Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T13:47:40Z No. of bitstreams: 1 DissRB.pdf: 6420019 bytes, checksum: 9a9303246e3fd99e5635cc0d40d684d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T13:47:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRB.pdf: 6420019 bytes, checksum: 9a9303246e3fd99e5635cc0d40d684d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T13:47:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRB.pdf: 6420019 bytes, checksum: 9a9303246e3fd99e5635cc0d40d684d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T13:48:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRB.pdf: 6420019 bytes, checksum: 9a9303246e3fd99e5635cc0d40d684d5 (MD5) Previous issue date: 2017-03-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The present study investigated the utilization efficiency of an intermeshing co-rotating twin-screw extruder (ICTSE) in the devulcanization of natural rubber compounds (NR), evaluating the physical, chemical and mechanical characteristics of these materials in each project step. Three accelerated compounds with different sulfur concentrations were submitted to torque rheometry and vulcanized according these results aiming the achievement of elastomers with different crosslinks densities. The influences on the characteristics of the devulcanized material caused by the variation of the extruder barrel temperature, screw rotation, thermoplastics addition and material stiffness were evaluated. Thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy (FTIR), soluble fraction extraction and crosslink density were performed, evaluating the devulcanized compound. Horikx's theory was also used as an indicator of selective crosslink cleavage, defining the compounds to be revulcanized for comparison with the virgin pure material. The revulcanization was carried out with the mixture of the devulcanized compound with the pure, in the proportions of 30/70 w/w, respectively, and in the devulcanized compound singularly, with addition of complementary vulcanization system in both cases. The mechanical, dynamic-mechanical and crosslink density properties of the revulcanized compounds were characterized and evaluated in relation to the properties of the pure compounds. The increase in the concentration of uncrosslinked BN chains and the concentration of sulfur compounds in the extruded samples was observed by thermal tests and spectrocopy, together with the verification of a high level of devulcanization percentage, according to Flory-Rehner, evidencing the regeneration of the natural rubber existent. Also, satisfactory mechanical properties were found in the revulcanized compounds, especially when using auxiliary thermoplastics, revealing the great potential of ERDCI processing for the reuse of discarded BN compounds. / O presente estudo avaliou a eficiência de utilização de uma extrusora com rosca dupla co-rotacional e interpenetrante (ERDCI) na desvulcanização de compostos de borracha natural (BN), avaliando as características físicas, químicas e mecânicas destes materiais em cada fase do projeto. Três compostos acelerados com diferentes concentrações de enxofre foram submetidos a reometria de torque, e vulcanizados de acordo com a curva reométrica, para obtenção de elastômeros com diferentes densidades de ligações cruzadas. Foram avaliadas as influências nas características do material desvulcanizado, causadas pela variação da temperatura do barril da extrusora, velocidade de rotação das roscas, adição de termoplásticos e módulo elástico do material. Análises de termogravimetria (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia no infravermelho (FTIR), fração solúvel (FS) e densidade de ligações cruzadas foram realizadas, avaliandose o composto desvulcanizado. A teoria de Horikx também foi utilizada como indicativa da seletividade de ruptura de ligações cruzadas, definindo os compostos a serem revulcanizados para comparação com o material virgem. A revulcanização foi realizada com a mistura de 30 %(m/m) do composto desvulcanizado e 70 %(m/m) do puro, e também com 100 % do composto desvulcanizado, e adição de sistema de vulcanização complementar. Caracterizou-se os compostos revulcanizados quanto às suas propriedades mecânicas, dinâmico-mecânicas e densidade de ligações cruzadas. Através dos ensaios TGA, DSC, FTIR e a verificação de alto nível de percentual de desvulcanização pela teoria de Flory- Rehner, foi observado o aumento da concentração de cadeias de BN não reticuladas e da concentração de compostos de enxofre nas amostras extrudadas, evidenciando a regeneração da BN presente nos compostos. Também foram encontradas propriedades mecânicas satisfatórias nos compostos revulcanizados, principalmente quando utilizados termoplásticos auxiliares, revelando o grande potencial do processamento por ERDCI para a reutilização de compostos de BN descartados.