[pt] O interesse deste trabalho está baseado no estudo da influência das diferentes condições e meios de envelhecimento nas propriedades mecânicas, térmicas, estruturais e químicas do polietileno de alta densidade (PEAD) utilizado para a fabricação das tubulações para o transporte de óleo e gás. Foram fabricados corpos de prova com o formato para o teste de tração tipo V segundo a norma ASTM D638. Para o desenvolvimento deste trabalho os corpos de prova foram submetidos a diferentes tipos de envelhecimento em diferentes meios, a saber: i) radiação UV com uma energia radiante de comprimento de onda de 365 nm e tempos de exposição de 8, 12 e 18 semanas; ii) envelhecimento sob temperatura, os corpos de prova foram imersos em três diferentes tipos de óleo lubrificantes, a 50, 70 e 90 graus celsius em tempos de 2, 3, 4 e 6 meses; iii) envelhecimento sob pressão, onde os corpos de prova foram submetidos a 7, 14 e 17 bar e imersos em água corrente a 50 graus celsius durante 1 e 2 semanas e no óleo padrão BASIC OB 440 a 70 graus celsius durante 1, 2 e 5 semanas. As amostras envelhecidas foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia infravermelha, espectroscopia RAMAN, calorimetria diferencial de varredura, análise termogravimétrica, ensaio de tração, ensaios de fluência, índice de fluidez, microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica. Os resultados das caracterizações das amostras após envelhecimento foram comparados com os resultados obtidos do PEAD virgem, cujas propriedades foram obtidas usando os mesmos métodos de caracterização. Foi avaliado, ainda, o comportamento viscoelástico do PEAD, mediante a simulação matemática dos modelos viscoelásticos, partindo dos resultados experimentais dos testes de fluência antes e após de envelhecimento. Os resultados obtidos demostraram que comportamento mecânico do PEAD após ser envelhecido foi fortemente influenciado pelas diferentes variáveis, como temperatura, pressão, meio e tempo de exposição. Sendo que a soma de cada efeito gerado por cada parâmetro contribui para a variação do desempenho mecânico do polímero. Qualquer que seja a variável externa imposta ao PEAD, temperatura, tempo, pressão ou meio de exposição, sempre acarretam alterações nas propriedades mecânicas. Porém, dependendo de qual dos parâmetros mencionados anteriormente seja o predominante, o envelhecimento do PEAD será mais ou menos relevante. Da simulação do comportamento sob fluência, o modelo dos 4 parâmetros foi quem apresentou a melhor descrição gráfica e aproximação matemática do comportamento experimental. / [en] The interest of this work was based on the study of the influence of different aging conditions and medium in mechanical, thermal, structural and chemical properties of high-density polyethylene (HDPE) used for the manufacture of line pipes for transporting oil and gas. Prototypes for type-V tensile testing according to ASTM D 638. For development this work, the samples were submitted to different types of aging in different medium, namely: i) UV irradiation with a radiant energy with 365 nm of wavelengths and exposure times of 8, 12 and 18 weeks; ii) For aging under temperature, the samples were immersed in three different types of lubricating oil, to 50, 70 and 90 celsius degree for periods of 2, 3, 4 and 6 months; iii) aging under pressure, where the samples were submitted to 7, 14 and 17 bar and immersed in ordinary water at 50 celsius degree for 1 and 2 weeks and pattern Oil BASIC B 440-70 celsius degree for 1, 2 and 5 weeks. The aged samples was characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, differential scanning calorimetric, thermal gravimetric analysis, tensile and creep tests, melt flow rate, scanning electron microscopy and optical microscopy. The results of the characterization of the samples after aging were compared with the results obtained from virgin HDPE, whose properties were obtained using the same characterization methods. Besides, was evaluated, the viscoelastic behavior of the HDPE, by mathematical simulation of viscoelastic models, based on experimental results of creep tests before and after aging. The results showed that mechanical behavior of HDPE after aging was strongly influenced by different variables, such as temperature, pressure, medium and exposure time. Since the sum of each effect generated by each parameter contributes to the variation of the mechanical performance of the polymer. Whichever the external variable imposed on HDPE - temperature, time, pressure, or exposure medium - always leads to changes in mechanical properties. However, depending on which of the parameters mentioned above is predominant, the aging HDPE will be more or less relevant. Simulating the creep behavior, the four parameters model was the one who presented the best graphic and mathematical description approximation of the experimental behavior.

