| spelling |
Rodrigo Lambert Oréficehttp://lattes.cnpq.br/4612177644565039Marys Lene Braga AlmeidaRaquel Santos MaulerPatrícia Santiago de Oliveira PatrícioLeonardo Bresciani Cantohttp://lattes.cnpq.br/6916609508299714Giovanni Savini2021-02-18T16:55:26Z2021-02-18T16:55:26Z2020-09-24http://hdl.handle.net/1843/35008O PEAD é polímero amplamente utilizado na indústria, mas apresenta algumas limitações de uso como material de engenharia, em parte em função de sua fragilização sob condições de alta pressão, baixa temperatura e alta velocidade de deformação. O nanotalco sintético ainda é uma carga pouco estudada, mas exibe propriedades lubrificantes atraentes, além de alta área superficial específica e condição nanométrica/submicrométrica apreciáveis, sendo assim, é supostamente uma carga atrativa para o aprimoramento da capacidade de deformação de sistemas poliméricos. Misturas binárias e ternárias de PEAD e PEAD/EVA com a incorporação de 1% m/m de talcos foram preparadas por mistura no estado fundido em extrusora dupla rosca seguido de moldagem por injeção. Três tipos de talcos foram avaliados: microtalco natural (TN), nanotalco sintético semicristalino (NTC) e nanotalco sintético amorfo (NTA). O TN apresentou tamanho micrométrico, enquanto os talcos sintéticos exibiram uma condição submicrométrica/nanométrica, além de alta área superficial específica, até 80 vezes superior ao TN. A investigação de nanocompósitos ternários PEAD/EVA/NTA foi realizada utilizando diferentes técnicas de caracterização. As propriedades térmicas foram examinadas por termogravimetria (TG) e por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e mostraram que a estabilidade térmica dos nanocompósitos foi levemente ampliada com a incorporação do NTA. A morfologia dos nanocompósitos ternários, utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), revelou o NTA profundamente incorporado à matriz polimérica, além de uma distribuição homogênea entre as fases. As amostras com 50% de EVA apresentaram uma morfologia especial, houve mudança de estrutura de mar-ilha para co-contínua, assim como refinamento do tamanho da fase EVA. As propriedades mecânicas dinâmicas das amostras foram analisadas usando um analisador térmico mecânico dinâmico (DMA) e mostraram que o módulo de armazenamento aumentou com um padrão difuso com a adição do NTA, enquanto a curva tan do nanocompósito ternário 50EVA/NTA mostrou um pico proeminente em torno da Tg do EVA e constatou-se a imiscibilidade entre as fases poliméricas. As propriedades mecânicas das amostras foram estudadas por ensaios de tração e impacto. Um comportamento notável foi verificado para o nanocompósito 50EVA/NTA que manifestou uma característica de super ductilidade, com incremento do alongamento na ruptura de 4,8 e 2,4 vezes com relação ao PEAD puro e sua blenda correlata. A investigação de compósitos binários PEAD/talcos foi conduzida para avaliação do papel dos diferentes tipos de talcos. A estabilidade térmica dos compósitos foi aumentada moderadamente com a incorporação das cargas de talcos. A morfologia dos compósitos binários PEAD/talcos revelou partículas dos talcos sintéticos majoritariamente bem dispersas no PEAD, enquanto o TN apresentou maior incidência de partículas agregadas. Os resultados de DMA mostraram que a adição dos talcos ao PEAD puro provocou aumento apreciável do módulo de armazenamento em uma ampla faixa de temperatura. As curvas tan indicaram que comportamento de amortecimento dos compósitos ficou relativamente reduzido. Os ensaios de mecânicos exibiram um leve incremento do módulo de elasticidade e queda moderada da resistência à tração e da resistência ao impacto, enquanto a ductilidade exibiu ganho expressivo para a amostra PEAD/NTA, com incremento de 50% quando comparado ao PEAD puro. A pesquisa evidenciou que o NTA, com um baixo nível de concentração, pode ser usado como uma carga diferenciada, de expressiva efetividade, para melhoria da ductilidade e do equilíbrio rigidez/deformabilidade do PEAD e de blendas PEAD/EVA. Essa nova característica habilita o PEAD à novas aplicações onde propriedades mecânicas superiores são requeridas, especialmente ductilidade, assim como qualifica o NTA como um agente lubrificante promissor, com potencial de atender à requisitos mecânicos de outros sistemas poliméricos.HDPE is a polymer widely used in industry, but it has some limitations of use as engineering material, a portion due to its fragility mainly under conditions of high pressure, low temperature and high deformation speed. The synthetic nanotalc is still a poorly studied filler, but it exhibits attractive