1 |
[en] DEVELOPMENT AND CHARACTERIZATION OF HDPE/PA12 BLENDS / [pt] DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE BLENDAS PEAD/PA12GEOVANE DE ALMEIDA SANTOS DA SILVA 07 January 2019 (has links)
[pt] Blenda polimérica é a mistura física de dois ou mais polímeros, sem reação química intencional entre os componentes. O objetivo básico é combinar as melhores propriedades de cada componente da blenda que, consequentemente, terá propriedades intermediárias àquelas dos polímeros misturados. As maiores vantagens das blendas são a grande variedade e a versatilidade de suas aplicações, que, somadas à facilidade de processamento, possibilitam a produção dos mais diversos produtos, tornando-as competitivas em relação a outros materiais. Outra finalidade das blendas é otimizar a relação custo/benefício e melhorar a processabilidade de polímeros de alta temperatura. Os materiais utilizados neste trabalho foram o PEAD e a PA12, ambos os polímeros sendo de grande importância industrial. O objetivo do trabalho é produzir blendas poliméricas de PEAD/PA12, avaliar a sua miscibilidade e realizar ensaios para extrair suas propriedades. As blendas foram feitas em três composições: 75/25, 50/50 e 25/75 e foi feita a caracterização mecânica com ensaios de tração e fluência, química com análise FTIR e DRX, reológica e análise por MEV e os resultados foram usados para avaliar a combinação das propriedades dos polímeros puros nestas blendas. / [en] Polymer blend is the physical mixture of two or more polymers without any intentional chemical reaction between the components. The basic goal is to combine the best properties of each blend component that, consequently, will have intermediary properties to those of the polymers used. The biggest advantages of the blends are the great variety and the versatility on their applications that added to the good processability, make possible the production of many products making them competitive in relation to other materials. Another objective of the blends is to optimize the cost/benefit relation and improve the processability of high temperature polymers. The materials used on this work were the HDPE and the PA12, both polymers being of great industrial importance. The interest of this work is to produce HDPE/PA12 blends and evaluate their miscibility and make tests to know their properties. The blends were made in three compositions: 75/25, 50/50 and 25/75 and it was done the mechanical characterization with uniaxial tension and creep behavior, chemical characterization with FTIR analysis and x-ray diffraction, rheology and SEM analysis and the results were used to evaluate the combination of the properties of the neat polymers used in these blends.
|
2 |
[pt] COMPORTAMENTO MECÂNICO E TÉRMICO DA POLIAMIDA 11, POLIURETANO E POLIETILENO EMPREGADOS EM MANGUEIRAS DE UMBILICAIS TERMOPLÁSTICOS ANTES E APÓS ENVELHECIMENTO UV E EM AMBIENTE SALINO / [en] MECHANICAL AND THERMAL BEHAVIOR OF POLYAMIDE 11, POLYURETHANE AND POLYETHYLENE USED IN THERMOPLASTIC UMBILICAL HOSES BEFORE AND AFTER UV AGING AND IN SALINE ENVIRONMENTKARINE COSTA MACHADO MENEZES 25 July 2023 (has links)
[pt] As mangueiras termoplásticas, um dos componentes funcionais mais importantes dos
umbilicais, são compostas de tubo interno, reforço de fibra sintética e capa externa fabricada
em material termoplástico com proteção contra ozônio e radiação ultravioleta (UV). A
poliamida 11 (PA11) e o poliuretano termoplástico (TPU) são geralmente especificados para as
capas externas, mas outros materiais que atendam a função podem ser utilizados, como o
polietileno de alta densidade (PEAD). Independentemente do polímero selecionado para a
fabricação das capas, elas precisam garantir a integridade das camadas inferiores da mangueira
em um ambiente offshore severo devido à exposição constante ao sol e ao ambiente marítimo.
Não é grande a quantidade de trabalhos que estudaram e correlacionaram os efeitos da
sobreposição da radiação UV e ambiente salino nos materiais PA11, TPU e PEAD. Assim, o
objetivo deste trabalho foi comparar as propriedades mecânicas e térmicas de PA11, TPU e
PEAD, por meio de análises térmicas, espectroscópicas e de tração antes e após o
envelhecimento por UV e névoa salina, a fim de simular um mecanismo de degradação
semelhante ao da vida real das mangueiras termoplásticas e correlacionar o comportamento
termomecânico dos três materiais após o envelhecimento. Os materiais utilizados para a
fabricação das amostras deste estudo foram obtidos a partir de mangueiras não utilizadas,
extrudadas com PA11, TPU e PEAD comerciais. As capas virgens foram submetidas as análises
por infravermelho (FTIR), termogravimetria (TGA), termogravimetria derivativa (DTGA),
calorimetria exploratória diferencial (DSC) e ensaio de tração, para obtenção das propriedades
iniciais dos materiais. Em seguida, foram realizados os testes de envelhecimento, que foram
desenvolvidos em quatro ciclos. O primeiro ciclo foi o envelhecimento por UV por 720h das
amostras inicialmente na condição virgem (1° ciclo: UV), o segundo ciclo foi o envelhecimento
por névoa salina por 720h das amostras envelhecidas do primeiro ciclo (2° ciclo: UV+NS), o
terceiro ciclo foi o envelhecimento por névoa salina por 720h das amostras inicialmente na condição virgem (3° ciclo: NS) e o quarto ciclo foi o envelhecimento UV por 720h das amostras
envelhecidas do terceiro ciclo (4° ciclo: NS+UV). Após o término de cada ciclo de
envelhecimento, as amostras de PA11, TPU e PEAD foram submetidas à mesma análise das
amostras virgens para fins comparativos. No FTIR todos os materiais apresentaram redução na
intensidade dos picos característicos do material, associado a quebra de ligações das cadeias.
