Introdução
Os reômetros capilares de alta pressão são a solução ideal para compreender o comportamento dos materiais em condições reais de processamento. Também é sabido que a temperatura exerce um impacto significativo na viscosidade dos polímeros. Portanto, os reômetros de NETZSCH m as propriedades reológicas sensíveis à temperatura, que estão relacionadas às temperaturas de transição, bem como à temperatura de degradação e à cinética determinadas por DSC e TGA. No entanto, os reômetros capilares aplicam tanto temperatura quanto cisalhamento à amostra, permitindo estudar a degradação em condições completas de processo e prevenir problemas.
Experimental
A viscosidade de uma amostra de PHBH foi medida a 170 °C, aplicando taxas de cisalhamento entre 100.000 s⁻¹ e 100 s⁻¹. Imediatamente após essa análise inicial, a viscosidade foi medida de baixas a altas taxas de cisalhamento, sem trocar a amostra. Em seguida, foi realizada uma nova medição em uma amostra recém-carregada. A viscosidade de uma amostra de PHBV foi medida duas vezes a 200 °C em dois carregamentos.
PHBV x PHBH
O PHBV e o PHBH são biopolímeros biodegradáveis. Os diferentes comonômeros conferem a eles diferentes níveis de flexibilidade, Cristalinidade / Grau de cristalinidadeA cristalinidade refere-se ao grau de ordem estrutural de um sólido. Em um cristal, o arranjo de átomos ou moléculas é consistente e repetitivo. Muitos materiais, como vidro, cerâmica e alguns polímeros, podem ser preparados de forma a produzir uma mistura de regiões cristalinas e amorfas. cristalinidade e comportamento de processamento.
PHBV = poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato)
PHBH = poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato)
Resultados
Os valores de viscosidade de cisalhamento são mais baixos na segunda parte da medição (com taxas de cisalhamento crescentes) da primeira NOTA DE APLICAÇÃO “Biopolímeros – Reômetro capilar com carga de PHBH” (Figura 1). Isso se deve, muito provavelmente, à Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição térmica do biopolímero. Além disso, observou-se que, à medida que a medição avança, a cor do extrudado torna-se mais escura. Isso também é um indício de degradação. A segunda medição, realizada em um segundo carregamento (curva azul), mostra a boa repetibilidade dos resultados, desde que seja utilizado o mesmo procedimento para a preparação da amostra, a fim de obter tempos de retenção semelhantes no reômetro capilar a 170 °C.
Os dados brutos (ou seja, as curvas de pressão) não apresentaram qualquer instabilidade durante a medição (Figura 1).
Os resultados para o PHBV parecem ser repetíveis (Figura 3). No entanto, as curvas de pressão mostram que ocorre Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição durante a medição: em uma taxa de cisalhamento especificada, a pressão diminui em vez de atingir um patamar (Figura 4). Quanto maior a taxa de cisalhamento, mais significativo se torna esse efeito. Isso se deve ao aquecimento por cisalhamento, que é mais pronunciado com taxas de cisalhamento mais elevadas. Isso leva a um aumento da temperatura e, consequentemente, a uma Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição mais rápida.
Conclusão
A amostra de PHBH sofre degradação a 170 °C, o que depende do tempo de exposição a altas temperaturas, enquanto o PHBV a 200 °C é adicionalmente sensível ao nível de cisalhamento, o que leva ao autoaquecimento caso esse nível seja elevado.
Somente reômetros capilares são capazes de analisar a influência de altas taxas de cisalhamento à temperatura de processamento em amostras de polímeros.
Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer ao Lycée Jean Zay, em Thiers, França, pelo fornecimento das amostras, e à GBCC (Green Business & Consulting Company) pelos comentários sobre os resultados.