Estudo do processo de cristalização do biocompósito poli(adipato de butileno co-tereftalato)(PBAT)/fibra de coco
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Data de Publicação: | 2022 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/52220 |
Resumo: | O poli (adipato de butileno-co-tereftalato) (PBAT) é um copoliéster aromático-alifático e um exemplo de um material plástico biodegradável de origem petroquímica. Embora o PBAT seja bastante estável, degrada-se a temperaturas de processamento (140-230 °C), como a maioria dos poliésteres, por hidrólise da ligação éster na presença de umidade e por cisão de cadeia induzida termicamente, mesmo na ausência de água. Como resultado, uma diminuição na massa molar média é observada após o seu processamento. Portanto, torna-se necessário o estudo da cristalização do PBAT atrelado a fibras naturais, como a fibra de coco, com o intuito de buscar melhorias nas propriedades térmicas, como cristalinidade relativa, taxa de cristalização, temperatura do pico de cristalização, entre outras variáveis. Neste trabalho foram estudados os parâmetros de cristalização a partir do fundido para o sistema PBAT/10 e 20% de fibra de coco conduzidos a diferentes taxas de resfriamento (5,10 e 20°C/min) e fluxo de nitrogênio a 50 ml/min e, posteriormente, esses parâmetros de cristalização foram comparados para as diferentes taxas de resfriamento. Uma análise reológica foi realizada para estudar como a fibra e o tratamento da superfície afetam o processamento dos compósitos. A partir do tratamento de dados obtidos para os parâmetros de cristalização a partir do fundido, realizou- se a modelagem cinética para os modelos de Pseudo-Avrami, Ozawa e Mo. O tratamento da fibra melhorou a interação entre a carga e a matriz polimérica. Em relação ao processamento, a velocidade dos rotores não interfere de forma significativa nos parâmetros de cristalização, contudo a temperatura de processamento reduziu a cristalinidade relativa e entalpia de cristalização. O modelo de Pseudo-Avrami e Mo ajustaram bem os dados experimentais, porém o modelo de Mo não correlacionou os dados experimentais de forma satisfatória (erro maior que 10%). |
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Como resultado, uma diminuição na massa molar média é observada após o seu processamento. Portanto, torna-se necessário o estudo da cristalização do PBAT atrelado a fibras naturais, como a fibra de coco, com o intuito de buscar melhorias nas propriedades térmicas, como cristalinidade relativa, taxa de cristalização, temperatura do pico de cristalização, entre outras variáveis. Neste trabalho foram estudados os parâmetros de cristalização a partir do fundido para o sistema PBAT/10 e 20% de fibra de coco conduzidos a diferentes taxas de resfriamento (5,10 e 20°C/min) e fluxo de nitrogênio a 50 ml/min e, posteriormente, esses parâmetros de cristalização foram comparados para as diferentes taxas de resfriamento. Uma análise reológica foi realizada para estudar como a fibra e o tratamento da superfície afetam o processamento dos compósitos. A partir do tratamento de dados obtidos para os parâmetros de cristalização a partir do fundido, realizou- se a modelagem cinética para os modelos de Pseudo-Avrami, Ozawa e Mo. O tratamento da fibra melhorou a interação entre a carga e a matriz polimérica. Em relação ao processamento, a velocidade dos rotores não interfere de forma significativa nos parâmetros de cristalização, contudo a temperatura de processamento reduziu a cristalinidade relativa e entalpia de cristalização. O modelo de Pseudo-Avrami e Mo ajustaram bem os dados experimentais, porém o modelo de Mo não correlacionou os dados experimentais de forma satisfatória (erro maior que 10%).FACEPEPoly (butylene-co-terephthalate adipate) (PBAT) is an aromatic-aliphatic copolyester and an example of a biodegradable plastic material of petrochemical origin. Although the PBAT is quite stable, it degrades at processing temperatures (140-230°C), like most polyesters, by hydrolysis of the ester bond in the presence of moisture and by thermally induced chain scission, even in the absence of water. As a result, a decrease in the average molar mass is observed after processing. Therefore, it is necessary to study the crystallization of the PBAT bound to natural fiber, as coconut fibers, to seek improvements in the thermal properties, as relative crystallinity, crystallization rate, peak crystallization temperature, among other variables. In this work the crystallization parameters from the melt for the system PBAT / 10 and 20% of coconut fiber were studied, with different cooling rates (5,10 and 20 °C/min) and nitrogen flow at 50 mL / min, and subsequently these crystallization parameters were compared for the different cooling rates. A rheological analysis was performed to study how fiber and surface treatment affect the processing of composites. From the data treatment obtained for the crystallization parameters from the melt, the kinetic modeling was performed for the Pseudo-Avrami, Ozawa and Mo models. Fiber treatment improved the interaction between the filler and the polymer matrix. Regarding the processing, the rotor speed does not interfere significantly in the crystallization parameters, however the processing temperature reduced the relative crystallinity and enthalpy of crystallization. The Pseudo-Avrami and Mo models fit the experimental data well, but the Mo model did not satisfactorily correlate the experimental data (error more than 10%)porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia QuimicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia QuímicaPBATfibra de cocoDSCanálise reológicaPseudo-AvramiOzawaMoEstudo do processo de cristalização do biocompósito poli(adipato de butileno co-tereftalato)(PBAT)/fibra de cocoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Salim Abdelnor Arruda.pdfTESE Salim Abdelnor Arruda.pdfapplication/pdf3057813https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/52220/1/TESE%20Salim%20Abdelnor%20Arruda.pdf8045d80ba96b9a09ee1cd21019f2c0ebMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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