Estudo da cinética de cristalização não-isotérmica de nanocompósitos de PLA/Haloisita
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17894 |
Resumo: | Poly(lactic acid) (PLA) is a biodegradable and biocompatible thermoplastic obtained from renewable sources and with similar properties when compared with petroleum-based polymers. The inclusion of nanoparticles is an alternative that has been shown to be efficient in improving the technological performance of polymeric matrices, producing innovative materials. Halloysite nanotubes (HNT) have great potential for use in PLA nanocomposites, mainly for applications in the biomedical and packaging sectors. Processing conditions (time, temperature, type and deformation rates) and the presence of nanoparticles can affect the PLA crystallization kinetics and, consequently, the product properties (mechanical, thermal, optical, diffusion, biodegradability, etc.). In this work, PLA/HNT nanocomposite filaments were produced by twin-screw extrusion, with different contents of both the PLA D-stereoisomer and HNT, and their influence on thermal, rheological and non-isothermal crystallization kinetics (under quiescent and flow-induced conditions) of PLA was evaluated. TGA, DSC and rheometry analyzes were performed. It was found that the thermal stability of PLA matrices was not influenced by the presence and content of HNT. All nanocomposites showed predominantly viscous behavior, and the increase in the HNT content led to an increase in the storage modulus in oscillatory regime, at low frequencies. Non-isothermal crystallization models, such as Jeziorny, Ozawa and Mo, were applied, showing that the growth of PLA crystals is mostly three-dimensional. It was found that the D-stereoisomer content has a more significant influence on the non-isothermal crystallization kinetics of PLA than the presence or content of HNT. |
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The inclusion of nanoparticles is an alternative that has been shown to be efficient in improving the technological performance of polymeric matrices, producing innovative materials. Halloysite nanotubes (HNT) have great potential for use in PLA nanocomposites, mainly for applications in the biomedical and packaging sectors. Processing conditions (time, temperature, type and deformation rates) and the presence of nanoparticles can affect the PLA crystallization kinetics and, consequently, the product properties (mechanical, thermal, optical, diffusion, biodegradability, etc.). In this work, PLA/HNT nanocomposite filaments were produced by twin-screw extrusion, with different contents of both the PLA D-stereoisomer and HNT, and their influence on thermal, rheological and non-isothermal crystallization kinetics (under quiescent and flow-induced conditions) of PLA was evaluated. TGA, DSC and rheometry analyzes were performed. It was found that the thermal stability of PLA matrices was not influenced by the presence and content of HNT. All nanocomposites showed predominantly viscous behavior, and the increase in the HNT content led to an increase in the storage modulus in oscillatory regime, at low frequencies. Non-isothermal crystallization models, such as Jeziorny, Ozawa and Mo, were applied, showing that the growth of PLA crystals is mostly three-dimensional. It was found that the D-stereoisomer content has a more significant influence on the non-isothermal crystallization kinetics of PLA than the presence or content of HNT.O poli (ácido láctico) (PLA) é um termoplástico biodegradável, biocompatível, obtido de fontes renováveis e com propriedades similares aos dos polímeros produzidos a partir de derivados de petróleo. A inclusão de nanopartículas é uma alternativa que vem se mostrando eficiente na melhoria do desempenho tecnológico de matrizes poliméricas, produzindo materiais inovadores. Nanotubos de haloisita (HNT) apresentam grande potencialidade para uso em nanocompósitos com PLA, principalmente para aplicações nos setores biomédico e de embalagens. As condições de processo (tempo, temperatura, tipo e taxas de deformação) e a presença de carga podem afetar a cinética de cristalização do PLA e, consequentemente, as propriedades do produto (mecânicas, térmicas, óticas, difusão, biodegradabilidade, etc.). Neste trabalho foram produzidos filamentos de nanocompósitos de PLA/HNT através de extrusão de rosca dupla, com distintos teores tanto do estereoisômero D do PLA quanto de HNT, e avaliou-se a influência de ambos nos comportamentos térmico, reológico e de