La prédiction de la durée de vie des isolants en EPDM des câbles de faible à moyenne tension dans les centrales nucléaires se heurte à la méconnaissance des relations structure/propriétés mécaniques et l'absence de critères de fragilisation structuraux pertinents. Pour tenter de combler cette lacune, trois matrices EPDM chargées par 0, 33 et 100 phr de particules d'ATH vierges ou ensimées ont été réticulées par le peroxyde de dicumyle à 170°C, avant de subir un vieillissement thermique à 90, 110 et 130°C, ou radiochimique à 40°C sous 0,1, 1 et 10 kGy.h-1 dans l'air. Une approche multi-échelles a été mise en place pour déterminer l'oxydation des matrices EPDM à l'échelle moléculaire et ses conséquences aux échelles macromoléculaire et macroscopique, à l'aide de plusieurs techniques de caractérisation complémentaires : spectrophotométrie IRTF, calorimétrie différentielle, rhéométrie à l'état fondu, gonflement dans un solvant, traction uniaxiale, etc. Les relations structure-propriétés établies dans cette étude permettent d'expliquer, en autre, la dégradation des propriétés élastiques et à la rupture des matrices EPDM par coupures de chaines, et le renforcement des interphases charge/matrice sous l'action de mécanismes physico-chimiques spécifiques des conditions d'oxydation. / EPDM elastomer is widely used as the insulation of low to medium voltage electrical cables used in power plants, for which the life-time prediction has been hampered by the lack of knowledge on structure/mechanical properties, and the nonexistence of pertinent criteria of structural failure. In an attempt to fill this gap, three EPDM matrices filled with 0, 33 and 100 phr of pristine and surface treated ATH were crosslinked by dicumyl peroxide at 170°C and, subsequently, aged thermally at 90,110 and 130°C, and radiochemically under 0.1, 1 and 10 kGy.h-1, in air. A multi-scale approach was employed to analyze the oxidation of EPDM at molecular scale, and to determine its consequences at macromolecular and macroscopic scales by using several complementary characterization techniques: FTIR spectrophotometry, differential calorimetry, rheometry in melt state, swelling test, uniaxial tensile testing, etc. The structure/properties relationships established in this study are capable to explain, in particular, the alteration of elastic and fracture properties of the EPDM matrices due to chain scissions, and the reinforcement of the filler/matrix interphases induced by the specific conditions of oxidation.

Hamburg, Universiẗat, Diss., 2001.

Techn. Hochsch. Diss., 2005--Aachen.

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A reciclagem de refugos é um processo estratégico que viabiliza a expansão do mercado de plásticos, podendo gerar novos produtos. A obtenção de blendas poliméricas é uma alternativa nesse processo, já que é conhecida a perda de propriedades mecânicas dos termoplásticos nas etapas de reprocessamento. Neste trabalho, o polietileno de alta densidade (PEAD) reciclado teve adições de borracha do monômero etileno-propileno-dieno (EPDM) puro em baixos teores (1 %, 5 % e 10 %), cujo objetivo foi formar blendas miscíveis e um produto final mais resistente ao impacto. O PEAD foi submetido a quatro ciclos de moagem, extrusão e injeção (reprocessamento) e misturado ao EPDM puro por extrusão sem o uso de qualquer aditivo. Os grânulos da blenda formada foram usados para confeccionar os corpos-de-prova por injeção para seu uso nas distintas metodologias analíticas. O processo de irradiação gama foi aplicado nas doses de 50 kGy e 100 kGy e os parâmetros físico-químicos e mecânicos dessas amostras foram comparados aos das não irradiadas. Tanto as blendas irradiadas como as não irradiadas mostraramse visualmente e microscopicamente homogêneas, indicando a compatibilidade da mistura, que também é verificada por seu comportamento térmico. Os parâmetros mecânicos provenientes dos ensaios de tração e flexão, foram semelhantes nas amostras do termoplástico virgem e do reciclado; o processo de irradiação nas blendas gerou sua reticulação, sendo esta verificada não só pelo aumento dos valores desses parâmetros como também pelo aumento da fração gel. A resistência ao impacto aumentou cerca de duas vezes e meia nas amostras com maior teor de EPDM e cerca de 6 a 7 vezes nestas mesmas amostras irradiadas a 50 kGy e 100 kGy respectivamente. O novo material obtido tem fortes indicativos para a sua utilização na pequena e média indústria de plástico, uma vez que já com 1 % de EPDM apresentam melhores características mecânicas em relação ao termoplástico reciclado quatro vezes e essas características foram incrementadas após o processo de irradiação gama. / Waste recycling is a process that allows for advances in plastics industry, particularly when new products are developed. Thus polymer blending is an alternative to recycling processes, since degradation of the mechanical properties of thermoplastics occurs during the reprocessing stages of the material. In this work, high density polyethylene (HDPE) was recycled and mixed to ethylene propylene diene pristine rubber (EPDM) in low concentrations (1%, 5 % and 10 %) to obtain a miscible blend