Materiais e Processos
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Dissertação Graftização de anidrido maleico em polipropileno, por processamento reativo, na presença de nanopartículas(2010) Muñoz, Pablo Andrés RiverosNeste trabalho explorou-se a viabilidade de nanorreatores de montmorilonita e peróxido, para aumentar a seletividade das reações de graftização com relação às reações de quebra de cadeia, durante o processo de graftização de anidrido maleico em polipropileno, por processamento reativo. Foram testados diversos tipos de nanorreatores, variando-se o tipo de argila montmorilonita utilizada e o tipo de peróxido incorporado. Destes, os nanorreatores de montmorilonita Cloisite 20A e o peróxido de dicumila foram escolhidos como sistema de estudo. As reações de graftização foram utilizadas em reômetro de torque Haake, seguindo um planejamento experimental, onde foram variadas as concentrações de peróxido, concetração de anidrido maleico e o tempo de reação. Analisou-se o nível de anidrido maleico graftizado (% AM) e a viscosidadede polipropileno graftizado com anidrido maleico. Os níveis de %AM obtidos foram próximos a 1%, contra 0,5% atingidos com métodos tradicionais. Os resultados mostraram que para este sistema a concentração de anidrido maleico praticamente não interfere na %AM, porém tem influência sobre a viscoisdade, provocando um aumento desta. O aumento na concentração de peróxido elevou os valores de %AM, porém não teve influência na viscosidade do produto. O aumento no tempo de reação, ao contrário do esperado, diminuiu os valores de %AM e elevou a viscosidade, sugerindo alterações nos mecanismos de graftização no sistema, principalmente pelo fato da reação de graftização não ser reversível. Com base nos dados obtidos foi sugerida a possibilidade de existência de alguma reação paralela entre o anidrido maleico graftizado com polipropileno e o agente modificador da argila montmorilonita. O presente trabalho exibe também dados sobre a validade da utilização da técncia de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) na determinação da %AMDissertação Compósito de polipropileno e fibras de pet reciclado:compatibilização e propriedades mecânicas(2012) Nonato, R. C.A preservação do meio ambiente é hoje algo de importância ímpar para todos os campos da ciência, bem como a busca por produtos e processos sustentáveis. A reciclagem dos materiais produzidos não é apenas um desejo, mas sim uma necessidade. Esse trabalho estudou o comportamento mecânico e térmico de compósitos de polipropileno com fibras de PET reciclado. A melhora da adesão entre os materiais foi feita com a adição do agente compatibilizante polipropileno graftizado com anidrido maleico, ou PP-g-MA. Utilizou-se planejamento fatorial 2² com ponto central, no qual as composições foram preparadas variando-se a quantidade de fibra PET (nível inferior = 10%, ponto central = 14% e nível superior = 18%) e quantidade de agente compatibilizante (nível inferior = 1%, ponto central = 2,5% e nível superior = 4%). Preparou-se também uma composição com 5% de fibras e 4% de compatibilizante para efeito de comparação. O comportamento mecânico foi avaliado por ensaios de tração, flexão, impacto e fadiga, e o comportamento térmico por HDT (Heat Deflection Temperature) e DSC (Differential Scanning Calorimetry). As superfícies de fratura e as fibras foram observadas por meio de microscópio eletrônico de varredura. Fez-se uso da análise estatística de regressão múltipla para se avaliar os efeitos das interações entre as variáveis. O nível de significância adotado foi de 5% com intervalo de confiança de 95%. A resistência à tração, módulo em tração, tensão em flexão para 5% de deformação, módulo em flexão e temperatura HDT apresentaram um aumento com a adição de fibras. A deformação na ruptura, resistência ao impacto e fadiga em tração apresentaram queda. Já para adição de agente compatibilizante a resistência à tração, tensão em flexão para 5% de deformação, módulo em flexão, fadiga em tração e temperatura HDT apresentaram aumento, enquanto que o módulo em tração, deformação na ruptura e resistência ao impacto apresentaram queda. Notou-se porém que para 5% de fibras os valores de resistência ao impacto aumentaram. A cristalinidade medida por DSC apresentou queda para os compósitos quando comparados aos valores de PP e PETr puro, as exceções ficaram por conta das composições com 10% de fibra PETr e 4% de compatibilizante e a composição com 14% de fibra e 2,5% de compatibilizante. Concluiu-se que fibras de PET reciclado auxiliadas por agente compatibilizante específico podem ser usadas na fabricação de compósitos com matriz de polipropilenoDissertação Avaliação de propriedade de fadiga de compósitos de polipropileno reforçado com fibras de coco(2013) Moraes, Dijan Vinicius Osti deDevido à busca por redução de custos, os compósitos de polímeros reforçados com fibras naturais têm sido alvo de estudos nos últimos anos. A maior preocupação nas aplicações de polímeros e compósitos é a de ocorrer fratura, e um dos principais geradores de falhas é a fadiga, a qual é causada por carregamentos cíclicos. Todavia, a investigação das propriedades cíclicas de compósitos de fibras naturais tem sido pouco realizada. Assim este trabalho propõe o estudo da influência da variação da frequência da solicitação mecânica na resistência e na vida em fadiga de compósitos de polipropileno (PP) reforçado com fibra de coco. Para análise desta influência, utilizaram-se ensaios de fadiga por flexão alternada com diferentes frequências de ensaio (entre 5 e 35 Hz). Após a realização dos ensaios de tração e flexão monotônicos realizados neste estudo e da análise dos resultados verificou-se que a adição dos 40% de fibras de coco e dos 4% de PP-g-MA (agente compatibilizante) propiciou ganhos nas propriedades mecânicas, tornando o compósito mais rígido e resistente do que o PP puro, tanto em tração