Efeitos do envelhecimento superficial de alumínio e da relação NCO:OH de poliuretano na adesão em embalagens flexíveis laminadas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ito, Nathalie Minako
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121857
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Demétrio Jackson dos Santos
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spelling Efeitos do envelhecimento superficial de alumínio e da relação NCO:OH de poliuretano na adesão em embalagens flexíveis laminadasADESIVOSPOLIURETANOTRATAMENTO SUPERFICIALALUMÍNIOLAMINADOSADHESIVESPOLYURETHANESSURFACE TREATMENTALUMINUMLAMINATEDPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABCOrientador: Prof. Dr. Demétrio Jackson dos SantosTese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2019.Embalagens flexíveis para alimentos, obtidas pelo processo de laminação, são usualmente constituídas de um conjunto de filmes de diferentes materiais, como camadas de polímeros e alumínio unidas por uma fina camada de adesivo de poliuretano (PU). Este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da relação NCO:OH dos precursores de PU e a composição superficial do substrato de alumínio, em função do envelhecimento térmico, na adesão e no comportamento mecânico de embalagens flexíveis. A cinética de cura e variação dos grupos químicos dos adesivos foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e refratometria ótica por modulação de temperatura, no qual foi observado que a cura do adesivo ocorre após 24 horas, em três etapas distintas. As alterações da composição superficial dos substratos de alumínio, resultantes do envelhecimento, foram caracterizadas por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X, sendo verificado o aumento da camada de hidróxido de alumínio com o tempo de envelhecimento. Efeitos da modificação superficial do Al na adesão foram estudados por microscopia de força atômica e medidas de ângulo de contato, indicando que não há mudanças significativas da rugosidade do alumínio, enquanto a molhabilidade da superfície aumenta com o envelhecimento. O comportamento mecânico da junção adesiva foi investigado por ensaios mecânicos de peeling e o mecanismo de falha foi caracterizado utilizando FTIR e microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia de raios X, tendo ocorrido a falha coesiva do substrato em todos os laminados. Também foi analisada a composição química do adesivo próximo à interface formada com a superfície de alumínio, utilizando a técnica de espectroscopia de massa de tempo de voo por íons secundários, sendo possível observar a formação da ligação química entre os materiais. A partir desses resultados, foi possível avançar no entendimento para a redução dos eventos de delaminação em embalagens flexíveis e para a compreensão dos fundamentos de adesão envolvidos nestas interfaces.Flexible laminated food packaging obtained by the lamination process usually consists of a combination of different films materials, usually layers of polymers and aluminum joined by a thin layer of polyurethane (PU) adhesive. When the interactions between the films (adhesion) are weak, the mechanical properties of the joint are usually not enough to maintain the union, and the delamination of the material may occur and compromise the product¿s quality. The delamination can be avoided by understanding the effects of materials properties, study of the aluminum and polyurethane surface, adhesion and mechanical strength of the laminated packages. This work aims to investigate the effects of the PU adhesive¿s NCO:OH ratio and the aluminum substrate surface composition in the adhesion and mechanical behavior of flexible packages, as a function of thermal aging. The kinetics of the adhesive cure and variation of chemical groups were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and temperature modulated optical refractometry, which showed that the adhesive cure occurs after 24 hours in three distinct stages. Changes in the surface composition of the aluminum substrates were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and showed an increase of the aluminum hydroxide layer with aging time. Effects of surface modification of Al were studied by atomic force microscopy and contact angle, indicating that no significant changes in aluminum roughness and an increase in the surface wettability with aging time. The mechanical behavior of the laminates adhesive junction was investigated by mechanical peeling tests and the failure mechanism was characterized using FTIR and scanning electron microscopy - energy dispersive X-ray spectroscopy showing a cohesive failure of the Al substrate. We also studied the determination of the PU composition near its interface with the aluminum surface using the techniques of time-of-flight mass spectroscopy by secondary ions, where it was seen the formation of the chemical bonds between the materials. From these results, we took one step forward to the understanding of the fundamentals of adhesion involved in these interfaces.Santos, Demétrio Jackson dosSchon, Claudio GeraldoBanea, Mariana DoinaFerreira, Mathilde Julienne Gisele ChampeauAntunes, Renato AltobelliIto, Nathalie Minako2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf112 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121857http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121857&midiaext=78654http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121857&midiaext=78655Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=121857porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-24T11:33:05Zoai:BDTD:121857Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-24T11:33:05Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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