cinética de cristalização não isotérmica (em condições quiescentes e induzidas por fluxo) do PLA. Análises de TGA, DSC e reometria foram realizadas. Verificou-se que a estabilidade térmica das matrizes de PLA não foi influenciada pela presença e teor de HNT. Todos os nanocompósitos apresentaram comportamento predominantemente viscoso, e o aumento do teor de HNT levou a um aumento do módulo de armazenamento em regime oscilatório, a baixas frequências. Modelos de cristalização não-isotérmicas foram aplicados, como Jeziorny, Ozawa e Mo, sendo possível indicar que o crescimento dos cristais do PLA é majoritariamente tridimensional. Verificou-se que o teor de estereoisomero D apresenta influencia mais significativa na cinética de cristalização não-isotérmica do PLA do que a presença ou teor de HNT.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88887.351910/2019-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessPLAHaloisitaCristalizaçãoCinética de cristalizaçãoHalloysiteCrystallizationCrystallization kineticsENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSEstudo da cinética de cristalização não-isotérmica de nanocompósitos de PLA/HaloisitaStudy of the non-isothermal crystallization kinetics of PLA/HNT nanocompositesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600c3114f43-669a-4f5e-a6b6-6f01714c7215reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALGuilherme Gonçalves Biazin - Dissertação .pdfGuilherme Gonçalves Biazin - Dissertação .pdfapplication/pdf6321057https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17894/1/Guilherme%20Gon%c3%a7alves%20Biazin%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o%20.pdfcc07726f7dd96a9e564b65a40d3e6afcMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17894/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTGuilherme Gonçalves Biazin - Dissertação .pdf.txtGuilherme Gonçalves Biazin - Dissertação .pdf.txtExtracted texttext/plain235035https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17894/3/Guilherme%20Gon%c3%a7alves%20Biazin%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o%20.pdf.txt8387f5cf272ffcc0d653a35afb6bd19fMD53THUMBNAILGuilherme Gonçalves Biazin - Dissertação .pdf.jpgGuilherme Gonçalves Biazin - Dissertação .pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6392https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17894/4/Guilherme%20Gon%c3%a7alves%20Biazin%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o%20.pdf.jpg64038d9172d70edab10a759209235d86MD54ufscar/178942023-09-18 18:32:37.737oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/17894Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:37Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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Poly(lactic acid) (PLA) is a biodegradable and biocompatible thermoplastic obtained from renewable sources and with similar properties when compared with petroleum-based polymers. The inclusion of nanoparticles is an alternative that has been shown to be efficient in improving the technological performance of polymeric matrices, producing innovative materials. Halloysite nanotubes (HNT) have great potential for use in PLA nanocomposites, mainly for applications in the biomedical and packaging sectors. Processing conditions (time, temperature, type and deformation rates) and the presence of nanoparticles can affect the PLA crystallization kinetics and, consequently, the product properties (mechanical, thermal, optical, diffusion, biodegradability, etc.). In this work, PLA/HNT nanocomposite filaments were produced by twin-screw extrusion, with different contents of both the PLA D-stereoisomer and HNT, and their influence on thermal, rheological and non-isothermal crystallization kinetics (under quiescent and flow-induced conditions) of PLA was evaluated. TGA, DSC and rheometry analyzes were performed. It was found that the thermal stability of PLA matrices was not influenced by the presence and content of HNT. All nanocomposites showed predominantly viscous behavior, and the increase in the HNT content led to an increase in the storage modulus in oscillatory regime, at low frequencies. Non-isothermal crystallization models, such as Jeziorny, Ozawa and Mo, were applied, showing that the growth of PLA crystals is mostly three-dimensional. It was found that the D-stereoisomer content has a more significant influence on the non-isothermal crystallization kinetics of PLA than the presence or content of HNT. |
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