quanto em flexão. Estes ganhos foram obtidos graças à devida transferência de cargas da matriz para as fibras, fato garantido pela efetiva aderência das fibras na matriz devido ao uso do agente compatibilizante. Para as propriedades cíclicas, observou-se que a frequência influi na vida em fadiga do compósito, já que ao aumentar a frequência de ensaio de 5Hz até 35 Hz, reduziu-se a vida do material nas diferentes amplitudes de deformações estudadas, devido à maior geração de calor por histerese, podendo até mudar o tipo de falha por fadiga predominante.Dissertação Estudo da influência dos teores de fibra, agente compatibilizante e tamanho de fibra nas propriedades de compósitos de polipropileno com fibra de bambu(2011) Caranti, Lilian Roberta ArisaA necessidade contemporânea de preservação ecológica desafia os campos da ciência a desenvolverem materiais e processos ambientalmente sustentáveis. A pesquisa de compósitos reforçados com fibras vegetais celulósicas busca suprir esta necessidade. Comparativamente, o biocompósito requer menos energia para produção do que material homólogo reforçado com fibras sintéticas. Ademais, fibras vegetais são biodegradáveis e procedentes de fontes renováveis. O presente trabalho deu ênfase ao estudo dos comportamentos mecânico e térmico do compósito de uma matriz termoplástica de polipropileno com fibra de bambu (Phyllostachys Edulis). A adesão interfacial entre os dois materiais foi promovida por meio de agente compatibilizante polipropileno enxertado com anidrido maleico PP-g-MA. Utilizou-se planejamento experimental fatorial 23 por meio do estudo de 8 formulações preparadas com variações quanto ao tamanho médio de fibra (nível inferior = 0,94 mm e nível superior = 2,19 mm), teor de fibra (20% e 40% em massa) e agente compatibilizante PP-g-MA (1% e 4% em massa). O comportamento mecânico do compósito foi avaliado por meio de ensaios de tração, flexão, impacto e fadiga. O comportamento térmico por meio de ensaio de deflexão por temperatura. Na investigação morfológica utilizou-se microscopia óptica. A cristalinidade foi medida por difração de raios X e as superfícies fraturadas foram observadas e analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. A análise estatística de regressão múltipla avaliou os efeitos de interação das variáveis. O nível de significância adotado foi 0,05 com intervalo de confiança de 95%. O ponto ótimo foi obtido por curvas de contorno. A resistência à tração, o módulo em tração, a resistência à flexão, o módulo em flexão, a vida em fadiga e a temperatura de deflexão térmica do compósito aumentaram significativamente com a incorporação de 40% de fibra de bambu. O alongamento à ruptura e a tenacidade diminuíram com o aumento do teor de fibras. A adição do agente compatibilizante influenciou positivamente a resistência à tração, a deformação na ruptura, a tenacidade, a resistência à flexão, o módulo em flexão, a vida em fadiga e a resistência ao impacto do material. O aumento do tamanho da fibra foi signifcativo e positivo apenas nas propriedades mecânicas tensão máxima em tração e módulo em flexão. O aumento do teor de fibra de bambu acarretou queda no grau de cristalinidade do compósito, o grau de cristalinidade foi superior na direção longitudinal comparado à direção transversal ao fluxo de injeção. Fibras de bambu, auxiliadas por agente compatibilizante, podem ser utilizadas com êxito na manufatura de compósitos poliméricos reforçados com fibra, exceto para aplicações que requeiram alta resistência ao impacto.- Resíduo de polietileno reticulado (XLPE) como modificador de impacto em polipropileno(2018) Silva, L. M. R.O polietileno reticulado XLPE é amplamente aplicado como isolamento de fios e cabos elétricos. O que lhe confere propriedades diferentes de um polietileno convencional para tal aplicação são as ligações cruzadas presentes em sua estrutura, o que o torna infusível e insolúvel. Logo, a recuperação deste material via processos de reciclagem tradicionais por fusão não é possível, o que tem gerado um índice alto de refugo industrial e de pós-consumo, sendo destinado em maior proporção a aterros sanitários. Trabalhos têm sido desenvolvidos para viabilizar a utilização destes resíduos, minimizando assim os impactos ambientais e proporcionando novas aplicações, somado ao ganho de propriedades. Até o momento somente trabalhos em matriz de polietileno foram desenvolvidos. Estudou-se a incorporação de resíduos de XLPE micronizado, em polipropileno (PP), utilizando um copolímero de etileno propileno (EPM), como agente compatibilizante. Foram realizados dois tipos de processamento: extrusão direta de todos os componentes em dupla rosca (XD), e pré-mistura do XLPE e EPM em uma câmara de mistura com rotor banbury, e posterior extrusão com PP em dupla rosca (MBX). A concentração de XLPE foi de 5, 15 e 25% e a de EPM de 4, 6 e 8% em massa. Ensaios de tração, impacto e flexão foram realizados para avaliar as influências nas propriedades mecânicas, temperatura de deflexão térmica (HDT) para caracterização térmica, e para análise morfológica foi realizada microscopia eletrônica de varredura (MEV) para avaliar a dispersão e adesão na interface. Os diferentes processos mostraram afetar de maneira diferente a dispersão e mistura. A presença de maior concentração de XLPE contribuiu para o aumento da resistência ao impacto. O planejamento experimental 2 por 2 com ponto central mostrou que nos dois processos estudados os aumentos nos teores tanto de XLPE como de EPM tiveram efeito significativo e reduziram as resistências e módulos elásticos em tração e flexão. A interação entre as variáveis teve efeito significativo e negativo apenas nas resistências ao impacto e à tração, no processo de extrusão direto. O efeito significativo e positivo foi do EPM na resistência ao impacto, no processo de extrusão direto e parece atuar mais como modificador de impacto do que como compatibilizante.