Effect study of calcium carbonate, titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles on linear low density polyethylene and aliphatic - aromatic copolyester thermoplastics properties subjected to ultraviolet radiation

De modo geral, os materiais termoplásticos são sensíveis à radiação ultravioleta (UV), a qual provoca mudanças em suas estruturas químicas, afetando suas propriedades, principalmente as mecânicas, e características de aparência. A radiação ultravioleta (10-400 nm), em especial na faixa entre 290- 400 nm, é bastante agressiva aos materiais plásticos resultando na quebra de cadeias e/ou reticulação. Para aplicações agrícolas, são fatores críticos para envelhecimento: a radiação solar total, temperatura, umidade relativa do ar, esforço mecânico, presença de agroquímicos, poluição do ar e a combinação desses fatores. Os aditivos estabilizantes de luz são adicionados aos plásticos para aumentar a durabilidade do produto final. Existem diversos sistemas estabilizantes de luz, desenvolvidos de acordo com a resina, aplicação final, tipo de cultivo e outras características. Além dos estabilizantes convencionais, como por exemplo, benzofenona, benzotriazol e as moléculas do tipo aminas estericamente bloqueadas (HALS), existem também aditivos inorgânicos baseados em nanotecnologia. Este estudo avalia diferentes sistemas de aditivos: HALS, nano carbonato de cálcio (nCaCO3 ou NPCC), nano óxido de zinco (nZnO) e nano dióxido de titânio (nTiO2), aplicados a 0,25 % e 0,75 % (em massa) em polietileno de baixa densidade linear (PEBDL) e copoliéster alifático aromático. As amostras foram envelhecidas em QUV-B simulando 6 meses de exposição à intempérie. Foram realizados testes de resistência à tração, termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), índice de carbonila, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia de absorção na região de ultravioleta e visível (UV-VIS). As propriedades das amostras não envelhecidas foram comparadas as envelhecidas para avaliar o desempenho dos vários sistemas de aditivos sobre o comportamento da degradação das amostras. Como resultado deste estudo, concluiu-se que há viabilidade da aplicação de nanopartículas como aditivos estabilizantes de luz (anti-UV), em especial o nZnO. Contudo, a aditivação do tipo HALS ainda mostrou-se mais eficaz, considerando os polímeros, sistemas de aditivação e proporções utilizadas.Usually, the thermoplastic materials are sensitive to ultraviolet radiation (UV), which produces changes in their chemical structures, affecting their mechanical properties and appearance characteristics. Ultraviolet radiation (10- 400 nm), in particular range between 290-400 nm, is extremely aggressive to plastic materials resulting in breaking chains and/or crosslinking. For agricultural applications, are critical factors for aging: the total solar radiation, temperature, air relative humidity, mechanical stress, agrochemicals presence, air pollution, and combinations of these factors. Light stabilizers additives are added to plastics to increase the durability of the final product. There are several light stabilizers systems, developed according with the resin, final application, the type of plantation and other factors. In addition to the conventional stabilizers, such as benzophenone, benzotriazole and molecules like hindered amine light stabilizer (HALS), there are also inorganic additives based on nanotechnology. This study evaluates different additive systems: hindered amine light stabilizer (HALS), nano calcium carbonate (nCaCO3 or NPCC), nano zinc oxide (nZnO) and nano titanium dioxide (nTiO2), applied 0.25 % and 0.75 % (in mass) in linear low density polyethylene (LLDPE) and aliphatic-aromatic copolyester. The samples were aged in QUV-B simulating 6 months of exposure to weather. Tests of tensile strength, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), carbonyl index, spectroscopy in the infrared Fourier transform (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), force microscopy atomic (AFM) and absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible region (VIS-UV) were carried out. The properties of non aged samples were compared with aged samples in order to evaluate the performance of various additive systems on behavior of samples degradation. As result of this study, it was concluded that there is viability of nanoparticles application as light stabilizers additives (anti-UV), in particular the nZnO. However, the properties of HALS still showed to be more effective, considering the polymers, additives systems and proportions used