Dispersão de celulose nanocristalina em blenda da PBAT/PLA sob fluxo elongacional em canal hiperbólico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Amadei, Emiliano
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG
Texto Completo: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3122
Resumo: O objetivo foi avaliar o efeito da mistura por deformação elongacional na dispersão de celulose nanocristalina (CNC) em matriz polimérica biodegradável. A matriz polimérica usada foi a blenda comercial de poli(butileno adipato co-tereftalato) (PBAT) com polilactídeo (PLA) ecovio® F2224, da BASF, e como reforço, a CNC comercializada pela CelluForce®. Para a incorporação e dispersão do reforço na matriz fundida, foi projetado e construído um dispositivo protótipo, composto de seções hiperbólicas convergentes e divergentes capazes de gerar taxas de deformação elongacionais constantes durante o fluxo de processamento. Para produção dos nanocompósitos, duas proporções em massa de CNC foram selecionadas: 2% e 5%. Duas taxas de deformação elongacional uniaxial foram avaliadas: 3,47 e 17,34 s-1. As análises foram efetuadas a partir de dados coletados durante a produção dos nanocompósitos e a partir de caracterizações térmicas, reológicas e morfológicas. Os dados obtidos a partir da produção dos nanocompósitos demonstraram a confiabilidade do dispositivo construído, perceptíveis na reprodutibilidade das pressões desenvolvidas no pistão durante os processamentos. As condições de produção dos nanocompósitos não resultaram em degradação termo-oxidativa do CNC, porém houve degradação térmica do PLA, identificada durante a avaliação térmica. As avaliações térmicas indicaram também a formação de domínios orientados nas regiões amorfas do PLA, aparentes na forma de relaxações entálpicas. Os resultados reológicos mostraram aumento da viscosidade complexa ∗(̇) com o aumento da fração de CNC presente no nanocompósito. Não foram encontradas alterações significativas no módulo de armazenamento (G’) e no módulo de perda (G’’) com a incorporação de CNC no ecovio. Os resultados encontrados para as avaliações morfológicas demonstraram o efeito aditivo de seções hiperbólicas convergentes e divergentes dispostas em sequência, na esfoliação e dispersão de aglomerados de CNC na matriz fundida, para as 4 condições estudadas. A partir dos resultados obtidos para a razão de área, número de aglomerados por unidade de área e tamanho médio dos aglomerados de CNC, foi observado que, para uma mesma proporção mássica, quanto maior a pressão desenvolvida durante o processamento, melhor a dispersão obtida.
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Dispersão de celulose nanocristalina em blenda PBAT/PLA sob fluxo elongacional em canal hiperbólico. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2019.http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3122O objetivo foi avaliar o efeito da mistura por deformação elongacional na dispersão de celulose nanocristalina (CNC) em matriz polimérica biodegradável. A matriz polimérica usada foi a blenda comercial de poli(butileno adipato co-tereftalato) (PBAT) com polilactídeo (PLA) ecovio® F2224, da BASF, e como reforço, a CNC comercializada pela CelluForce®. Para a incorporação e dispersão do reforço na matriz fundida, foi projetado e construído um dispositivo protótipo, composto de seções hiperbólicas convergentes e divergentes capazes de gerar taxas de deformação elongacionais constantes durante o fluxo de processamento. Para produção dos nanocompósitos, duas proporções em massa de CNC foram selecionadas: 2% e 5%. Duas taxas de deformação elongacional uniaxial foram avaliadas: 3,47 e 17,34 s-1. As análises foram efetuadas a partir de dados coletados durante a produção dos nanocompósitos e a partir de caracterizações térmicas, reológicas e morfológicas. Os dados obtidos a partir da produção dos nanocompósitos demonstraram a confiabilidade do dispositivo construído, perceptíveis na reprodutibilidade das pressões desenvolvidas no pistão durante os processamentos. As condições de produção dos nanocompósitos não resultaram em degradação termo-oxidativa do CNC, porém houve degradação térmica do PLA, identificada durante a avaliação térmica. As avaliações térmicas indicaram também a formação de domínios orientados nas regiões amorfas do PLA, aparentes na forma de relaxações entálpicas. Os resultados reológicos mostraram aumento da viscosidade complexa ∗(̇) com o aumento da fração de CNC presente no nanocompósito. Não foram encontradas alterações significativas no módulo de armazenamento (G’) e no módulo de perda (G’’) com a incorporação de CNC no ecovio. Os resultados encontrados para as avaliações morfológicas demonstraram o efeito aditivo de seções hiperbólicas convergentes e divergentes dispostas em sequência, na esfoliação e dispersão de aglomerados de CNC na matriz fundida, para as 4 condições estudadas. A partir dos resultados obtidos para a razão de área, número de aglomerados por unidade de área e tamanho médio dos aglomerados de CNC, foi observado que, para uma mesma proporção mássica, quanto maior a pressão desenvolvida durante o processamento, melhor a dispersão obtida.The effect of the elongational deformation mixture on the dispersion evolution of nanocrystalline cellulose (CNC) in a biodegradable polymer matrix was evaluated. The polymer matrix used was commercial blend of polyolefin poly(butylene adipateco-terephthalate) (PBAT) with polylactide (PLA) BASF ecovio® F2224, and as reinforcement, the CNC sold by CelluForce®. For the production of nanocomposites, two CNC mass proportions were selected: 2% and 5%. Two rates of uniaxial elongational deformation were evaluated: 3.47 and 17.34 s-1. The analyzes were carried out from data collected during the production of nanocomposites and from thermal, rheological and morphological characterization. The data obtained from the production of the nanocomposites demonstrated the reliability of the constructed device, perceptible in the reproducibility of the pressures developed in the piston during the processing. The nanocomposite production conditions did not result in thermo-oxidative degradation of the CNC, but there was a thermal degradation of the PLA, identified during the thermal evaluation. Thermal evaluations also indicated the formation of oriented domains in the amorphous regions of PLA, apparent in the form of enthalpic relaxations. The rheological results showed increase of the complex viscosity ∗(̇) with the increase of the CNC fraction present in the nanocomposite. No significant changes were found in the storage modulus (G ') and in the loss modulus (G'') with the incorporation of CNC in ecovio. The results found for the morphological evaluations showed the additive effect of convergent and divergent hyperbolic sections arranged in sequence, in the exfoliation and dispersion of CNC agglomerates in the molten matrix, for the 4 studied conditions. From the results obtained for the area ratio, number of agglomerates per unit area and average size of CNC agglomerates, it was observed that, for the same mass ratio, the higher the pressure developed during processing, the better the dispersion obtained.Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2020-06-23T22:57:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Emiliano Amadei.pdf: 7814031 bytes, checksum: 8dbed8df4cd8297f2ad1da994fb183f2 (MD5)Made available in DSpace on 2020-06-23T22:57:13Z (GMT). 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