Materiais utilizados:
Polietileno de Alta Densidade (PEAD): Polímero base que será utilizado como referência para aditivação e reprocessamento, imitando sua reciclagem no mundo real
Therpol®: BioTermoplástico a base de Borracha natural da seringueira (Poliisopreno)
● Compatibilizador de resinas diferentes, inclusive polares com apolares, olefinas,
estirênicas e poliésteres;
● Compatibilidade com todas resinas termoplásticas do mercado;
● Carácter encapsulante: Proteção termo oxidativa de polímeros mais sensíveis;
● Grande capacidade de absorção de cargas orgânicas e inorgânicas, pigmentos e contaminantes poliméricos de difícil compatibilidade.
● Aditivo de impacto e aumento da deformação dos materiais;
● Ganhos de processabilidade;
● Matéria prima renovável: Borracha da seringueira (“a indústria é a própria árvore”);
● Cadeia polimérica grande com muitas insaturações (duplas ligações).
Masterbatch de PEAD Graftizado com Anidrido Maleico (MA-g-PE):
● PEAD-g-MA é um PEAD funcionalizado com anidrido maleico, introduzindo grupos polares reativos.
● Ele se liga quimicamente a grupos OH/COOH de polímeros e cargas oxigenadas por reação de abertura do anidrido.
● Gera compatibilização química efetiva pela formação de ligações covalentes na interface entre polímeros polares e apolares.
Introdução
A reciclagem de plásticos entrou em uma nova era. O desafio atual já não é apenas reaproveitar materiais é manter e até elevar o desempenho mecânico ao longo de múltiplos ciclos.
Dentro desse contexto, a Hyper nano desenvolveu o uso do Therpol® (base polimérica de borracha natural) combinado a poliolefinas enxertadas com anidrido maleico despontando como uma das estratégias mais inteligentes para recuperar e potencializar propriedades em resinas recicladas.
Neste trabalho, aproveitou-se deliberadamente do mecanismo natural de oxidação da borracha natural e da degradação termo oxidativa dos polímeros durante o reprocessamento para convertê-lo, não em perda de desempenho, mas em vantagem reativa. A oxidação controlada gerou grupos polares na matriz, tornando possível uma “semirreticulação” entre as cadeias via abertura do anidrido e reação química com as insaturações oxidadas do poliisopreno. O que normalmente seria dano estrutural tornou-se ponte química.
O resultado é expressivo: PEAD + Therpol® + MA-g-PE formam um sistema mais resistente, mais coeso e com manutenção superior de propriedades ao longo dos ciclos, sem sacrificar processabilidade.
Este artigo explora essa ciência da química interfacial ao fenômeno observado experimentalmente, demonstrando como transformar degradação em engenharia de reforço.
Analogia simples do mecanismo complexo proposto:
Imagine todos os polímeros como barbantes dentro de um recipiente:
● Poliisopreno (Therpol®) → barbante longo, flexível e elástico. Ele é maior, mais móvel, absorve impacto e distribui energia de forma eficiente. Quando está presente em uma matriz polimérica, funciona como um amortecedor molecular, transferindo energia de uma cadeia para outra sem permitir ruptura imediata. Nos ciclos de reciclagem, parte das insaturações presentes na cadeia do poliisopreno oxida naturalmente, gerando grupos oxigenados reativos ao longo do fio.
● PEAD → barbantes médios que já se entrelaçam muito bem com o poliisopreno. Há boa afinidade física e as cadeias se misturam com facilidade, criando transferência mecânica sólida mesmo sem reações químicas.
● PEAD-g-MA (compatibilizante) → barbante médio com pontos de “cola seletiva”(anidrido maleico)
Esses pontos só se conectam quando encontram grupos oxigenados, como os que surgem no poliisopreno oxidado.
Agora colocamos tudo em um mesmo recipiente e o reprocessamento ocorre:
1.Os barbantes longos do poliisopreno se misturam com o PEAD já existe bom contato físico.
2. A oxidação natural do poliisopreno cria pontos químicos ativos nas insaturações.
3.O anidrido do PEAD-g-MA encontra esses pontos e cola quimicamente, formando pontes.
4.O sistema deixa de ser apenas misto → passa a ser quimicamente amarrado, com “semirreticulação” entre as cadeias.
Resultado da rede de barbantes:
✔ o poliisopreno transfere energia mecanicamente com mais eficiência
✔ o MA-g-PE transforma contato físico em conexão química real
✔ o material fica mais resistente a fadiga e ruptura
✔ propriedades mecânicas melhoram durante os ciclos de reciclagem
✔ e tudo isso sem perder processabilidade
O Desafio: Recuperar Propriedades do PEAD Reciclado
O Polietileno de Alta Densidade (PEAD) sofre principalmente com:
● degradação termo-oxidativa: quebra de cadeias, formação de radicais e redução de massa molar, principalmente em contato com contaminantes oxidativos e polímeros polares.
● Contaminação com impurezas, cargas e outros polímeros incompatíveis na reciclagem.
Resultado: Perda de propriedades, levando a perda de ductilidade e fragilização mecânica em ciclos sucessivos.
Durante a reciclagem, cada novo ciclo regride um pouco mais as propriedades do PEAD, prejudicando aplicações estruturais. O trabalho nasce exatamente para combater isso.
