Influência do fluxo elongacional na dispersão de celulose nanocristalina em polipropileno

• Autor(a) principal: Jatzek, Bruna Letícia
• 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/3258
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Nanocompósitos; nanocelulose; fluxo elongacional; dispersão; Nanocomposites; nanocellulose; elongational flow; dispersion

A principal dificuldade na produção de nanocompósitos é obter uma dispersão homogênea da fase dispersa na matriz, principalmente quando utilizam-se matrizes termoplásticas apolares, como o polipropileno (PP), reforçadas com nanopartículas polares como a celulose nanocristalina (CNC). Para melhorar a dispersão das nanopartículas existem algumas alternativas como modificações químicas, polimerização “in-situ” e diferentes tipos de fluxo aplicados durante a incorporação de partículas na matriz. A utilização de um dispositivo de fluxo elongacional é então, uma alternativa para gerar uma melhor mistura dispersiva e distributiva. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do fluxo elongacional na dispersão da CNC comercializada pela Celluforce em uma matriz de PP. Para isso foi utilizado um dispositivo de mistura elongacional por canais hiperbólicos (D-MECH), esses canais que são divergentes e convergentes, são capazes de gerar taxas de deformação elongacionais constantes durante o fluxo. Foram produzidos também, nanocompósitos em uma mini extrusora de rosca simples e combinando os dois métodos, isto é, misturando o material na mini extrusora, peletizando o extrudado, e em sequência, utilizando o D-MECH. No total, foram produzidas 15 composições, variando entre elas o teor de CNC (0, 2 e 5%), a velocidade de processamento quando produzida no D-MECH (2, 5 e 10 mm/min), a presença de compatibilizante e o processamento utilizado. Foram realizados ensaios morfológicos e térmicos afim de caracterizar a CNC comercial. A análise de termogravimetria mostrou que o amarelamento causado nas composições processadas a 2 mm/min é devido à baixa estabilidade térmica da CNC. Através da microscopia eletrônica de transmissão obteve-se a razão de aspecto da nanocelulose, que está em torno de 22. As análises nos nanocompósitos foram realizadas a partir de caracterizações morfológicas, térmicas e reológicas. A caracterização morfológica mostrou a eficiência do fluxo elongacional em dispersar as nanopartículas nas composições com 2% de CNC, principalmente quando utilizado o compatibilizante. Nas composições com 5% não houve diferenças significativas na dispersão utilizando os diferentes tipos de processamento. A partir da microscopia eletrônica de varredura, foi possível observar que a interface entre matriz e partícula foi melhorada na composição com a adição do compatibilizante. Os ensaios reológicos indicaram que a presença da nanocelulose aumentou a viscosidade complexa dos nanocompósitos, bem como o módulo de armazenamento. A caracterização térmica mostrou que não houve mudanças significativas nas temperaturas de fusão e de cristalização dos nanocompósitos com a adição da CNC. O grau de cristalinidade foi alterado somente na composição com a presença de compatibilizante.