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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Ciência e Engenharia dos Materiais (21001014024P6)
ANÁLISE DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO POLIPROPILENO REFORÇADO COM MICROESFERAS OCAS DE VIDRO APÓS ENVELHECIMENTO EM ESTUFA
HIROSHI CAVALCANTE MEDEIROS KOSEKI
DISSERTAÇÃO
06/03/2023

Os polímeros termoplásticos possuem uma ampla gama de aplicações em diversas áreas da engenharia. São aplicados tanto em áreas mais simples, como na confecção de utensílios domésticos, até aplicações mais sofisticadas, como na indústria automobilística e aeroespacial. Um fator preponderante nessa versatilidade de uso dar-se-á, dentre outras características, pela facilidade da incorporação de aditivos nesse tipo de matriz polimérica. A incorporação de novas cargas, contudo, pode muitas vezes potencializar efeitos negativos nas propriedades do material, como o aumento de sua fragilidade e possível surgimento de fissuras, principalmente se não houver uma boa interação carga/matriz. Tais feitos podem ser agravados, em maior ou menor intensidade, pela exposição do material a variações ambientais e condições de serviço. Dentre as diversas cargas que são utilizadas em conjunto com matrizes poliméricas, destacam se as microesferas ocas de vidro ou Glass Bubbles (MOVs). Esse material é utilizado quando se pretende obter um produto de densidade reduzida, com baixas perdas de resistência mecânica a tração e/ou flexão, dentre outras características. O presente trabalho tem como objetivo analisar as propriedades mecânicas de espumas sintáticas de polipropileno reforçado com microesferas ocas de vidro após dois reprocessamentos em extrusora monorosca e em seguida, acompanhar o envelhecimento artificial realizado em estufa. Foram realizados ensaios de resistência a tração antes e após o envelhecimento (7 e 21 dias) sob o acompanhamento das análises por inspeção visual, microscopia óptica e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), além do ensaio de resistência ao impacto nos corpos de prova não envelhecidos. Os resultados indicaram que a utilização dos aditivos estabilizantes e compatibilizantes aumentou o nível de interação entre o polímero e a carga. Através da análise da microscopia óptica, não foi percebido nenhum dano superficial ou esmagamento das microesferas em virtude do reprocessamento na extrusora. Em relação ao ensaio de resistência ao impacto, as amostras que receberam microesferas ocas de vidro tiveram um aumento significativo em sua resistência. Analisando os dados obtidos no ensaio de tração, o sistema com 3 % de carga e reprocessado em extrusora uma única vez exibiu a menores deformações, apresentando o comportamento mais frágil tanto antes quanto após o envelhecimento artificial. Através do ensaio de FTIR, foi possível analisar os picos e inflexões dos grupos metila e carbonila. Na região de 1870 cm-1 a 1650 cm-1 referente a carbonila e as ligações de éster criadas na superfície das MOV, não foi observado nenhum pico, apenas algumas pequenas inflexões indicando que a degradação do polipropileno foi muito pequena. Em se tratando de estrutura química, as amostras reprocessadas não sofreram variações significativas. Após a análise dos sistemas de PP/MOV envelhecidos 21 dias artificialmente em estufa, foram observados perfis de FTIR muito similares para todas as amostras, onde não foi notado nenhuma presença ou ausência de novos picos. De uma maneira geral, a degradação do PP foi mínima, indicando que possivelmente tempos maiores de exposição térmica se fazem necessários para a obtenção de resultados mais satisfatórios.

Polipropileno;Microesferas ocas de vidro;Propriedades mecânicas;Envelhecimento em estufa
Thermoplastic polymers have a wide range of applications in various areas of engineering. They are applied both in simpler areas, such as the manufacture of household utensils, to more sophisticated applications, such as in the automotive and aerospace industries. A preponderant factor in this versatility of use is, among other characteristics, the ease with which additives can be incorporated into this type of polymeric matrix. The incorporation of new fillers, however, can often potentiate negative effects on the material properties, such as the increase of its fragility and possible appearance of cracks, especially if there is not a good filler/matrix interaction. These effects can be aggravated, to a greater or lesser extent, by exposure of the material to environmental variations and service conditions. Among the several fillers that are used in conjunction with polymeric matrixes, the Glass Hollow Microspheres or Glass Bubbles (MOVs) stand out. This material is used when it is intended to obtain a product of reduced density, with low losses of mechanical resistance to traction and/or bending, among other characteristics. The present work aims at analyzing the mechanical properties of syntactic foams made of polypropylene reinforced with hollow glass microspheres after two reprocessing processes in a single-screw extruder, and then, to follow the artificial aging performed in oven. Tensile strength tests were performed before and after aging (7 and 21 days) under the follow up of visual inspection analysis, optical microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), besides the impact strength test on non-aged specimens. The results indicated that the use of stabilizing and compatibilizing additives increased the level of interaction between the polymer and the filler. Through optical microscopy analysis, no surface damage or crushing of the microspheres due to reprocessing in the extruder was perceived. In relation to the impact strength test, the samples that received hollow glass microspheres had a significant increase in their strength. Analyzing the data obtained in the tensile test, the system with 3 % load and reprocessed in extruder only once exhibited the smallest deformations, presenting the most brittle behavior both before and after artificial aging. Through the FTIR test, it was possible to analyze the peaks and inflections of the methyl and carbonyl groups. In the region of 1870 cm-1 to 1650 cm-1 referring to the carbonyl and ester bonds created on the surface of the OVDs, no peak was observed, only some small inflections indicating that the degradation of the polypropylene was very small. In terms of chemical structure, the reprocessed samples did not vary significantly. After the analysis of the PP/MOV systems artificially aged for 21 days in the oven, very similar FTIR profiles were observed for all samples, where no presence or absence of new peaks was noted. In general, the degradation of PP was minimal, indicating that possibly longer thermal exposure times are needed to obtain more satisfactory results.
Polypropylene;Hollow glass microspheres;Mechanical properties;Greenhouse aging
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
O trabalho possui divulgação autorizada
Dissertação Final Hiroshi.pdf

Contexto

MATERIAIS CONJUGADOS E POLIMÉRICOS
MATERIAIS CONJUGADOS E ESTRUTURADOS
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE UM BIOPOLÍMERO A PARTIR DA BIOMASSA DO ÓLEO DE NEEM COM AÇÃO REPELENTE

Banca Examinadora

RENATA BARBOSA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
RENATA BARBOSA Docente - PERMANENTE
TATIANNY SOARES ALVES Docente - PERMANENTE
AMANDA DANTAS DE OLIVEIRA Participante Externo

Vínculo

CLT
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
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