Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lellis, Marcela Caroline Antunes
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9318
Resumo: The convenience of single-use packaging of high density polyethylene (HDPE) led to the need to convert them into biodegradable materials in less time to minimize the environmental problems caused by disposal. An alternative is the use of prodegradants. However, mechanical properties of packaging materials must be preserved during use and pro-degrading action should increase only after disposal. To achieve this balance between performance and degradability, stabilizers can be added to HDPE/prodegradant. HDPE is a chemically stable polyolefin, hence abiotic degradation times, even in the presence of prodegradant, are long. Therefore, the need for kinetic studies has become critical. To this end, formulations with different manganese stearate levels (50, 200 and 400 ppm) in the presence or absence of stabilizers (primary and secondary) were subjected to thermo-oxidative degradation at three temperatures (60, 70 and 80 °C). For the development of the kinetic studies, tensile tests, infrared spectroscopy and size exclusion chromatography were performed at different thermo-oxidation times. The results showed that manganese stearate, regardless of concentration, in addition to accelerating thermal oxidation of HDPE caused a higher level of degradation, characterized by lower molar masses and higher levels of carbonyl index at the end of the degradation time. Addition of the primary stabilizer increased induction time without altering degradation rates, which enables it to be used in conjunction with the prodegradant to delay the onset of the degradative process. However, the secondary stabilizer caused no significant difference for the levels studied. The kinetic assessment (Arrhenius extrapolations) allowed us to conduct studies predicting degradation times relevant to the analysis of degradation.
id SCAR_4a2a3448f4272dd0d59dc20a3b16a130
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/9318
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str 4322
spelling Lellis, Marcela Caroline AntunesBettini, Sílvia Helena Pradohttp://lattes.cnpq.br/3687551763124327http://lattes.cnpq.br/3480730374217911aaf969df-6568-4821-ad25-cca00fde86a62018-01-29T17:02:13Z2018-01-29T17:02:13Z2016-11-28LELLIS, Marcela Caroline Antunes. Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes. 2016. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2016. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9318.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9318The convenience of single-use packaging of high density polyethylene (HDPE) led to the need to convert them into biodegradable materials in less time to minimize the environmental problems caused by disposal. An alternative is the use of prodegradants. However, mechanical properties of packaging materials must be preserved during use and pro-degrading action should increase only after disposal. To achieve this balance between performance and degradability, stabilizers can be added to HDPE/prodegradant. HDPE is a chemically stable polyolefin, hence abiotic degradation times, even in the presence of prodegradant, are long. Therefore, the need for kinetic studies has become critical. To this end, formulations with different manganese stearate levels (50, 200 and 400 ppm) in the presence or absence of stabilizers (primary and secondary) were subjected to thermo-oxidative degradation at three temperatures (60, 70 and 80 °C). For the development of the kinetic studies, tensile tests, infrared spectroscopy and size exclusion chromatography were performed at different thermo-oxidation times. The results showed that manganese stearate, regardless of concentration, in addition to accelerating thermal oxidation of HDPE caused a higher level of degradation, characterized by lower molar masses and higher levels of carbonyl index at the end of the degradation time. Addition of the primary stabilizer increased induction time without altering degradation rates, which enables it to be used in conjunction with the prodegradant to delay the onset of the degradative process. However, the secondary stabilizer caused no significant difference for the levels studied. The kinetic assessment (Arrhenius extrapolations) allowed us to conduct studies predicting degradation times relevant to the analysis of degradation.A conveniência de embalagens de uso único de polietileno de alta densidade (PEAD), gerou o interesse em tentar convertê-los em materiais biodegradáveis em tempos menores, com o objetivo de minimizar os problemas ambientais que o seu descarte indevido provoca. Uma alternativa é a utilização de aditivos pró-degradantes. No entanto, as propriedades mecânicas das embalagens precisam ser preservadas durante o uso e a ação pró-degradante deve ser intensificada somente após seu descarte. Para se atingir este equilíbrio entre desempenho e degradabilidade, estabilizantes podem ser adicionados ao PEAD/pró-degradante. Por se tratar de uma poliolefina estável quimicamente, os tempos de degradação abiótica, mesmo na presença de pró-degradante, são longos, por isso, a necessidade de se realizar estudos cinéticos se torna fundamental. Para isso, as formulações com diferentes teores nominais de estearato de manganês (50, 200 e 400 ppm) na presença ou ausência de estabilizantes (primários ou secundários) foram submetidas à degradação termo-oxidativa em três temperaturas (60, 70 e 80 °C). Para o desenvolvimento dos estudos cinéticos, ensaios de tração, espectroscopia de infravermelho e cromatografia por exclusão de tamanho foram realizados em diferentes tempos de termo-oxidação. Os resultados mostraram que o estearato de manganês, independente da concentração avaliada, além de acelerar a termo-oxidação do PEAD, promoveu um nível de degradação maior, caracterizado por menores massas molares e maiores índices de carbonila, ao final do tempo de degradação. A adição do estabilizante primário aumentou o tempo de indução sem alterar as taxas de degradação, o que possibilita sua utilização em conjunto com o pró-degradante, para retardar o inicio do processo de degradativo. No entanto, o estabilizante secundário não causou diferenças significativas, para as concentrações estudadas. A avaliação cinética (extrapolações de Arrhenius), permitiu realizar estudos de previsões de tempos de degradação relevantes para a análise da degradação.