Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLAP.pdf: 4950797 bytes, checksum: 9c6cb5d661a59dbeaffe27dcda30a7c2 (MD5) Previous issue date: 2006-09-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work is to assess in real time the morphological parameters of polypropylene and polyamide 6 blends during the extrusion process. An optical detector based on the visible light transmitted and extinction principle was assembled in a slit die located at the exit of a twin screw extruder in order to get the changes in the polyamide 6 particle concentration and size. The influence of particle size and concentration was first verified during bench calibration, where it was observed that the light extinction was greater the higher the concentration and the lower the particle size. In the case of mixtures an additional relation concerned to changes in size and density was verified. It was also stated that the detector records the ponderal average size of a set of particles. During extrusion experiments, the analyses were performed in the steady and transient state. In both cases it was verified that normalized signal intensity increases with increasing particle concentration and decreasing the dispersed phase size. Infrared analysis and images obtained from scanning electron microscopy confirmed these results. The correlation between dispersed phase concentration and size with the detector s normalized signal was established through the elaboration of regression equations. The plot of normalized signal as a function of the dispersed phase concentration and size enabled the calculation of the extinction cross section values for the PP/ PA6 blend. / Neste trabalho se buscou avaliar parâmetros morfológicos de blendas de polipropileno e poliamida 6 em tempo real durante o processo de extrusão. Um detector ótico, baseado no princípio da extinção da luz visível transmitida, foi acoplado na matriz da extrusora para captação do sinal referente a variações na concentração e tamanho de fase de poliamida 6. A influência da concentração e tamanho de partícula foi primeiramente determinada por calibrações em bancada, onde se verificou que a extinção da radiação luminosa era maior tanto maior a concentração e menor o tamanho de partícula. No caso de misturas de partículas verificou-se uma relação de aditividade quanto à variação de tamanho e densidade, e constatou-se que o detector registra o valor referente ao tamanho médio ponderal das partículas. As análises durante o processo de extrusão foram feitas em modo transiente e estacionário. Em ambos os modos foi verificado que a intensidade do sinal normalizado aumenta com o aumento na concentração e com a diminuição do tamanho da fase de poliamida 6 dispersa. Análises de espectroscopia no infravermelho e de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura confirmaram os resultados obtidos pelo detector. A correlação entre concentração e tamanho de fase dispersa foi estabelecida através da elaboração de equações de regressão. Os gráficos do sinal normalizado em função da concentração e do tamanho de fase possibilitaram o cálculo da seção transversal de extinção, variável relacionada com a probabilidade de interação da radiação com as partículas espalhadoras do meio.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3193.pdf: 2500301 bytes, checksum: 1a244e298249c09176666ac32cdec6af (MD5) Previous issue date: 2008-12-01 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we studied the thermomechanical degradation and volatile organic compound (VOC) generated during extrusion of the HDPE, PP, and PS. The degradation processes occurred during extrusion were analyzed by a new methodology proposed in this work and called Degradation Level Distribution Function (DLDF). The results obtained were also correlated with the Chain Scission Distribution Function (CSDF) methodology previously proposed. Through DLDF methodology we can also find the critical molar mass ( c M ) above which the chain scission mechanism becomes predominant. The results showed that the chain scission process for HDPE and PP above c M is of a preferential type and random for the PS. The c M present a linear correlation with the weight average molecular weight and decreases with the increase of the extrusion temperature. The VOC generated during extrusion was analyzed via infrared spectroscopy and size exclusion chromatography. The results showed that these VOC are product of the degradation of polymer and additives. The molar mass of the VOC s varies between 100 to 1000 g/mol. The loss in weight for the volatilization of the material during extrusion is dependent of the polymer type and extrusion temperature. In the case of the PS the values vary between 25 and 850ppm and in the case of the HDPE and PP the loss is below 100ppm. / Neste trabalho estudamos a degradação termomecânica e os compostos orgânicos