Poliuretano termoplástico reticulado com peróxido de dicumila durante o processamento no estado fundido

Abstract

Os poliuretanos (PU) são materiais versáteis devido às diversas rotas de síntese e obtenção de produtos com diferentes propriedades, sendo vastamente utilizados atualmente. Dentre os PU´s, o poliuretano termoplástico (TPU) vem se destacando industrialmente devido a possibilidade de utilização de rotas de processamento de termoplásticos convencionais e reprocessabilidade do material, permitindo a reciclagem, sendo utilizado na indústria alimentícia, automobilística, civil, médica, entre outras. Enquanto os PU´s são obtidos pela rota do pré-polimero, formando cadeias tridimensionais, os TPU´s são copolímeros obtidos a partir da polimerização de adição em etapas entre diisocianatos e polióis na presença de um extensor de cadeia, pelo método one- shot, formando cadeia lineares e longas, permitindo o reprocessamento do material. Entre as classes de TPU, o TPU a base de poliéster se destaca pela boa resistência mêcanica e estabilidade química, sendo aplicado em diversos setores onde se queira flexibilidade aliada a resistência mecânica e química, além de possuir memória de forma em decorrência das ligações de hidrogênio presentes entre os segmentos flexíveis e rígidos da cadeia. Mesmo que os TPU´s apresentem contribuições das reticulações física para suas propriedades mecânicas e térmicas, a reticulação química por meio de ligações covalentes pode aprimorar ainda mais tais propriedades. Dessa forma, o presente trabalho utilizou peróxido de dicumila como agente de reticulação durante o processamento do TPU a base de poliól éster, como forma de melhoria das propriedades mecânicas e térmicas, promovendo modificações nas propriedades viscoelásticas dos materiais por meio da formação de ligações cruzadas entre os segmentos flexíveis. A formação de ligações cruzadas no TPU promoveu um aumento de até 5ºC na temperatura de fusão, aumentando também a rigidez do material nos ensaios de tração, diminuindo a deformação por fluência e aumentando a recuperação viscoelástica dos materiais.

Polyurethanes (PU) are versatile materials with a wide range of uses now a days due to the various synthesis routes and different properties of the products manufactured. Among PUs, thermoplastic polyurethane (TPU) has gained industrial prominence due to the possibility of conventional routes of thermoplastic processing and the reprocessability of the material, allowing it´s recycling. It has been applied in industries such as food, automotive, civil, medical, among others. TPUs are copolymers obtained from the chain polymerization of diisocyanates and polyols in the presence of a chain extender, resulting in long and linear chains. Among the classes of TPU, the polyester-based TPU stands out for its good mechanical resistance and chemical stability, it is applied in various sectors where flexibility is desired alongside mechanical and chemical resistance, in addition to having shape memory as a result of the hydrogen bonds present between the flexible and rigid segments of the chain. Even though TPUs exhibit contributions from physical crosslinking to their mechanical and thermal properties, chemical crosslinking through covalent bonds can further enhance these properties. Thus, this work used dicumyl peroxide (DCP) as a crosslinking agent during the processing of polyester-based TPU, as a means to improve mechanical and thermal properties, promoting modifications in the viscoelastic properties of the materials through the formation of crosslinks. The formation of crosslinks in the TPU led to an increase of up to 5ºC in the melting temperature, also increasing the rigidity of the material in tensile tests, reducing creep deformation, and increasing the viscoelastic recovery of the materials.