[pt] No intuito de desenvolver novas abordagens para a redução do coeficiente de expansão térmica (CTE) em PEAD, um polímero termoplástico largamente usado em geomembranas onde seu alto CTE contribui para a redução de seu desempenho, titanatos em camadas na forma de nanofolhas foram testados pela primeira vez como os aditivos com esta função. Nanofolhas de titanatos foram sintetizadas a partir de tratamento hidrotérmico alcalino de areias ilmeníticas e foram funcionalizadas com viniltrimetoxisilano (VTMS), visando melhorar a compatibilidade com a matriz PEAD, ou organofilizadas com cloreto de dimetildioctadecilamonio (2C18), para promover a esfoliação/intercalação destas nanocargas no polímero. Posteriormente, estas nanocargas modificadas foram caracterizadas por termogravimetria, espectroscopia de infravermelho, análise de área superficial, análise de CHN, difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão. Os nanocompósitos foram fabricados por microextrusão e microinjeção com porcentagens mássicas de carga de 0,5 por cento a 10 por cento, em séries denominadas BRANCA, VTMS, VTMS reativa e 2C18. Finalmente os nanocompósitos foram caracterizados através de ensaios de tração, termogravimetria, dilatometria e microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados obtidos na caracterização das nanofolhas permitiram verificar a incorporação do VTMS na superfície por meio de ligações primárias. A modificação com 2C18 foi realizada pela primeira vez neste tipo de material, como foi conferido por difração de raios-X pelo incremento no espaçamento da distância interlamelar. As séries BRANCA e VTMS apresentaram um incremento no módulo de elasticidade e na ductilidade, porém a tensão no escoamento incrementou apenas para o compósito com 0,5 por cento da série BRANCA e para o compósito com 2 por cento da série VTMS. As séries VTMS reativa e 2C18 mostraram redução no módulo de elasticidade e ductilidade. A tensão no escoamento aumentou para o compósito da série VTMS Reativa 0,5 por cento, diminuiu para os compósitos 0,5 e 2 por cento da série 2C18 e permaneceu similar ao PEAD para os outros compósitos destas séries. O compósito que apresentou melhores propriedades foi o VTMS 2 por cento com um aumento em torno de 14 por cento no módulo de elasticidade, de aproximadamente 3 por cento na tensão no escoamento e de aproximadamente 16 por cento na ductilidade. A adição das nanofolhas não alterou significativamente as propriedades de estabilidade térmica da matriz e apresentou decréscimo do CET para a série VTMS 2 por cento. O grau de cristalinidade variou apresentando aumento máximo de aproximadamente 14 por cento na série VTMS 0,5 por cento e redução máxima de aproximadamente 20 por cento na série 2C18 2 por cento. / [en] In order to develop new approaches to the reduction of the coefficient of thermal expansion (CTE) in HDPE, a thermoplastic polymer widely used in geomembranes where its high CTE contributes to the reduction of his performance, in the form of layered titanates nanosheets were tested for the first time as additives with this function. Titanates nanosheets were synthesized from hydrothermal treatment of alkaline ilmenitic sands and were funcionalizated with vinyl trimethoxy silane (VTMS), to improve compatibility with the HDPE matrix, or organofilizated with dimethyl dioctadecyl amonio chloride (2C18), to promote the exfoliation/intercalation of these nanofiller in the polymer. Subsequently, these modified nanofiller were characterized by infrared spectroscopy, thermogravimetry, surface area analysis, CHN analysis, x-ray diffraction and transmission electron microscopy. The nanocomposites were manufactured by microextrusion and microinjection with mass percentages of 0,5 percent to charge 10 percent, in weigth, denominated series VTMS, reactive VTMS and 2C18. Finally the nanocomposites were characterized by tensile, thermogravimetry, dilatometry and transmission electron microscopy. The results obtained in the characterization of nanosheets allowed to check the incorporation of VTMS on the surface by means