voláteis (VOC) gerados durante a extrusão do HDPE, PP e PS. Os processos de degradação provocados durante a extrusão foram analisados através de uma nova metodologia proposta neste trabalho e é chamada por nós de Função de Distribuição do Nível de Degradação (DLDF). Os resultados obtidos também foram correlacionados com a metodologia da Função de Distribuição de Cisão de Cadeia (CSDF) anteriormente apresentada por nós. Através da metodologia da DLDF também podemos encontrar a massa molar critica ( c M ) acima do qual o mecanismo de cisão de cadeia se torna predominante. Os resultados mostraram que o processo de cisão de cadeia acima da massa molar critica é do tipo preferencial no caso do HDPE e PP, no caso do PS o processo de cisão de cadeia foi do tipo aleatório. A c M apresenta uma correlação linear com a massa molar ponderal média e descresse com o aumento da temperatura de extrusão. Os VOC gerados durante a extrusão foram analisados através da espectroscopia no infravermelho e cromatografia por exclusão de tamanho. Os resultados mostraram que os VOC são gerados pela degradação do polímero e dos aditivos. A massa molar dos VOC varia desde 100 até 1.000 g/mol. A perda em massa pela volatilização do material durante a extrusão depende do tipo do polímero e temperatura de extrusão. No caso do PS os valores oscilam entre 25 a 850ppm e no caso do HDPE e PP a perda de material é abaixo de 100ppm.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3209.pdf: 11856354 bytes, checksum: 7606e1a07984f97f7f098d3c37a40298 (MD5) Previous issue date: 2010-06-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / In the present work, bulk magnesium metallic hydrides (MgH2 and Mg2FeH6) were produced. Commercially pure Mg and mixtures of 2Mg-Fe were processed by severe plastic deformation (SPD) by using High Pressure Torsion (HPT) method, and also by hot extrusion. Studies were accomplished with relationship to the possibility of bulk hydrides production from those materials. Also, it was evaluated the influence of the obtained microstructure from different processing conditions and also the influence of the iron in the hydrogen sorption properties. It was verified that cycles of hydrogenation do not cause bulk disintegration in any samples. The formation of Mg2FeH6 was verified in all samples of the 2Mg-Fe mixtures. This hydride is known by the difficulty of synthesizing. In spite of the excellent results regarding the hydrogenation properties improvement and, in the ability to resist superficial oxidation, a large limitation still exists regarding the use of these results in automotive applications. Bulk hydrides were produced following the conditions studied in this work, however the kinetics is still reasonably slow and the operational temperatures are still high. This fact takes to the consideration of the verification of others possibilities of application types. In the current state of this work, the most probable application is in the static storage of hydrogen, where such problems are not so significant. / No presente trabalho foram desenvolvidos hidretos à base de Mg (MgH2 e Mg2FeH6) em formas maciças. Mg com pureza comercial e misturas 2Mg-Fe foram processados por deformação plástica severa (SPD) pelo método torção sob alta pressão (HPT) e, também, por extrusão a quente. Foram realizados estudos quanto à possibilidade de obtenção de hidreto em forma maciça a partir desses materiais, e avaliadas as influências da microestrutura obtida em diferentes condições de processamento e, também, a influência do ferro nas propriedades de absorção/dessorção de hidrogênio. Os ciclos de hidrogenação não causaram desintegração de nenhuma das amostras maciças e, nas amostras da mistura 2Mg-Fe foi verificada a formação do hidreto complexo Mg2FeH6, conhecido pela dificuldade de ser sintetizado. Excelentes resultados foram conseguidos com respeito à melhora das propriedades de hidrogenação e na capacidade de resistir à oxidação. Mas ainda existe uma grande limitação para a utilização desses resultados em aplicações automotivas. Produziu-se hidretos em formas maciças nas condições deste trabalho, entretanto ainda com cinéticas razoavelmente lentas e temperaturas operacionais ainda altas. Esse fato leva à consideração da verificação de outras possibilidades de aplicações. No estado atual deste trabalho, a aplicação somente em sistemas estáticos de armazenamento de hidrogênio se torna viável, onde tais problemas não são tão significativos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3109.pdf: 2004775 bytes, checksum: f5de02186ac0479a6c0ee5621c20735f (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / The main objectives of this project were the development and application of an optical device to measure in real time the flow induced birefringence during the polymer extrusion. The linearly polarized light intensity transmitted through