No PEAD ocorreu o aumento do índice de carbonila e no TPU o surgimento de novo grupo
funcional (estiramento C=C em alcenos), associados à oxidação da cadeia polimérica, cisão da
cadeia e possível reticulação. Os testes térmicos mostraram um aumento na temperatura de
degradação e pequena alteração na temperatura de fusão do PA11 associado à extração de
plastificante; no PEAD e TPU ocorreu a diminuição da estabilidade térmica dos materiais após
os envelhecimentos e não foram identificadas alterações na temperatura de fusão. Nos ensaios
de tração foi verificado no PA11 e PEAD uma diminuição do módulo de elasticidade após os
envelhecimentos, atribuída ao processo de cisão das cadeias poliméricas e consequente
diminuição da massa molar e no TPU foi observado uma tendência ao aumento da tensão na
deformação de 300% nas amostras envelhecidas por UV+NS, NS e NS+UV e uma tendência
ao aumento da tensão de ruptura nas amostras envelhecidas por NS+UV, associado a uma
concorrência entre a cisão de cadeias e reticulação. A partir dos resultados encontrados nesse
estudo, pode-se concluir que o material menos afetado com os ciclos de envelhecimento em sua
estrutura química e termicamente foi o PA11. Em relação ao comportamento mecânico, o TPU
sofreu menos influência em suas propriedades comparado aos demais materiais. / [en] Thermoplastic hoses, one of the most important functional components of umbilicals, are
composed of inner liner, synthetic fibre reinforcement and outer sheath manufactured from
thermoplastic material with protection against ozone and ultraviolet (UV) radiation. Polyamide
11 (PA11) and thermoplastic polyurethane (TPU) are generally specified for the sheaths, but
other materials that meet the function can be used, as high density polyethylene (HDPE).
Regardless of the polymer selected for the sheath manufacturing, they need to guarantee the
hose lower layers integrity in an offshore environment due to constant sun exposure and to the
maritime environment. The amount of works that studied and correlated the effects of the
overlap of UV radiation and saline environment on PA11, TPU and HDPE materials is not
large. So, the objective of this work was to compare the mechanical and thermal properties of
PA11, TPU and HDPE, by thermal, spectroscopic, and tensile analysis before and after UV and
salt spray aging, in order to reproduce a degradation mechanism similar to real life of the
thermoplastic hoses and relate the thermomechanical behavior of the three materials after aging
to evaluate the material which best suits the use of the sheath. The materials used to manufacture
the samples in this study were obtained from unused hoses, extruded with commercial PA11,
TPU and HDPE. The virgin sheaths were submitted to infrared (FTIR), thermogravimetric
(TGA), derivative thermogravimetric (DTGA), differential scanning calorimetry (DSC)
analysis and tensile test, to obtain the initial properties of the materials. Then the aging tests
were carried out, which were developed in four cycles. The first cycle was UV aging for 720h
of samples initially in the virgin condition (1st cycle: UV), the second cycle was salt spray
aging for 720h of aged samples from the first cycle (2nd cycle: UV+NS), the third cycle was
salt spray aging for 720h of samples initially in the virgin condition (3rd cycle: NS) and the
fourth cycle was UV aging for 720h of aged samples from the third cycle (4th cycle: NS+UV).
After the end of each aging cycle, the PA11, TPU and HDPE samples were submitted to the same analysis as the virgin samples for comparative purposes. In FTIR, all materials had a
reduction in the intensity of the material characteristic peaks, associated with breaking chain
bonds. In HDPE, there was an increase in the carbonyl index and in TPU, the formation of a
new functional group (C=C stretching in alkenes), associated with oxidation of the polymeric
chain, chain scission and possible crosslinking. Thermal tests showed an increase in the
degradation temperature and a small change in the melting temperature of PA11 associated with
plasticizer extraction; in HDPE and TPU, there was a decrease in the thermal stability of the
materials after aging and no changes in the melting temperature were identified. In the tensile
tests, a decrease in the modulus of elasticity was observed in PA11 and HDPE after aging,
attributed to the process of scission of the polymeric chains and consequent decrease in molar
mass, and in TPU, a tendency to increase tension in deformation of 300% was observed in the
samples aged by UV+NS, NS and NS+UV and a tendency to increase tensile strength in
samples aged by NS+UV, associated with competition between chain scission and crosslinking.