and a final product with high resistance to impact. Pristine HDPE was submitted to four cycles of milling, extrusion and injection (reprocessing) and then mixed with EPDM by extrusion, free of any additives whatsoever. The resulting material was then injected to obtain standard samples submitted to several analytical methods during this research. Also, gamma irradiation process was performed with 50 kGy and 100 kGy absorbed doses; the physical-chemical and the mechanical parameters of these samples were compared to non-irradiated samples. Irradiated and non-irradiated blends were visually and microscopically homogeneous. This indicates a compatible mixture, something which was also verified from analysis of their thermal behavior; mechanical parameters such as stress-strain and flexural curves were similar for pristine and recycled HDPE thermoplastic. On the other hand, the irradiation process on blends generates thermoplastic molecular cross-linking which is verified from increased strength values of mechanical and gel fraction tests. Impact resistance had a 2.5 fold increase with samples with higher EPDM content and about 6-7 fold increase on irradiated samples with 50-100 kGy respectively. These new materials are aimed to small and medium-scale industries, for adding as low as 1% EPDM to the blends sharply improves their mechanical characteristics when compared to recycled thermoplastic. Also, these characteristics improve even further when these materials are gamma irradiated.

O objetivo deste trabalho é o de caracterizar o processo de condução do EPDM e de formulações deste material quando nele se incorpora diferentes concentrações de trihidróxido de alumínio (alumina trihidratada). Dois procedimentos experimentais foram utilizados para se obter os resultados: o primeiro utilizando medidas de corrente no estado estacionário variando-se a espessura das amostras, o potencial, o material do eletrodo e a temperatura e o segundo através de medidas da distribuição de cargas elétricas no interior do material empregando o método de propagação de um pulso de pressão. Na análise dos resultados experimentais encontrou-se presença de polarização elétrica e de condução, a qual apresenta dependência linear do logaritmo da condutividade com a raiz do campo, na região de altos campos elétricos. Estudo comparativo de alguns modelos foi realizado sem que nenhum deles explicasse os nossos resultados. Propusemos tentativamente a combinação de efeitos de superfície e de volume. Para o material com crescente concentração de alumina também se encontrou dependência da condutividade com a raiz do campo, mas a interpretação dos resultados ficou mais incerta. Além disto, um efeito quadrático com a concentração de alumina foi encontrado para a polarização e para a condução um efeito linear / This work attempts to characterize the processes of electric conduction in the EPDM copolymer and its composites with several contents of alumina trihydrate filler. Two different experimental procedures were employed: (i) measurements of the steady state electric current for several sample thicknesses, applied voltages, temperatures, and different types of electrode (ii) charge distribution measurements using the pressure wave propagation method. The results showed that there is an electric polarization superimposed to an electric conduction. For high electric fields a linear dependence of the log of the conductivity versus the square root of the electric field was found. Several theoretical models were employed aimed at explaining the experimental results but none gave satisfactory results. It seems that the most adequate model is one in which both surface and bulk processes are considered. When the content of alumina trihydrate filler was increased, a linear dependence between the logs of conductivity against the square root of the electric field was again observed, though the results could not be readily interpreted. It was also found that the electric polarization and the electric conductivity show a quadratic and a linear dependence on the alumina trihydrate content, respectively

A reciclagem de refugos é um processo estratégico que viabiliza a expansão do mercado de plásticos, podendo gerar novos produtos. A obtenção de blendas poliméricas é uma alternativa nesse processo, já que é conhecida a perda de propriedades mecânicas dos termoplásticos nas etapas de reprocessamento. Neste trabalho, o polietileno de alta densidade (PEAD) reciclado teve adições de borracha do monômero etileno-propileno-dieno (EPDM) puro em baixos teores (1 %, 5 % e 10 %), cujo objetivo foi formar blendas miscíveis e um produto final mais resistente ao impacto. O PEAD foi submetido a quatro ciclos de moagem, extrusão e injeção (reprocessamento) e misturado ao EPDM puro por extrusão sem o uso de qualquer aditivo. Os grânulos da blenda formada foram usados para confeccionar os corpos-de-prova por injeção para seu uso nas distintas metodologias analíticas. O processo de irradiação gama foi aplicado nas doses de 50 kGy e 100 kGy e os parâmetros físico-químicos e mecânicos dessas amostras foram comparados aos das não irradiadas. Tanto as blendas irradiadas