the molten polymer flowing in the slit-die is converted into birefringence via its relation with the optical path difference (OPD). The optical device was calibrated on the bench with the use of polycarbonate sheets with known OPD values. In addition, a methodology was developed to deduct the contribution of the strain birefringence of the transparent glass windows of the Rheophotometer. As flow polymers three polystyrene grades were showsen because of their high flow birefringence. The polymer flow temperature and the slit-die inlet pressure were assessed analyzing their effect in the polymer flow birefringence during extrusion. The results show a good relation with the rheological behavior of the polymer. Increasing the melt temperature there is a reduction in the inlet pressure of the slit-die lowering the birefringence flow values due to the increase of the random molecular motions. Both reduce the intensity of secondary forces that could contribute to the orientation. The greater the feeding rate the higher the chain orientation raising the birefringence values. As polymers are pseudoplastic increases in the shear stress leads to chain orientation in the flow direction. At a constant inlet pressure in the slit-die the higher the molecular weight of the polymer the higher the chain orientation producing higher flow birefringence values. These results do show the good quantitative performance of the optical device developed. / Este projeto teve como principais objetivos o desenvolvimento e aplicação de um dispositivo óptico para medida em tempo real da birrefringência induzida por fluxo durante a extrusão de polímeros. O princípio consiste em medir a intensidade de luz linearmente polarizada transmitida através do polímero sob fluxo e converter este sinal em birrefringência por meio da relação com a diferença de caminho óptico (OPD). O dispositivo óptico foi aferido em bancada com o uso de placas de policarbonato confeccionadas com valores conhecidos de OPD. Além disso, uma metodologia foi desenvolvida para descontar a birrefringência por deformação das janelas transparentes utilizadas no Reofotômetro. Como polímeros de fluxo foram utilizados três tipos de poliestireno, escolhido por ser um polímero que apresenta elevada birrefringência de fluxo. Foram verificadas as influências da temperatura e pressão de entrada do polímero na matriz tipo fenda, local em que as medidas de birrefringência foram realizadas. Os resultados obtidos com o dispositivo óptico proposto mostraram-se coerentes com os fenômenos reológicos ocorridos com o polímero. Desta forma, para o mesmo polímero um aumento da temperatura causou uma diminuição da pressão de entrada na fenda tendo como conseqüência uma queda na birrefringência de fluxo, devido ao aumento dos movimentos aleatórios das moléculas diminuindo a intensidade de interações secundárias que poderiam contribuir para a orientação. Quanto maior a taxa de alimentação maior foi a orientação das cadeias elevando o valor da birrefringência. Como o polímero se comporta como um fluído pseudoplástico, à medida que a tensão de cisalhamento aumenta tem-se um maior alinhamento das cadeias na direção de fluxo, dentro da região de pressão estabelecida. Para polímeros com diferentes massas molares médias foi verificado que para uma mesma pressão de entrada na matriz o polímero de maior massa molar média apresentou maior capacidade de orientação, apresentando um maior valor de birrefringência. Estes resultados comprovam o bom desempenho quantitativo do dispositivo óptico desenvolvido.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4046.pdf: 1739146 bytes, checksum: f52f392904253b6cf987efd8b3639bcd (MD5) Previous issue date: 2011-09-05 / Financiadora de Estudos e Projetos / In order to obtain flexibility of the processing in a twin-screw extruder and operate it as an internal mixer, the second phase dispersion and deformation and degradation were analyzed during processing in an open and closed twinscrew extruder. Three polymer mixtures with different viscosity ratios were reprocessed up to three times. After each reprocessing, samples were collected to in-line characterization in the extruder. Two characterization methods were applied: analyses of second phase deformation via turbidity and degradation analyzes. During measurements, the die pressure was controlled by a PID controller inserted in a software developed to permit the flexibility. In characterization of second phase deformation two discharge methods were used: ramp and step pressure increase and decrease. The level of droplet deformation was observed with a turbidity sensor during the melt flow through the extruder die. In the polymer mixture with viscosity ratio close to 1, the most intense turbidity variation with the die pressure has been detected due to higher reversible droplet deformation, mainly in polypropylene/polystyrene