Avaliação do envelhecimento do poli (fluoreto de vinilideno) (PVDF) visando aplicações em estruturas para contato com etanol combustível

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Agmar José de Jesus
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/9546
Resumo: Este trabalho avaliou o envelhecimento do poli (fluoreto de vinilideno) (PVDF) exposto ao etanol combustível a 60°C durante 30−180 dias. O material também foi o envelhecido termicamente (annealing) para avaliar a contribuição da temperatura no processo. A metodologia global incluiu a caracterização físico-química/estrutural, um estudo térmico/termomecânico e uma avaliação mecânica do material. Embora o envelhecimento em etanol ou térmico não alterou a estrutura do polímero, houve incrementos no grau de cristalinidade devido ao efeito térmico. Estudos cinéticos por análise termogravimétrica (TG) revelaram que o etanol absorvido pelo PVDF afetou sua cinética de degradação, reduzindo a energia de ativação (Ea) da degradação principal. Consequentemente, houve redução no tempo de vida útil. O PVDF sofreu alterações significativas nas propriedades da análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), principalmente na região da T'g, onde o etanol atuou reduzindo o módulo dinâmico de armazenamento (E') por efeito plastificante. As moléculas de etanol associadas ao PVDF também reduziram a mobilidade dos segmentos de cadeia por efeito estérico, aumentando a Ea para ocorrência da Tg. Curvas mestre de E’ mostraram que houve perda da durabilidade a longo prazo quando o PVDF foi submetido ao etanol aquecido. A microindentação instrumentada (micro-TII) mostrou que o módulo elástico (EIT) aumentou com o aumento da taxa de carregamento e diminuiu com o aumento da carga máxima. Após o envelhecimento em etanol, EIT e a microdureza (HIT) decresceram, indicando um efeito degradativo não negligenciável do fluido na superfície do material.
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Estudos cinéticos por análise termogravimétrica (TG) revelaram que o etanol absorvido pelo PVDF afetou sua cinética de degradação, reduzindo a energia de ativação (Ea) da degradação principal. Consequentemente, houve redução no tempo de vida útil. O PVDF sofreu alterações significativas nas propriedades da análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), principalmente na região da T'g, onde o etanol atuou reduzindo o módulo dinâmico de armazenamento (E') por efeito plastificante. As moléculas de etanol associadas ao PVDF também reduziram a mobilidade dos segmentos de cadeia por efeito estérico, aumentando a Ea para ocorrência da Tg. Curvas mestre de E’ mostraram que houve perda da durabilidade a longo prazo quando o PVDF foi submetido ao etanol aquecido. A microindentação instrumentada (micro-TII) mostrou que o módulo elástico (EIT) aumentou com o aumento da taxa de carregamento e diminuiu com o aumento da carga máxima. Após o envelhecimento em etanol, EIT e a microdureza (HIT) decresceram, indicando um efeito degradativo não negligenciável do fluido na superfície do material.This work evaluated the aging of the poly(vinylidene fluoride) (PVDF) exposed to ethanol fuel at temperature of 60°C during times of 30−180 days. The material was also thermally aged to evaluate the temperature-induced effectsin the process. The overall methodology included the physical-chemical/structural characterization, a thermal /thermomechanical study and a mechanical evaluation of the material. Although the aging in ethanol or annealing does not change the structure of the polymer, an increase in the degree of crystallinity was observed and attributed to a thermal effect. Kinetic studies conducted by thermogravimetric analysis (TG) revealed that the ethanol absorbed by PVDF affected its degradation kinetics, reducing the activation energy (Ea) of the main thermal degradation process. Consequently, there was a reduction in the material lifetime. The PVDF suffered significant changes in its dynamic mechanical thermal properties (DMTA), mainly in the T'g region, where the ethanol acted reducing the dynamic storage modulus (E') by plasticizer effect. The ethanol molecules bounded to PVDF also reduced the long-chain mobility due to steric effect, increasing the activation energy for promoting the Tg. E' master curves show that there was a loss of long-term durability when the PVDF was subjected to heated ethanol. The instrumented microindentation (micro-TII) tests show that the instrumented elastic modulus (EIT) increased with increasing of the loading rate and decreased with increasing of the maximum load. After aging in ethanol, the EIT and the microindentation (HIT) were reduced, indicating a non-negligible degradative effect of the fluid on the surface of the material.Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-09-13T17:11:24Z No. of bitstreams: 1 875258.pdf: 7363319 bytes, checksum: 51e2ad6c4d81fa7cca121ffcc1c26bd7 (MD5)Made available in DSpace on 2019-09-13T17:11:24Z (GMT). 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