como as não irradiadas mostraramse visualmente e microscopicamente homogêneas, indicando a compatibilidade da mistura, que também é verificada por seu comportamento térmico. Os parâmetros mecânicos provenientes dos ensaios de tração e flexão, foram semelhantes nas amostras do termoplástico virgem e do reciclado; o processo de irradiação nas blendas gerou sua reticulação, sendo esta verificada não só pelo aumento dos valores desses parâmetros como também pelo aumento da fração gel. A resistência ao impacto aumentou cerca de duas vezes e meia nas amostras com maior teor de EPDM e cerca de 6 a 7 vezes nestas mesmas amostras irradiadas a 50 kGy e 100 kGy respectivamente. O novo material obtido tem fortes indicativos para a sua utilização na pequena e média indústria de plástico, uma vez que já com 1 % de EPDM apresentam melhores características mecânicas em relação ao termoplástico reciclado quatro vezes e essas características foram incrementadas após o processo de irradiação gama. / Waste recycling is a process that allows for advances in plastics industry, particularly when new products are developed. Thus polymer blending is an alternative to recycling processes, since degradation of the mechanical properties of thermoplastics occurs during the reprocessing stages of the material. In this work, high density polyethylene (HDPE) was recycled and mixed to ethylene propylene diene pristine rubber (EPDM) in low concentrations (1%, 5 % and 10 %) to obtain a miscible blend and a final product with high resistance to impact. Pristine HDPE was submitted to four cycles of milling, extrusion and injection (reprocessing) and then mixed with EPDM by extrusion, free of any additives whatsoever. The resulting material was then injected to obtain standard samples submitted to several analytical methods during this research. Also, gamma irradiation process was performed with 50 kGy and 100 kGy absorbed doses; the physical-chemical and the mechanical parameters of these samples were compared to non-irradiated samples. Irradiated and non-irradiated blends were visually and microscopically homogeneous. This indicates a compatible mixture, something which was also verified from analysis of their thermal behavior; mechanical parameters such as stress-strain and flexural curves were similar for pristine and recycled HDPE thermoplastic. On the other hand, the irradiation process on blends generates thermoplastic molecular cross-linking which is verified from increased strength values of mechanical and gel fraction tests. Impact resistance had a 2.5 fold increase with samples with higher EPDM content and about 6-7 fold increase on irradiated samples with 50-100 kGy respectively. These new materials are aimed to small and medium-scale industries, for adding as low as 1% EPDM to the blends sharply improves their mechanical characteristics when compared to recycled thermoplastic. Also, these characteristics improve even further when these materials are gamma irradiated.

O objetivo deste trabalho é o de caracterizar o processo de condução do EPDM e de formulações deste material quando nele se incorpora diferentes concentrações de trihidróxido de alumínio (alumina trihidratada). Dois procedimentos experimentais foram utilizados para se obter os resultados: o primeiro utilizando medidas de corrente no estado estacionário variando-se a espessura das amostras, o potencial, o material do eletrodo e a temperatura e o segundo através de medidas da distribuição de cargas elétricas no interior do material empregando o método de propagação de um pulso de pressão. Na análise dos resultados experimentais encontrou-se presença de polarização elétrica e de condução, a qual apresenta dependência linear do logaritmo da condutividade com a raiz do campo, na região de altos campos elétricos. Estudo comparativo de alguns modelos foi realizado sem que nenhum deles explicasse os nossos resultados. Propusemos tentativamente a combinação de efeitos de superfície e de volume. Para o material com crescente concentração de alumina também se encontrou dependência da condutividade com a raiz do campo, mas a interpretação dos resultados ficou mais incerta. Além disto, um efeito quadrático com a concentração de alumina foi encontrado para a polarização e para a condução um efeito linear / This work attempts to characterize the processes of electric conduction in the EPDM copolymer and its composites with several contents of alumina trihydrate filler. Two different experimental procedures were employed: (i) measurements of the steady state electric current for several sample thicknesses, applied voltages, temperatures, and different types of electrode (ii) charge distribution measurements using the pressure wave propagation method. The results showed that there is an electric polarization superimposed to an electric conduction. For high electric fields a linear dependence of the log of the conductivity versus the square root of the electric field was found. Several theoretical models were employed aimed at explaining the experimental results but none gave satisfactory results. It seems that the most adequate model is one in which both surface and bulk processes are considered. When the content of alumina trihydrate filler was increased, a linear dependence between the logs of conductivity against the square root of the electric field was again observed, though the results could not be readily interpreted. It was also found that the electric polarization and the electric conductivity show a quadratic and a linear dependence on the alumina trihydrate content, respectively