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarPolietilenoPró-degradanteEstabilizanteTermo degradaçãoPolyethyleneProdegradantStabilizingThermo degradationENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAAvaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantesAssessment of abiotic degradation kinetics of high density polyethylene in the presence and absence of prodegradants and stabilizersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisOnline6006008e8c95d7-6578-4987-abc5-e0c3fd264be4info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTeseMCAL.pdfTeseMCAL.pdfapplication/pdf16584321https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9318/1/TeseMCAL.pdfba4677495b9f610f2747a383f8ee91cfMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9318/2/license.txtae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD52TEXTTeseMCAL.pdf.txtTeseMCAL.pdf.txtExtracted texttext/plain294126https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9318/3/TeseMCAL.pdf.txtc69c900114b5c34891b74f5412f5007eMD53THUMBNAILTeseMCAL.pdf.jpgTeseMCAL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6632https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9318/4/TeseMCAL.pdf.jpg31507c508f0088b7d9f76beb8f50431eMD54ufscar/93182023-09-18 18:31:11.111oai:repositorio.ufscar.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:11Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Assessment of abiotic degradation kinetics of high density polyethylene in the presence and absence of prodegradants and stabilizers
title Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes
spellingShingle Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes
Lellis, Marcela Caroline Antunes
Polietileno
Pró-degradante
Estabilizante
Termo degradação
Polyethylene
Prodegradant
Stabilizing
Thermo degradation
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
title_short Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes
title_full Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes
title_fullStr Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes
title_full_unstemmed Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes
title_sort Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes
author Lellis, Marcela Caroline Antunes
author_facet Lellis, Marcela Caroline Antunes
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3480730374217911
dc.contributor.author.fl_str_mv Lellis, Marcela Caroline Antunes
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Bettini, Sílvia Helena Prado
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3687551763124327
dc.contributor.authorID.fl_str_mv aaf969df-6568-4821-ad25-cca00fde86a6
contributor_str_mv Bettini, Sílvia Helena Prado
dc.subject.por.fl_str_mv Polietileno
Pró-degradante
Estabilizante
Termo degradação
topic Polietileno
Pró-degradante
Estabilizante
Termo degradação
Polyethylene
Prodegradant
Stabilizing
Thermo degradation
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Polyethylene
Prodegradant
Stabilizing
Thermo degradation
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
description The convenience of single-use packaging of high density polyethylene (HDPE) led to the need to convert them into biodegradable materials in less time to minimize the environmental problems caused by disposal. An alternative is the use of prodegradants. However, mechanical properties of packaging materials must be preserved during use and pro-degrading action should increase only after disposal. To achieve this balance between performance and degradability, stabilizers can be added to HDPE/prodegradant. HDPE is a chemically stable polyolefin, hence abiotic degradation times, even in the presence of prodegradant, are long. Therefore, the need for kinetic studies has become critical. To this end, formulations with different manganese stearate levels (50, 200 and 400 ppm) in the presence or absence of stabilizers (primary and secondary) were subjected to thermo-oxidative degradation at three temperatures (60, 70 and 80 °C). For the development of the kinetic studies, tensile tests, infrared spectroscopy and size exclusion chromatography were performed at different thermo-oxidation times. The results showed that manganese stearate, regardless of concentration, in addition to accelerating thermal oxidation of HDPE caused a higher level of degradation, characterized by lower molar masses and higher levels of carbonyl index at the end of the degradation time. Addition of the primary stabilizer increased induction time without altering degradation rates, which enables it to be used in conjunction with the prodegradant to delay the onset of the degradative process. However, the secondary stabilizer caused no significant difference for the levels studied. The kinetic assessment (Arrhenius extrapolations) allowed us to conduct studies predicting degradation times relevant to the analysis of degradation.
publishDate 2016
dc.date.issued.fl_str_mv 2016-11-28
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2018-01-29T17:02:13Z
dc.date.available.fl_str_mv 2018-01-29T17:02:13Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv LELLIS, Marcela Caroline Antunes. Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes. 2016. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2016. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9318.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9318
identifier_str_mv LELLIS, Marcela Caroline Antunes. Avaliação da cinética de degradação abiótica do polietileno de alta densidade, na presença e ausência de aditivo pró-degradante e estabilizantes. 2016. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2016. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9318.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9318
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv 8e8c95d7-6578-4987-abc5-e0c3fd264be4
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9318/1/TeseMCAL.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9318/2/license.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9318/3/TeseMCAL.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9318/4/TeseMCAL.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv ba4677495b9f610f2747a383f8ee91cf
ae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031d
c69c900114b5c34891b74f5412f5007e
31507c508f0088b7d9f76beb8f50431e
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802136329857794048