mixture. With high matrix elasticity, it was observed a hysteresis formation of the droplets due to high relaxation time of the matrix chains and with high viscosity ratio the droplet deformation was lower. In in-line degradation characterization, the die remained closed in all experiments, and three modes were applied: constant screw rotation speed, constant die pressure and oscillatory die pressure. Process parameters shifts were observed during experiments, except during high viscosity mixture processing. Immediately after closed die processing, it was applied a melt flow characterization during the melt discharge at constant die pressure. It was detected branching of polyethylene and chain scission of polypropylene and polystyrene. / De forma a flexibilizar o processamento em uma extrusora dupla-rosca e permitir sua operação como misturador interno, foram analisadas a dispersão e deformação de fase dispersa e a degradação durante processamento em uma extrusora dupla rosca aberta e fechada. Três misturas poliméricas binárias extremamente diluídas, com razões de viscosidades diferentes, foram reprocessadas por até três vezes consecutivas. Após cada reprocessamento, uma alíquota foi retirada para caracterização in-line na extrusora. Foram aplicados dois métodos de caracterização: para análise de deformação das gotas de segunda fase via turbidez, e para análise da degradação. Nos ensaios, a pressão no cabeçote foi controlada por um controlador proporcionalintegral- derivativo, parte integrante de um software desenvolvido para flexibilização. Na análise de deformação, foram utilizados dois modos de descarga de aumento/redução de pressão no cabeçote. Durante o fluxo, foi observado o nível de deformação das gotas com o turbidímetro. Na mistura com a razão de viscosidade próxima a um, houve maior variação de turbidez com a pressão devido ao maior elongamento reversível das gotas. Com alta elasticidade da matriz, houve formação de histerese das gotas, devido ao alto tempo de relaxação das cadeias da matriz e, com alta razão de viscosidade houve baixa deformação das gotas. Na caracterização in-line da degradação, a matriz permaneceu bloqueada durante todo o ensaio e foram realizados três modos de processamento. Foram observadas variações de parâmetros de processo durante os ensaios, exceto durante processamento da mistura com alta viscosidade da matriz. Após cada ensaio de degradação, foi realizado um ensaio de fluidez durante descarga do fundido a pressão constante. Foram detectadas a ramificação do polietileno e a cisão de cadeia do polipropileno e do poliestireno.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4579.pdf: 18742148 bytes, checksum: 1608773daed18a47b7aa9187cd4ea6b5 (MD5) Previous issue date: 2012-08-09 / The aim of this work is to conjugate a sort of known processing techniques in to a machining chips recycling route. These are generate during airframe primary parts from AA 7050-T7451, purchased according to AMS 4050H. The main processes assessed in this work were sprayforming, thermomechanical processes and heat treatments. According to the gathered data, the homogenization heat treatment after sprayforming has improved the investigated material properties significantly. The use of hot torsion test was fundamental in order to define the best processing route in order to define a refined microstructure. Beside the hot torsion tests survey, a methodology of experimental data treatment and analysis was developed and used accordingly. And based on these analyses, a new extrusion matrix was designed and manufactured. The new average grain size about 4.0 m obtained has presented good correlation with the size predicted by the method developed. Tensile test data has presented higher than the values specified in AMS 4050 H. Preliminary fatigue data has showed a dispersion within the MMPDS-06 (former MIL-HDBL-5), for similar testing condition, and fulfill the AMS 4050H fatigue requirements. / O objetivo deste trabalho é avaliar a conjugação de técnicas conhecidas de processamento para a definição de uma rota de reciclagem de cavacos de usinagem. Estes são gerados durante a manufatura de peças primárias a partir de placas da liga de alumínio 7050-T7451, adquiridas conforme AMS 4050H. Os principais processos utilizados nesta rota de reciclagem dos cavacos foram: refusão por conformação por spray, processamentos termomecânicos e tratamentos térmicos. O tratamento térmico de homogeneização antes da extrusão e a solubilização antes do envelhecimento melhorou significativamente a resposta do material ao tratamento térmico. A utilização do ensaio de torção a quente foi fundamental para definir a melhor condição de processamento para a obtenção de uma microestrutura refinada. Juntamente com os ensaios de torção a quente, uma metodologia de tratamento e análise dos dados de torção a quente foi desenvolvida. Baseado nos dados obtidos, uma nova matriz de extrusão foi projetada. O tamanho médio de grão de 4,0 m que foi obtido apresentou boa correlação com as análises do ensaio de torção a quente, para condições semelhantes de processamento. Os resultados obtidos durante a realização dos ensaios mecânicos de tração apresentaram resultados superiores aos especificados na AMS 4050 H. Da mesma forma, os dados preliminares de fadiga do material, mostraram que os dados obtidos estão na mesma nuvem de dispersão dos dados do MMPDS-06 (antigo MIL-HDBK-5), para condições semelhantes de ensaios, e atende aos critérios de fadiga da AMS 4050 H.