No estudo, o PEAD virgem foi aditivado após o primeiro processamento com:
✔ 10% de Therpol® (borracha natural modificada)
✔ 3% de PE-g-MA (1,5% MA enxertado) – Gerando 0,045% de anidrido maleico ativo no blend final.
A Química Oculta: Como o Anidrido Maleico Liga o PEAD à Borracha
PEAD e poliisopreno já apresentam boa interação física, mas para transformar esse contato em conexão química real, precisamos de um elo funcional. Esse elo é o PE-g-MA (MA-g-PE) a poliolefina enxertada com anidrido maleico que reage justamente com os grupos oxidados do poliisopreno durante o reprocessamento.
Como ele funciona?
O anidrido maleico (MA):
● possui grupos altamente eletrofílicos,
● reage com grupos oxigenados e insaturações formadas na oxidação da
borracha,
● cria pontes covalentes e interações polares entre borracha e PEAD,
● reduz tensão interfacial,
● aumenta coesão e resistência mecânica.
No caso do Therpol, a borracha natural contém poliisopreno, que oxida facilmente durante o processamento formando:
● peróxidos,
● hidroxilas,
● carbonilas.
Esses grupos reagem químicamente com o anidrido maleico enxertado no PE-g-MA.
O “Fenômeno Therpol + MA/PE”: Um Sistema de Coesão, Encapsulamento e
Semi-reticulação
O trabalho descreve três mecanismos fundamentais todos coerentes com a química supramolecular e reativa do MA:
A) Semi-reticulação induzida pelo MA
O MA reage com grupos oxigenados formados pela oxidação do poliisopreno:
→ parte das cadeias se tornam interligadas
→ há aumento de massa molar aparente
→ o blend ganha integridade e resistência
Essa semi-reticulação é suave: melhora a performance mecânica sem tornar o material duro ou infusível. Sem alteração dos parâmetros convencionais de processamento do PEAD.
B) Encapsulamento protetor da borracha natural
A estrutura do Therpol atua como encapsulante, protegendo as cadeias poliméricas contra degradação termo-oxidativa durante os ciclos de reciclagem,
● mantendo e até melhorando as propriedades mecânicas reduzindo pontos de oxidação
● retardando a cisão beta de cadeias de Polietileno.
● oxidação da borracha natural agindo como “metal de sacrifício”, levando ao
mecanismo proposital de compatibilização química entre o Therpol e PEAD.
● estabilizando oligômeros formados no processo
Em termos práticos?
O PEAD reprocessado se degrada menos.
C) Reatividade com oligômeros gerados na degradação
● Durante a reciclagem, o PEAD libera fragmentos da degradação termo oxidativa: oligômeros, peróxidos, grupos carbonílicos etc.
● O MA pode reagir com esses grupos, “reciclando” quimicamente parte dessas espécies e aumentando novamente a massa molar média.
● É reciclagem molecular acontecendo dentro da extrusora.
O Resultado: PEAD Reciclado com Propriedades Melhores
O trabalho mostra algo extraordinário:
Após adicionar Therpol + PE-g-MA, o PEAD:
● Sofre menos degradação após 3 ciclos,
● Aumenta a relação tensão x deformação,
● Aumenta o alongamento (+ 193%),
● Aumenta a propriedade de resistência ao impacto (+ 430%),
● Torna-se mais estável e resiliente.
Ou seja:
a borracha natural e o anidrido maleico não só evitam perdas como também recuperam desempenho.
A ciência por trás disso:
interações covalentes + interações físicas + aumento da massa molar + proteção contra oxidação.
Mas a pergunta inevitável: o que acontece quando usamos apenas um dos aditivos, ou o Therpol ou o PEAD-g-MA?
● O Therpol sozinho já melhora o desempenho mecânico permite maior mobilidade entre as cadeias, dissipa energia como elastômero termoplástico, ganhos mecânicos consistentes por meio de compatibilização física entre resinas polares e apolares, caráter encapsulante e absorção de cargas, pigmentos e impurezas organicas e inorganicas, proteção do polímero contra degradação termo oxidativa.
● Porém, o gráfico deixa evidente que o aumento excepcional das propriedades
mecânicas ocorrem quando Therpol® e PEAD-g-MA atuam juntos, transformando contato físico em ligação química e criando uma rede muito mais eficiente na transferência de energia.
Conclusão: A Química Certa Faz a Reciclagem Evoluir
A Sinergia entre esses compostos poliméricos permite:
✔ Aumento excepcional das propriedades mecânicas e desempenho sustentável.
✔ compatibilização verdadeira,
✔ reação química benéfica durante a reciclagem,
✔ recuperação de massa molar,
A reciclagem do futuro passa exatamente por soluções como esta onde química, engenharia e sustentabilidade atuam juntas para criar materiais melhores a cada ciclo.
👥 Autores: Tomás Takito Passarinho, Bruno Rodighiero Pacileo D’Andrea Palazzo, Joe Muller Barbosa, Yasmin Miyazak. Sidnei Winston Nasser.
Contato: tomastakito@gmail.com | bruno05palazzo@gmail.com | winston@proquitec.com.br