Estudo de comportamento térmico, mecânico e de barreira ao vapor da água de compósitos com polipropileno contendo caulinita modificada

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Albach, Breidi, 1990-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/58091
Resumo: Orientador: Ronilson Vasconcelos Barbosa
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spelling Albach, Breidi, 1990-Rampon, Daniel da Silveira, 1984-Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em QuímicaBarbosa, Ronilson Vasconcelos2018-11-22T19:56:34Z2018-11-22T19:56:34Z2018https://hdl.handle.net/1884/58091Orientador: Ronilson Vasconcelos BarbosaCoorientador: : Daniel da Silveira RamponTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 17/08/2018Inclui referências: p.67-78Área de concentração: Química orgânicaResumo: Esta tese relata o estudo do comportamento termico, mecanico e de barreira ao vapor de agua de compositos contendo caulinita modificada. De acordo com os resultados obtidos a caulinita foi funcionalisada com os agentes compatibilizantes octiltrietoxisilano e isobutiltrimetoxisilano em proporcoes de 10 e 20% m/m. Analises de difracao de raios-X idicaram que nao houve alteracao do espacamento basal da caulinita e a espectroscopia de fotoeletrons excitados por raios-X permitiu identificar que houve a funcionalisacao na superficie do mineral. Alem da funcionalizacao a caulinita tambem foi modificada por meio da intercalacao com imidazol em proporcoes de 10,20,30 e 50% em massa. As analises por difracao de raios-X permitiram identificar que a intercalacao foi proporcional a quantidade de imidazol no meio alcancado valores de ate 92%. Calculos computacionais realizados aplicando a Teoria do Funcional da Densidade, utilizando o hibrido B3LYP1, combinado com o conjunto de base 6-31+G(d,p) indicaram interacoes do tipo (N)NL...?*(O-H)com valores de 7,29 kcal mol?1 o que contribuiu altamente com a estabilizacao do material hibrido formado. Os compositos foram obtidos por meio de processamento no estado fundido utilizando uma extrusora dupla rosca. Ja os filmes obtidos a partir dos compositos foram preparados utilizando prensagem termica. Para os compositos obtidos sem intercalacao, ou seja, apenas com a modificacao superficial da caulintia, as analises termogravimetricas permitiram caracterizar o aumento da estabilidade termica em que foi possivel observar a influencia da natureza do silano na melhoria desta condicao sendo dependente da proporcao em massa de silano e do tipo de silano utilizado. As analises de calorimetria exploratoria diferencial e difracao de raios-X indicaram que a compatibilizacao afetou a cristalinidade dos compositos atuando como agentes de nucleacao, diminuindo o tamanho medio dos cristais do plano ? cristalino. Alem disso os ensaios mecanicos de tensao-deformacao indicaram que octiltrietoxisilano e isobutiltrimetoxisilano proporcionaram um aumento no Modulo de Young como tambem um aumento expressivo no alongamento no ponto de ruptura sendo atribuido principalmente a deformacoes do tipo intra-esferuliticas. As analises de barreira ao vapor de agua indicaram que os teores de caulinita, octiltrietoxisilano e isobutiltrimetoxisilano sao importantes fatores na permeabilidade ao vapor de agua do iPP devido ao aumento do caminho de difusao efetivo e tambem a melhor compatibilidade interfacial entre o polipropileno e a caulinita. Diante desses resultados, a metodologia desenvolvida neste trabalho foi extremamente importante, pois forneceu novas informacoes para o desenvolvimento de materiais compositos constituidos de matriz de PP. Palavras-chaves: Polipropileno, Caulinita, Barreira ao vapor de agua, Silanizacao, Intercalacao, Cristalinidade.Abstract: This thesis reports the study of thermal, mechanical and water vapor barrier behavior of composites containing modified kaolinite. According to the results, the kaolinite was functionalized with the compatibilizing agents octyltriethoxysilane and isobutyltrimethoxy silane in the ratio of 10 and 20 wt.%. X-ray diffraction analysis showed that there was no change in the basal spacing of kaolinite and X-ray photoelectron spectroscopy allowed the identification of the functionalization of mineral surface. In addition to the functionalization, the kaolinite was also modified by intercalation with imidazole in the ratio of 10,20,30 and 50 wt.%. X-ray diffraction analyzes allowed to identify that the intercalation was proportional to the amount of imidazole achieved values of up to 92 %. Density Functional Theory analysis was performed, using the hybrid B3LYP1, combined with the base set 6-31+G(d, p) indicated interactions of the type (N)NL...?*(O-H) having values of 7.29 kcal mol?1 which contributed greatly to the stabilization of the hybrid material formed. The composites were obtained by melt processing using a twin screw extruder. The films obtained from the composites were prepared using the thermal press. For the composites obtained without intercalation, that is, only with the surface modification of the kaolinite, the thermogravimetric analysis allowed to characterize the increase of the thermal stability of the composites where it was possible to observe the influence of the silane type in the improvement of this condition. Differential scanning calorimetry and X-ray diffraction analysis indicated that compatibilization affected the crystallinity of the composites acting as nucleating agents, decreasing the average size of the crystals of the alpha crystalline plane. In addition, the results obtained from stress-strain tests indicated that octyltriethoxysilane and isobutyltrimethoxy provided an increase in the Young's Modulus as well as an expressive increase in elongation at break being attributed mainly to intra-spherulitic type deformations. Water vapor barrier analyzes indicated that the ratio of kaolinite, octyltriethoxysilane, and isobutyltrimethoxysilane are important factors in the water vapor permeability of the iPP due to the increase in the effective diffusion path and also the better interfacial compatibility between polypropylene and kaolinite. Considering these results, the methodology developed in this work was extremely important, as it provided new information for the development of composite materials constituted of PP matrix. Key-words: Polypropylene, Kaolinite, Water vapor barrier, Silanization, Intercalation, Crystallinity.85 p. : il. (algumas color.).application/pdfCaulinitaQuimicaPolipropilenoVapor d'águaCompositosEstudo de comportamento térmico, mecânico e de barreira ao vapor da água de compósitos com polipropileno contendo caulinita modificadainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - BREIDI ALBACH.pdfapplication/pdf9469948https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/58091/1/R%20-%20T%20-%20BREIDI%20ALBACH.pdf22ccbf4e9e90511db20aeae867a889bbMD51open access1884/580912018-11-22 17:56:34.312open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/58091Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082018-11-22T19:56:34Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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