Orientador: Maria do Carmo Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T15:56:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Segatelli_MarianaGava_M.pdf: 3623345 bytes, checksum: 223789f87f6234b864c485f4c771efa2 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a incorporação de fibras curtas de sílica (FS) e da borracha etileno-propileno-dieno funcionalizada com anidrido maleico (EPDM-g-AM) em polimérica de poliamida 6 (PA 6). A fibra utilizada como carga é um produto natural constituído de sílica amorfa proveniente da fossilização de animais multicelulares. Com a finalidade de promover a melhor adesão interfacial entre a fibra e a matriz polimérica, as fibras foram modificadas com aminopropiltrietoxissilano (APTS), um agente de acoplamento. Os materiais foram preparados em extrusoras monorosca e duplarosca e, submetidos a ensaios mecânicos de tração, flexão e de impacto Izod. Foram também avaliadas as características térmicas e morfológicas desses materiais. As fibras de sílica não alteraram a estabilidade térmica da PA 6 e apresentaram eficiência de reforço, dentro do intervalo de composição estudado; entretanto, o alongamento na ruptura foi comprometido. A resistência ao impacto do polímero não variou significativamente com a incorporação de FS. Por outro lado, o tipo de extrusora utilizada para processamento alterou a cristalinidade da PA 6 e, conseqüentemente, as propriedades mecânicas nos compósitos binários de PA 6/FS. A modificação da superfície da fibra com APTS não foi adequada para melhorar as propriedades mecânicas, no entanto, a análise da microestrutura dos compósitos obtidos indicou adesão entre as fases. Em relação às blendas de PA 6/EPDM-g-AM, o tamanho médio de partícula da fase dispersa promoveu um efeito de tenacificação da PA 6. Os compósitos ternários de PA 6 contendo 20% de EPDM-g-AM e proporções diferentes de FS (5 a 20%) apresentaram redução na resistência ao impacto quando pequenas quantidades de FS foram adicionadas. Apesar da redução no valor desta propriedade, os compósitos obtidos exibiram boa tenacidade. Desta forma, a combinação de fibras curtas de sílica e borracha de EPDM-g-AM em poliamida 6 permitiu recuperar parcialmente a rigidez e a resistência ao impacto, que são comprometidas quando esses aditivos são utilizados separadamente. / Abstract: The main goal of this work was to evaluate the incorporation of short silica fibers (SF) and ethylene-propylene-diene rubber, functionalized with maleic anhydride (EPDM-g-MA), in a polyamide 6 (PA 6) matrix. The fiber used as filler is a natural product made up of amorphous silica from the fossilization of multicelular animals. In order to promote a better interfacial adhesion between the fiber and the polymeric matrix, fibers were modified with the aminopropyltriethoxysilane (APTS) coupling agent. The materials were prepared in single and twin-screw extruders for tensile, flexural and Izod impact mechanical tests. The mechanical, morphological and thermal properties of these materials were evaluated. Silica fibers did not change the thermal stability of the polymer and presented efficiency for reinforcement. However, the elongation at break was impaired. The impact strength of the polymer did not change significantly with the SF content. On the other hand, the type of extruder used for processing changed the mechanical properties and the crystallinity of PA 6 in the PA 6/SF binary composites. The fiber surface modification with APTS was not effective, as verified by the decrease of the mechanical properties. The morphology of composites showed adhesion between the phases. Taking into account the PA 6/EPDM-g-MA blends, the average size of dispersed phase, associated to impact strength in the 20% EPDM-g-MA composition promoted a toughening effect of the blends. Ternary PA 6 composites containing 20% EPDM-g-MA and different SF amounts (5-20%) presented tendency towards the reduction of the impact strength when small SF amounts were added. In spite of the reduction in the value of this mechanical property, the composites obtained exhibited good toughness. Thus, combining short silica fibers and EPDM-g-MA rubber with polyamide 6, the stiffness and the impact strength, that are impaired when these additives are separately used, were partially recovered. / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