lubricating properties, in addition to a high surface area and appreciable nanometric/submicrometric condition, so it is supposedly an attractive filler for improving the deformation capacity of polymeric systems. Binary and ternary blends of HDPE and HDPE/EVA with the incorporation of 1% m/m of talcs were prepared by mixing in the molten state in a twin-screw extruder followed by injection molding. Three types of talc were evaluated: natural microtalc (TN), semicrystalline synthetic nanotalc (NTC) and amorphous synthetic nanotalc (NTA). The TN had a micrometric size, while the synthetic talc showed a nanometric/submicrometric condition and with a specific surface area about 80 times greater than the TN. The investigation of HDPE/EVA/NTA ternary nanocomposites was carried out using different characterization techniques. The thermal properties were examined by thermogravimetric analysis (TG) and by differential scanning calorimetry (DSC) and showed that the thermal stability of the nanocomposites was slightly improved with NTA incorporation. The morphology of the nanocomposites, using scanning electron microscopy (SEM), revealed the NTA deeply embedded in the polymer matrix, a homogeneous distribution between the phases, in addition to changing the morphology of the 50EVA/NTA sample from sea-island to co-continuous, as well as refinement of size of the EVA phase. The dynamic mechanical properties of the samples were analyzed using the dynamic mechanical thermal analyzer (DMA). The results showed that the storage modulus increased with a diffuse pattern with NTA addition, while the tan curve showed a prominent peak for the nanocomposite with 50% m/m of EVA (50EVA/NTA) around the EVA Tg, besides immiscibility between the polymeric phases. The mechanical properties of nanocomposites were studied by tensile and impact tests. A remarkable behavior was verified for the 50EVA/NTA nanocomposite that showed a super ductility characteristic, with an increase in the elongation at rupture of 4.8 and 2.4 times in relation to the pure HDPE and the related blend. The investigation of HDPE/talc binary composites was conducted to evaluate the role of different types of talc. The thermal stability of the composites has moderately improved with the incorporation of talcs. The morphology of the binary composites revealed that the particles of the synthetic talcs were normally homogeneously dispersed and deeply incorporated into the HDPE, whereas the TN presented higher levels of aggregated particles. DMA results showed that the addition of talcs to pure HDPE caused an appreciable increase in the storage modulus over a wide temperature range. The tan curves indicated that the damping behavior of the composites was relatively reduced. The mechanical tests indicated that the composites showed a slight increase in the elastic modulus. However, composites showed a moderate drop in tensile strength and impact resistance, while ductility showed a significant gain for the HDPE/NTA sample, with an increase of 50% when compared to pure HDPE. The research evidenced that the NTA, with a low-level concentration, can be used as a differentiated filler, of high effectiveness, to improve the ductility and the stiffness/deformability balance of HDPE and HDPE/EVA blends. This new feature enables HDPE to new applications where superior mechanical properties are required, especially ductility, as well as qualifying NTA as a promising lubricating agent, with the potential to meet the mechanical requirements of other polymeric systems.FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de MinasUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICAMateriaisCiência dos materiaisCompósitos poliméricosMateriais nanoestruturadosPEADEVADuctilidadeNanocompósitosNanotalcoModulação da morfologia e dos comportamentos térmico e mecânico do polietileno de alta densidade (PEAD) com a incorporação de etileno-acetato de vinila (EVA) e baixas concentrações de nanotalco sintéticoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALTESE GSavini_ Final_Dez 20.pdfTESE GSavini_ Final_Dez 20.pdfTESEapplication/pdf5375573https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/35008/1/TESE%20GSavini_%20Final_Dez%2020.pdf9ebc648749b6b6ef79b5823fdb3ae41bMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82119https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/35008/2/license.txt34badce4be7e31e3adb4575ae96af679MD521843/350082021-02-18 13:55:26.164oai:repositorio.ufmg.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2021-02-18T16:55:26Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
|