Otimização de propriedades mecânicas de misturas ternárias de polipropileno (PP)/borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM)/pó de pneus (SRT) sob tração e impacto usando a metodologia da superfície de resposta (MSR)

Abstract

Resumo: A metodologia da superfície de resposta (MSR) é uma coleção de técnicas estatísticas e matemáticas para desenvolver, melhorar e otimizar processos. Neste estudo, a técnica MSR foi aplicada na investigação do comportamento mecânico de diferentes misturas ternárias de PP/EPDM/SRT. Após a mistura apropriada em uma extrusora de dupla rosca co-rotante e a moldagem por injeção, as propriedades mecânicas (resistência à tração e a resistência ao impacto) foram determinadas e usadas como variáveis de resposta. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi usada para investigar a morfologia das diferentes misturas e interpretar os resultados. Com ferramentas estatísticas específicas, um número mínimo de experimentos permitiu o desenvolvimento de um modelo de superfície de resposta e a otimização das concentrações dos componentes de acordo com o desempenho mecânico. Valores elevados de resistência ao impacto são alcançados (>80 J.m -1 ) quando, de acordo com as condições experimentais estudadas, a mistura física de PP/EPDM/SRT mantém as proporções de EPDM e SRT em torno de 25%. Palavras-chave: MSR, PP, EPDM, pó de pneu. Optimization of Mechanical Properties of Polypropylene (PP)/Ethylene-Propylene-Diene Monomer Rubber (EPDM)/Scrap Rubber Tire (SRT) Ternary Mixtures Under Tensile and Impact using the Response Surface Methodology (RSM)Abstract: The response surface methodology (RSM) is a collection of statistical and mathematical techniques for developing, improving and optimizing processes. In this study, RSM technique was applied to the investigation of the mechanical behavior of different PP/EPDM/ SRT ternary mixtures. After appropriate processing in a co-rotating twin extruder and injection molding, the mechanical properties, such as tensile strength and impact strength, were determined and used as response variables. Scanning electron microscopy (SEM) was used for investigating the morphology of the different blends and to interpret the results. With specific statistical tools, a minimum number of experiments allowed the response surface model to be developed and the concentrations of the components to be optimized according to the mechanical performance. High values of impact strength were reached (>80 J.m -1 ) when the PP/EPDM/SRT mixture had a EPDM/ SRT ratio of around 25%.

RSM applied to PS/SBRr/SEBS Blends. Proper tool for maximized properties

“…Upon a maximum SBRr content, according to dark green region, toughness trended to decrease attaining lower performance (170 J m −3 ). Undoubtedly, high SBRr content should hinder proper adhesion to PS matrix and microvoids are likely developed in the interface [25,26] which result in decreased toughness which agrees with impact strength and elongation at break results.…”

“…In cases involving experimental mixture design, final properties are determined by their components' proportion [25]. Experimental variables must be kept constant, such as: processing and injection conditions [26]. Additionally, when filling the program with independent variables, maximum and minimum component contents are informed; hence the system assembles a planning matrix with all compositions to be processed.…”

“…Then the elongation level at rupture will be dependent on the degree of interfacial adhesion. Indeed, literature [25,26] reported vulcanized rubber addition does not significantly conduct to increased elongation at break due to poor interfacial adhesion. However, upon addition of suitable compatibilizer, improvements on this propertie are reached.…”

Toughening of polystyrene using styrene-butadiene rubber (SBRr) waste from the shoe industry

“…One of the technologies used for rubber waste reuse is through the development of mixtures of these materials with thermoplastics, in other words, the development of polymeric blends. In this case, the ground wastes of rubber in micrometric form are blended with a polymeric matrix during the processing, acting as flexible fillers (Costa et al, 2012). In general, rubber is added to thermoplastic polymers with fragile mechanical behavior with the objective of toughening them, e.g.…”

Resíduo de polietileno reticulado (XLPE) como modificador de impacto em polipropileno

“…a 43 apresentam as micrografias de MEV para a superfície de fratura dos corpos de prova submetidos no ensaio de tração e serão discutidas nesta seção.Na figura 38 é possível observar as micrografias de diferentes regiões da composição XLPE 15 processada por XD junto ao PP, sem a presença do EPM (XLPE15/EPM0/PP85). É possível distinguir a fase dispersa XLPE da matriz PP, superfície morfologicamente típica de misturas de componentes imiscíveis(COSTA et al 2012). Além disso, nota-se uma superfície pouco homogênea e bastante deformada, (deformação das partículas de XLPE e da matriz).Espaços vazios podem ser visualizados em torno das partículas, consequente da fraca adesão interfacial.Ao reticular um polietileno, transforma-se um polímero dúctil e semicristalino em um elastômero flexível, melhorando a estabilidade dimensional em temperaturas elevadas, a resistência ao impacto, e maior resistência ao stress crack(TAMBOLI, 2004).…”