of primary links. The modifications with 2C18 was performed for the first time this type of material, as was conferred by x-ray diffraction by the increase in the distance interlamelar spacing. The series BRANCA and VTMS presented an increase in modulus of elasticity and ductility, however the voltage in outlets increased only to composite with 0,5 percent BRANCA and series for the composite with 2 percent VTMS series. VTMS series reactive and 2C18 showed a reduction in ductility and modulus. The tension in the flow increased to the series VTMS Reactive composite 0,5 percent, decreased to the composites 2 and 0,5 percent 2C18 series and remained similar to HDPE for the other composites of these series. Composite who presented best properties was the VTMS 2 percent with an increase around 14 percent in modulus, approximately 3 percent on voltage in outlets and approximately 16 percent on ductility. The addition of nanofolhas did not alter significantly the thermal stability properties of the array and fell of the CET for the series VTMS 2 percent. The degree of crystallinity ranged showing maximum increase of approximately 14 percent on 0,5 percent VTMS series and maximum reduction of approximately 20 percent in 2 percent 2C18 series.

[pt] Os termoplásticos representam a grande maioria dos polímeros empregados hoje em dia e a grande vantagem de sua aplicação é que podem ser reaquecidos e moldados repetidamente. Com a crise do petróleo em 1973, os custos para transformar o petróleo em materiais plásticos se tornaram mais atrativos do que transformá-lo em materiais mais tradicionais. Com isso, os investimentos nas indústrias de transformação cresceram, ao mesmo tempo que a preocupação com o meio ambiente. Devido a facilidade de reprocessar esses materiais a temperaturas moderadas, muitas empresas passaram a reutilizar seus resíduos dentro de seus próprios processos. Neste escopo, esse trabalho tem como objetivo estudar o comportamento mecânico do polietileno de baixa densidade (PEBD) e de uma mistura física formada por polietileno de baixa densidade (PEAD) e polietileno de alta densidade, com uma proporção de 80/20, ao serem submetidos a diversos ciclos de processamento. Os materiais estudados foram preparados e doados pela Companhia de Canetas Compactor. Para este estudo, o material sofreu dez etapas de injeção/extrusão. A partir de ensaios de tração foram determinadas as tensões e cargas máximas suportadas, calculando-se em seguida o módulo de elasticidade, alongamento e tenacidade de cada material. A adição do PEAD é responsável por aumentar a resistência e a dureza do material. Do ponto de vista prático, o material reprocessado não apresentou mudanças significativas de performance. Análises por infravermelho mostraram que não há degradação por oxidação ao longo do processo de reciclagem. / [en] Thermoplastics are the most used polymers nowadays on account of being easily reprocessable with high temperatures. During the oil crisis in 1973 the costs of transforming oil into plastic materials became more attractive than turning them into more traditional materials. Furthermore, the investments in transformation industries grew alongside the concern for the environment. Due to the ease of reprocessing these materials a lot of companies started recycling them within their process. In this context, the present study aims to analyze the mechanical behavior of a low density polyethylene (LDPE) and high density polyethylene (HDPE) blend and pure LDPE after 10 cycles of reprocessing. The polymers were donated by Companhia de Canetas Compactor. The materials suffered up to 10 cycles of injection moulding/extrusion. Tensile tests were made to determine the maximum yield stress and maximum load allowed. Afterwards, calculations were made to determine elongation, Young modulus and toughness. The HDPE addition was responsible to raise the materials yield stress and hardness. From a practical point of view the reprocessing didn t affect significantly the materials performance. FTIR analyses didn t detect oxidation through the process.