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5196.pdf: 22493258 bytes, checksum: 562e3f2b87d44d3e5dd250f72475601c (MD5) Previous issue date: 2012-08-02 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work we have obtained transparent nanoblends of poly(styrene-coacrylonitrile) (SAN) as matrix and poly(butylene terephthalate) as a nanometric phase. The materials were produced by means of reactive mixing in a twin screw extrude. The development of compatibilization systems, in order to diminish the dimension of dispersed phase in situ, can be seen as a great scientific challenge in nanoblends field. In such case, the compatibilizer optimizes the comminution and prevents the coalescence process of the dispersed phase. The compatibilization between SAN and PBT phases was performed using terpolymers of methyl methacrylate (MMA), glycidyl methacrylate (GMA), and ethyl acrylate (EA), denoted as MGE. Using bulk polymerization, we have applied different conditions for compatibilizer syntheses, in order to achieve a decreasing in the MGE molecular weight. The analyses of the reactivity of different compatibilizer with PBT were accomplished by using both torque rheometry and transmission electron microscopy. We have noticed that as the molecular weight of MGE decreases, the particles sizes of the dispersed phase diminishes accordingly. This part of the study culminated in the selection of the better MGE for nanoblends production. Blends with concentration varying from 3 to 30% wt were prepared in an extruder. These nanoblends were characterized with respect to thermal, dynamic-mechanical, rheological, mophorlogical and optical properties. We have shown that the MGE incorporation presents a high-efficiency for the decreasing of the PBT domains and plays an important role for the optical properties of the resulting nanoblends. / Neste trabalho nanoblendas polimericas transparentes a base de poli(estirenoco- acrilonitrila) (SAN) como matriz e o poli(tereftalato de butileno) (PBT) como fase nanometrica foram obtidas. Esses materiais foram produzidos por meio de mistura reativa em uma extrusora dupla rosca. Um grande desafio cientifico e tecnologico para a area de nanoblendas e desenvolver sistemas de compatibilizacao in situ a fim de reduzir as dimensoes da fase dispersa na matriz polimerica. Neste caso, o compatibilizante exerce a acao de otimizar o processo de cominuicao da fase dispersa e prevenir a etapa de coalescencia. A compatibilizacao entre as fases SAN e PBT foi realizada atraves de terpolimeros (MGE) sintetizados a partir dos monomeros metacrilato de metila (MMA), metacrilato de glicidila (GMA) e acrilato de etila (EA). Por meio do metodo de polimerizacao em massa, diferentes condicoes de sintese para o compatibilizante foram aplicadas a fim de alcancar uma reducao da massa molar do MGE. A reatividade de diferentes compatibilizantes com o PBT foi avaliada principalmente atraves de reometria de torque e microscopia eletronica de transmissao. Observou-se uma diminuicao no tamanho de particulas da fase dispersa em funcao do decrescimo da massa molar do terpolimero. Esta etapa do estudo culminou na selecao do MGE com melhor desempenho e potencial para que nanoblendas fossem alcancadas durante o processo de extrusao reativa. Blendas com concentracoes de PBT variando entre 3 e 30% em massa foram preparadas em extrusora. Essas nanoblendas foram caracterizadas quanto as suas propriedades termicas, dinamicomecanicas, reologicas, morfologicas e opticas. A incorporacao de MGE apresentou grande eficiencia na diminuicao do tamanho da fase dispersa de PBT na matriz de SAN e desempenhou papel fundamental nas propriedades opticas das nanoblendas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5915.pdf: 3044014 bytes, checksum: 6a376f2e7b858f324320d8e103c124a2 (MD5) Previous issue date: 2014-04-17 / Universidade Federal de Sao Carlos / The grafting reaction of maleic anhydride onto polypropylene by reactive extrusion, in presence of nanoclay, was studied. The organoclay (Cloisite 20A) was used as support for dicumyl peroxide (DCP), and different amounts of clay were used. The increment in the clay amount leads to reduction in the reaction rates, because it hinders the peroxide release, once organoclay absorbs