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Title: Estudo da influência dos métodos de reticulação sobre as propriedades do polietileno.
Authors: Ferreira, Mariana Babilone de Souza
metadata.dc.contributor.advisor: Santos, Cláudio Gouvêa dos
Keywords: Polímeros
Peróxidos
Silano
Análise e seleção de materiais
Issue Date: 2017
metadata.dc.contributor.referee: Santos, Cláudio Gouvêa dos
Penna, Kirlene Salgado Fernandes
Silveira, João Vinícius
Citation: FERREIRA, Mariana Babilone de Souza. Estudo da influência dos métodos de reticulação sobre as propriedades do polietileno. 2017. 55 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.
Abstract: O polietileno (PE) é considerado um dos mais versáteis termoplásticos disponíveis na atualidade, porém possui limitações ligadas ao seu baixo ponto de fusão, baixa resistência ao calor, tendência à propagação de trincas quando submetido a diversos esforços mecânicos, à solubilidade ou inchamento em hidrocarbonetos e à sua baixa resistência à ruptura quando sob tensão. Para suprir essas deficiências, foram desenvolvidos processos de reticulação da cadeia do PE, conferindo ao polímero uma rede tridimensional com caráter termofixo, que torna esse material mais estável às variações de temperatura. Dentre os vários caminhos que podem levar à formação de ligações cruzadas em polietileno, os principais métodos empregados nas indústrias são: utilização de peróxido ou silano como agentes de modificação química (iniciação térmica ou reticulação química) e uso de radiação com ou sem a adição de peróxidos (iniciação por radiação ou reticulação física). Neste trabalho, os métodos analisados foram aqueles que utilizam peróxido e silano como agentes de modificação química para a formação de ligações cruzadas visando a aplicação do PE em tubos de condução de água quente e fria. Para se alcançar esses objetivos, os PE’s originais e seus respectivos reticulados por meio de peróxido (PEX-A) e silano (PEX-B) foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), teor de gel e análises térmicas (TGA e DSC). Também foram avaliadas algumas propriedades mecânicas tais como dureza e resistência à tração, bem como a determinação da temperatura de deflexão (HDT). Os espectros obtidos por espectroscopia na região do infravermelho demonstraram a presença dos grupos funcionais característicos do PE e a incorporação de grupos siloxano no PEX-B. O teor de gel obtido acima de 60% demonstrou a formação de cadeias intrecruzadas entre as moléculas dos polímeros. As análises térmicas associadas aos demais dados da literatura indicam, de maneira geral, maior eficiência na formação de cadeias cruzadas pelo processo de reticulação via silano do que a reticulação via peróxido. Quanto aos ensaios mecânicos, os mesmos também demonstram melhoria nas propriedades mecânicas do polímero reticulado quando comparado ao respectivo PE original. Desta forma, de modo geral, o método via silano forneceu resultados suficientes para a conclusão de que as propriedades avaliadas são superiores quando comparado ao método de reticulação via peróxido.
metadata.dc.description.abstracten: Polyethylene (PE) is considered one of the most versatile thermoplastics available today, however it exhibits several limitations related to its low melting point, low heat resistance, tendency to crack propagation when subjected to various mechanical stresses, solubility or swelling in hydrocarbons and its low resistance to rupture under stress. In order to overcome these deficiencies, a number of processes for crosslinking PE chains were developed, so that the polymer turns into a three-dimensional network with a thermoset character, which makes this material more stable to temperature changes. The main methods used in the industry are: the use of peroxide or silane as chemical modifying agents (thermal initiation or chemical crosslinking) and the use of radiation with or without the addition of peroxides (radiation initiation or physical crosslinking). In this work, methods based on peroxide and silane as chemical modification agents for the formation of crosslinked PE used in pipes for conduction of hot and cold water were investigated. In order to achieve these objectives, the original PE and their respective peroxide (PEX-A) and silane (PEX-B) crosslinked analogues were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), gel content and thermal analysis (TGA and DSC). Also, some mechanical properties such as tensile strength and hardness, as well as the determination of the heat deflection temperature (HDT) were evaluated. Spectra obtained by spectroscopy in the infrared region demonstrated the presence of the functional groups characteristic of PE and the incorporation of siloxane groups in PEX-B. Gel content values obtained were above 60% and indicated the formation of crosslinked chains between the molecules of the polymers. The thermal analysis associated to other data in the literature suggest, in a general way, a greater efficiency in the formation of a chain network by the silane crosslinking process in comparison with the peroxide process. As for the mechanical tests, they also showed improvement in the mechanical properties of the crosslinked polymer when compared to the respective original PE. Thus, in general, the silane method provided sufficient results for the conclusion that the properties evaluated are superior when compared to the peroxide crosslinking method.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/9087
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 31/10/2017, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite a adaptação desta.
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