In Sweden today many municipalities and sport clubs chooses to build artificial turfs becauseof the increased period of using the turfs during the year and less maintenance requirementsthan for natural grass fields. What could be problematic with artificial turfs is the rubbergranules used as infill material in the turf matt. The rubber granules are often made fromrecycled tires, which may contain for the human health and the environment, harmful substances.This was the reason why the Swedish Chemicals Agency commissioned a statusreport in 2006 which, among other things, concluded that the environmental and health risksassociated with granules made from recycled tiers in artificial turf fields were small, but thatthere could be a local environmental hazard. The purpose and objective of the risk assessmentwas to identify how artificial turf plans granules can affect recipients in the area closeto the pitches and provide input to reduce the spread of metals and substances harmful forboth human health and the surrounding environment. The work was divided into three parts:(1) the construction of artificial turf pitches and their material content, the spread of granulatesoutside the fields and disposal of artificial turf pitches. (2) Measured concentrations andsubstances from granulates and a review of environmental and health risk assessments fromthe literature. (3) Results from the studies own research and a brief risk assessment of artificialturf fields in Västerås. The research consisted of two parts. One mapping part, wherequestionnaires were sent out to a stratified sample of respondents and one part consisting oftaking soil profile samples and onsite visits and mapping analyzes in Arc-GIS. The results ofthe work’s own research are as follows: Youth playing soccer in an indoor hall with EPDM granules experience discomfortsuch as itching of the body and poor air quality. The majority of the adult players who answered the questionnaire do not experienceany discomfort when playing soccer on artificial turfs fields. The majority of the surveyed municipalities have not received any complaints regardingartificial turf fields (regarding human health and the surrounding environment). Artificial turf fields do not cause any negative impact on the surrounding infrastructuresuch as the storm water system. At the onsite visit the majority of the artificial turf fields had substantial amounts ofgranules spread out around the fields, both on hard surfaces, in and around stormwater inlet and on the grass and gravel covered areas. In the soil profile samples at one of the artificial turf fields, granulate was found atdepths down to 10 cm. An artificial turf field is considered worn out after 8-10 years. After that time, dependingon the fields condition, it will be reused at other areas or energy recoveredby combustion / Idag är det många kommuner och idrottsföreningar som anlägger konstgräsplaner då de blandannat har en längre utnyttjandetid och ett mindre skötselbehov än naturgräsplaner. Det somkan vara problematiskt med konstgräsplaner är gummigranulatet som används som fyllningi planen. Dessa granulat kan bestå av återvunna däck, vilka kan innehålla för människorshälsa och miljö, skadliga ämnen. Detta var skälet till att Kemikalieinspektionen (KEMI) lätgöra en lägesrapport år 2006 som bland annat kom fram till att miljö- och hälsoriskerna medkonstgräsplaner fyllda med gummigranulat från återvunna däck var små, men att det fannsen lokal miljörisk.Syftet och målet med examensarbetet var att utföra en förenklad riskbedömning över konstgräsplanernai Västerås stad. Riskbedömningen ska kartlägga hur konstgräsplanernas granulatkan påverka recipienter i närheten av planerna, både i dess funktion samt risk för skadapå akvatiska och terrestra ekosystem, men även för människors hälsa. Detta för att ge underlagför att långsiktigt minska spridningen av metaller och miljögifter med syfte att undvikanegativa effekter både på människors hälsa och omgivande miljö.Arbetet delades upp i tre delar, där de två första delarna bland annat redovisar hur en konstgräsplanär uppbyggd, vilka miljö- och hälsoskadliga ämnen som finns i materialet samt engenomgång av miljö- och hälsoriskbedömningar från litteraturen. Den tredje delen är resultatfrån egna undersökningar samt en övergripande riskbedömning av konstgräsplaner i Västerås.Arbetets egen undersökning bestod av två delar. En kartläggande del där frågeformulärskickades ut till ett stratifierat urval av respondenter samt en del bestående av jordprovtagning,platsbesök och kartanalyser.Resultatet av arbetets egna undersökningar är följande: Aktiva ungdomar som spelar fotboll i en inomhushall med EPDM-granulat kännerav besvär såsom klåda på kroppen och dålig luft. Av de vuxna spelarna som besvaradeenkäten uppger majoriteten att de inte känner av några besvär. Majoriteten av tillfrågade kommuner har inte har fått in några klagomål gällandekonstgräsplaner, varken gällande hälsa eller miljö. Konstgräsplaner ger inte upphov till någon negativ påverkan på omkringliggandeinfrastruktur såsom dagvattenbrunnar. Vid platsbesök låg det vid vissa av konstgräsplanerna ansenliga mängder granulatutanför planerna, både på hårdgjorda ytor, i och vid dagvattenbrunnar samt på gräsochgrustäcka områden. Vid jordprofilsprovtagning vid sidan av en konstgräsplan återfanns granulat på ettdjup på ner till 10 cm. En konstgräsplan anses uttjänt efter 8-10 år. Efter den tiden, beroende på planensskick, återanvänds den på andra ytor och när den anses vara helt uttjänt energiåtervinnsden genom förbränning.