partially the peroxide. Changes in the reaction mechanisms, in presence and absence of clay, were performed in a Haake internal mixing chamber, between 1 and 7 min of reaction. The results showed changes in the number, and length of maleic anhydride grafting, and in the molar mass. The reactive extrusion of polypropylene with maleic anhydride was studied based in central composite experimental design, using as factors the maleic anhydride and dicumyl peroxide concentrations. The experimental design was analyzed by ANOVA and shows that the increment in clay, used as peroxide support, leads to decrease in the grafting reaction of short succinic groups, by the introduction of long succinic groups, because its concentration increases the maleic anhydride homopolymerization. In the same way the increase in maleic anhydride concentration leads to decrease in the PP grafting level, because the maleic anhydride homopolimerization is increased, decreasing the reaction between polymer and monomer. The in-line monitoring of the reactive extrusion showed a good correlation between the light absorption measured and the formation of secondary reaction products, lately identified off-line as poli(maleic anhydride). / Neste trabalho estudou-se a reação de graftização de anidrido maleico em polipropileno, por extrusão reativa, na presença de nanopartículas argila montmorilonita. A argila montmorilonita organicamente modificada (Cloisite 20A) foi utilizada como suporte para o peróxido de dicumila (DCP), e foi testada em diferentes proporções. Este estudo mostrou que a argila é capaz de absorver parcialmente o peróxido, e que a quantidade de peróxido absorvida interfere no rendimento das reações. As alterações no mecanismo de reação, induzidas pela presença de argila, foram inicialmente estudadas em câmara de mistura Haake, sendo que a reação, na presença e ausência da argila, foi realizada entre 1 e 7min. Os resultados indicam alterações no tamanho e número de enxertias, além de alterações na degradação das cadeias poliméricas, estudadas através de SEC. Já a extrusão reativa do polipropileno com anidrido maleico, foi estudada com base em um planejamento experimental tipo composto central, onde os fatores estudados foram as concentrações de anidrido maleico e peróxido. A análise do planejamento experimental, realizada por ANOVA, mostra que a presença da argila, utilizada como suporte para o peróxido, tende a diminuir a quantidade de enxertias succínicas curtas, favorecendo a inserção de enxertias succínicas longas, devido à maior incidência das reações de homopolimerização do anidrido maleico. De maneira análoga o aumento nas concentrações de anidrido maleico, diminui o nível de reação, pois há maior concorrência entre as reações de graftização e homopolimerização do monômero. O monitoramento em tempo real das extrusões, mostrou a possibilidade de quantificação da modificação química por meio de colorimetria in-line, através do monitoramento da formação de produtos secundários, identificados como poli(anidrido maleico).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2338.pdf: 7848442 bytes, checksum: b474c4043dd5e8ce035696429d3b159c (MD5) Previous issue date: 2008-08-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work is to monitor in-line, using an optical detector fitted at the extruder die exit, the formation of PP/MMT nanocomposites during polymer melt compounding. The intensity of the detector´s signal is dependent of the clay type (organofilization treatment), concentration and particle size, and so it is possible to monitor the presence of the clay tactoids due to their light extinction. The MMT clay is added as a pulse with constant weight into the PP extrusion flow and its presence is followed by the optical detector at the die exit. The data comes out as the common residence time distribution curves having its maximum intensity dependent upon the clay average particle size. On clay exfoliation the size of the tactoids are reduced to levels below the minimum particle size for producing light extinction and so the signal intensity reduces as the nanosize composite is formed. X-Ray diffraction analyses are used as offline monitoring of the nanocomposite formation. The results show that it is possible to use the optical detector to monitoring in-line the formation of nanocomposites. / O objetivo desse trabalho é avaliar e acompanhar em tempo real (in-line) o efeito da formulação e do perfil de rosca de uma extrusora dupla rosca no nível de desagregação, intercalação e esfoliação no estado fundido de uma argila montimorilonita (MMT) tratada e não tratada, na formação de nanocompósitos á base de polipropileno (PP). Por ser um polímero apolar, com pouca afinidade com a carga inorgânica, para que seja possível a esfoliação da argila, será utilizado um compatibilizante de polipropileno grafitizado com anidrido maleico (PP-g-MA). As argilas que foram utilizadas são as argilas comerciais Cloisite® (Na+, 15A, 20A e 30B) e uma outra argila proveniente da sinterização da argila Cloisite® 20A. A produção do nanocompósito foi realizada em uma extrusora dupla rosca Werner&Pfleiderer ZSK 30. Acompanhou-se a eficiência de produção do nanocompósito em tempo real in-line com o uso de um turbidímetro. Para quantificar o grau de esfoliação foi utilizado o método convencional off-line de análise por difração de raios X. Os resultados mostram que o turbidímetro é capaz de acompanhar as mudanças em tempo real da estrutura dos nanocompósitos obtidos a partir de um estímulo pulsado. O sinal obtido é dependente da concentração, do tipo de sal utilizado no tratamento de organofilização e da compatibilidade polímero/argila, modificada com o uso do compatibilizante.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 doc restrito.pdf: 34471 bytes, checksum: 381ff7feb8a5fafc8cbe8eef3b4892b9 (MD5) Previous issue date: 2011-03-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work it was studied the flow orientation of pure polystyrene and its diluted mixtures with polymethylmethacrylate as second phase during extrusion process by in-line monitoring of the polarized transmitted light intensity. The optical device is attached to the extruder exit by means of a slit-die possessing bores fitted with borosilicate transparent glass windows where light may go through to reach the flow. Upon pressurization, the windows internal structure changes which influences its optical response. The expected sine-square fitting relating transmitted light intensity and applied pressure on the windows is applied to the data. Doing that the software is able to deduct the glass windows strain birefringence from the polymer flow birefringence contribution. Stopping the feed allowed the in-line monitoring at a continuous decrease in shear rate replacing the time-consuming and waste of material of the steady-state. Amidst the samples evaluated, the higher viscosity polystyrene presented a high orientation level inducing an optical path difference above the half first order (OPD > 275nm). On shear rate decreasing the orientation of the flowing polymer reduces, displayed by the optical detector as a change in the transmitted light intensity, following a sinusoidal curve. Addition of a second phase to the PS matrix both lower the transmitted light intensity due to the turbidity created by the scattering particles presented in the medium and shifts the curves maxima to higher pressure values. The latter case is explained by the generation of methyl methacrylate monomer that diffuses into the PS matrix reducing its viscosity and so the chain orientation. Statements above revealed a vector called Azimuthal influence of the Concentration. / Estudou-se a orientação molecular de poliestireno e suas misturas com polimetilmetacrilato durante o processo de extrusão através do monitoramento em tempo real (in-line) da intensidade de luz polarizada transmitida. Para isso, utilizou-se um dispositivo desenvolvido em nosso grupo de pesquisa denominado Reo-polarímetro que é acoplado à saída da extrusora por intermédio de uma matriz tipo fenda com janelas transparentes de vidro borossilicato, permitindo que o feixe de luz analisado atravesse o fluxo polimérico. Como as janelas apresentam birrefringência de deformação sob aplicação da pressão externa, levantaram-se suas curvas de resposta óptica para posteriormente serem descontadas do sinal total. O ajuste aplicado segue o comportamento de curva seno quadrado, como esperado pelos pontos experimentais. A metodologia de fluxo polimérico de parada da alimentação foi usada em substituição ao estado estacionário, permitindo a realização dos experimentos com decréscimo contínuo da taxa de cisalhamento, em menor tempo e com economia de material. Das amostras analisadas o poliestireno com maior viscosidade apresentou um nível de orientação molecular que induziu uma diferença de caminho óptico acima da metade da primeira ordem (OPD > 275nm). A redução na taxa de cisalhamento conduz a uma redução na orientação do polímero de fluxo que é mostrado pelo detector como uma mudança na intensidade de luz transmitida, seguindo o comportamento de uma curva seno quadrado passando por máximos e mínimos. A adição de uma segunda fase de PMMA à matriz de PS tanto reduz a intensidade da luz transmitida devido à turbidez gerada pelo aumento no número de partículas espalhadoras de luz como também desloca o máximo das curvas para valores de pressões maiores, indicando uma redução na capacidade de orientação das cadeias de PS. Isso foi atribuído a liberação de monômero metil-metacrilato durante o processo de extrusão que difunde para o interior da matriz de PS reduzindo sua viscosidade. Estas observações revelaram o que foi chamado vetor Azimute da Influência da Concentração .