From the results found in this study, it can be concluded that the material least affected by aging
cycles in its chemical structure and thermally was PA11. Regarding the mechanical behavior,
TPU suffered less influence in its properties compared to other materials.
|
3 |
[en] POLYAMIDE 12 AND HIGH DENSITY POLYETHYLENE CHARACTERIZATION BEFORE AND AFTER AGING IN WATER AT DIFFERENT TEMPERATURES / [pt] CARACTERIZAÇÃO DA POLIAMIDA 12 E POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE ANTES E DEPOIS DO ENVELHECIMENTO EM ÁGUA A DIFERENTES TEMPERATURASRODRIGO CAMPELLO TUCUNDUVA 07 February 2018 (has links)
[pt] Nos últimos anos surgiram algumas alternativas para as tubulações de aço carbono que são a grande maioria no transporte de petróleo e gás, com grande destaque para os materiais poliméricos, principalmente por apresentarem baixa densidade em relação aos metais, boa resistência à corrosão e boa
processabilidade. Além disso, os polímeros apresentam maior facilidade de manutenção e instalação, tornando-os economicamente viáveis. No entanto, esses materiais podem sofrer degradação quando expostos a produtos químicos e ao calor. O objetivo desse trabalho e avaliar a variação das propriedades mecânicas das poliamidas 12 e dos polietilenos de alta densidade quando envelhecidos em água durante 6 meses a temperatura ambiente e a 70 graus Celsius, tendo em vista que a temperatura de serviço desses materiais varia entre 70 a 80 graus Celsius. Para a caracterização do material foram realizados, ensaio mecânicos de tração, impacto de excitação por impulso sonoro, como a caracterização por microscopia
eletrônica. Os resultados das caracterizações das amostras após envelhecimento foram comparados com os resultados obtidos dos materiais originais, de forma a percebermos que todas as amostras sofreram variações em suas propriedades mecânicas. A temperatura ambiente as amostras de PEAD sofreram um aumento em sua rigidez, aumentando sua resiliência, reduzindo sua resistência ao impacto, reduzindo também a tensão de escoamento e reduzindo seu amortecimento. Já para as amostras de PEAD envelhecidas a 70 graus Celsius houve uma redução na sua rigidez e tensão de escoamento, no entanto houve um aumento em sua resistência ao impacto e na resiliência do material. Para as poliamidas 12 envelhecidas a temperatura ambiente houve uma significativa redução na sua rigidez, na sua tensão de escoamento e tensão máxima, houve um aumento na resiliência do material coerente com um aumento da resistência ao impacto e um aumento no amolecimento. A 70 graus Celsius a poliamida 12 mostrou uma redução na sua rigidez, tensão de escoamento e tensão máxima, houve um aumento na resiliência e na resistência ao impacto, seguido de uma redução no amolecimento. Em todas as situações de envelhecimento as PEAD sofreram uma degradação na cor do material, o que não ficou tão visível para as poliamidas 12 principalmente para o envelhecimento a temperatura ambiente. Sendo assim o comportamento mecânico dos polímeros foi influenciado pela temperatura, sempre acarretando variações em suas propriedades mecânicas e dependendo da situação podendo ser mais ou menos relevante. / [en] In recent years, some alternatives have emerged for carbon steel pipelines, which are the majority in the transport of oil and gas, with a great prominence for polymeric materials, mainly due to their low metal density, good corrosion resistance and good processability. In addition, the polymers present greater ease
of maintenance and installation, making them economically viable. However, such materials may be degraded when exposed to chemicals and heat. The objective of this work is to evaluate the variation of the mechanical properties of polyamides 12 and high density polyethylenes when aged in water for 6 months at ambient temperature and at 70 degrees Celsius, considering that the service temperature of
these materials ranges from 70 to 80 degrees Celsius. For the characterization of the material, mechanical tests of traction, impact and excitation by sonorous impulse were carried out, such as the characterization by electron microscopy. The results of the characterization of the samples after aging were compared with the results obtained from the original materials, in order to realize that all the samples suffered variations in their mechanical properties. At ambient temperature samples of HDPE increased their stiffness, increasing their resilience, reducing their impact resistance, also reducing the yield stress and reducing their damping. However, for HDPE samples aged 70 degrees Celsius, there was a reduction in their stiffness and yield stress, however, there was an increase in their impact strength and material resilience. For polyamides 12 aged at ambient temperature there was a significant reduction in stiffness, flow stress and maximum stress, there was an increase in the resilience of the material consistent with an increase in impact strength and an increase in softening. At 70 degrees Celsius polyamide 12 showed a reduction
in stiffness, yield stress and maximum stress, there was an increase in resilience and impact strength, followed by a reduction in softening. In all aging situations the HDPE suffered a degradation in the color of the material, which was not so visible for the polyamides 12 mainly for aging at ambient temperature. Thus, the mechanical behavior of the polymers was influenced by temperature, always leading to variations in their mechanical properties and depending on the situation, being more or less relevant.
|
Page generated in 0.0442 seconds