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-05-25T19:49:56Z No. of bitstreams: 1 DissBDQ.pdf: 27222907 bytes, checksum: eb17b232bd0096bfa1e0fb1dd7f4bf74 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-30T13:44:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBDQ.pdf: 27222907 bytes, checksum: eb17b232bd0096bfa1e0fb1dd7f4bf74 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-30T13:45:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBDQ.pdf: 27222907 bytes, checksum: eb17b232bd0096bfa1e0fb1dd7f4bf74 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T13:50:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissBDQ.pdf: 27222907 bytes, checksum: eb17b232bd0096bfa1e0fb1dd7f4bf74 (MD5) Previous issue date: 2015-10-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / In this study nanocomposites of polyamide-6 (PA-6) reinforced with silica nanoparticles (SiO2) were prepared in order to promote improved mechanical properties for engineering applications. The nanoparticles’ surfaces were chemically modified with the silane agent 3-aminopropyltrimethoxysilane (3- APTMS) to improve the chemical and physical interactions between them and the PA-6 matrix. Nuclear magnetic resonance analysis (NMR) and Fourier transform infrared absorption spectroscopy (FT-IR) showed that 3-APTMS grafting on nanoparticles surface was accomplished. The nanocomposites mixing process was studied in two forms: by torque rheometry, using a torque rheometer internal mixer; and in a co-rotating and intermeshing twin-screw extruder. A preliminary study of the influence of processing variables at the torque rheometer on the degradation of polyamide-6 matrix was performed. The results showed that the greater the filling volume of the mixture in the chamber and the rotational speed of the rheometer’s rotors, the lower the degradation of the polyamide-6. Based on this preliminary study, compositions with 1, 2, and 4 % weight of SiO2 nanoparticles, both unmodified and chemically modified with 3-APTMS were prepared in the torque rheometer. The nanocomposites were compression molded and it was observed that nanocomposites reinforced with 1 wt.% SiO2, both unmodified and surface-modified, presented the best tensile properties. For the nanocomposite samples processed in the twin-screw extruder, the influence of relevant variables – nanoparticle content, chemical surface modification, physical form of the fed PA-6 (granule and powder), rotational speed of screws and extruder feed rate – on mechanical, thermal, and dynamic-mechanical properties were studied. The samples were afterwards injection molded and it was observed that the samples produced using 1 wt.% surface-modified and 100% finely ground PA-6 showed the higher tensile modulus and yield strength values. / Neste estudo foram preparados nanocompósitos de poliamida 6 (PA6) reforçados com nanopartículas de sílica (SiO2), com o objetivo de promover melhoria de propriedades mecânicas para aplicações de engenharia. A superfície das nanopartículas foi modificada quimicamente com o agente silano 3-aminopropiltrimetoxisilano (3-APTMS) para melhorar as interações químicas e físicas entre elas e a matriz de PA6. Análises de ressonância magnética nuclear (RMN) e espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) mostraram que houve sucesso na funcionalização das nanopartículas com o agente silano. O processo de mistura dos nanocompósitos foi estudado de duas formas: por meio de reometria de torque em um misturador interno; e em extrusora com rosca dupla co-rotacional e interpenetrante. Um estudo preliminar da influência das variáveis de processamento no reômetro de torque sobre a degradação da poliamida 6, mostrou que quanto maior o volume de preenchimento da câmara de mistura e a velocidade de rotação dos rotores do reômetro, menor foi a degradação da poliamida 6. Com base neste estudo preliminar, foram preparadas no reômetro de torque composições com 1, 2 e 4% em massa de nanopartículas de SiO2 não modificadas e modificadas quimicamente com 3- APTMS. Os nanocompósitos obtidos foram moldados por compressão, tendo sido observado que os nanocompósitos reforçados com 1 %m. de SiO2 não modificada apresentaram as melhores propriedades mecânicas de resistência à tração e deformação na ruptura em ensaio de tração, enquanto os nanocompósitos com 1 %m. de nanosílica modificada apresentaram as melhores propriedades mecânicas de módulo elástico também no ensaio de tração. Para as amostras de nanocompósitos processadas na extrusora de rosca dupla, foram estudadas as influências do teor de nanopartículas, da modificação química superficial, da forma física da PA6 alimentada (grânulo e pó), da velocidade de rotação das roscas e da taxa de alimentação da extrusora sobre as propriedades mecânicas, térmicas e dinâmico-mecânicas. Posteriormente, os corpos de prova foram moldados por injeção e observou-se que a amostra cuja composição polimérica foi de 100% de PA6 fina e reforçada com 1 %m. de nanosílica modificada superficialmente pelo agente silano 3- APTMS apresentou os maiores valores de módulo de elasticidade e de tensão no escoamento no ensaio mecânico sob tração.