Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-26T11:43:08Z No. of bitstreams: 1 UÉDSON ALEXANDRE DO NASCIMENTO - TESE (PPGCEMat) 2016.pdf: 2537041 bytes, checksum: 43e8f4d37a08e791d0323dc0ce915cb4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-26T11:43:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UÉDSON ALEXANDRE DO NASCIMENTO - TESE (PPGCEMat) 2016.pdf: 2537041 bytes, checksum: 43e8f4d37a08e791d0323dc0ce915cb4 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Neste trabalho, blendas de polietileno de alta densidade com polietileno linear de baixa densidade metalocênico, PEAD/m-PELBD, foram preparadas empregando uma extrusora dupla rosca, cônica, contrarotacional interpenetrante e os efeitos do tipo e do teor do m-PELBD nas propriedades de impacto e de tração foram estudados. A blenda PEAD/m-PELBD com melhor relação de propriedades, tenacidade/rigidez, foi modificada com argila montmorilonita organofílica comercial Cloisite 20A, nos teores de 1, 3, 5 e 10 pcr, visando à obtenção de um híbrido com propriedades comparáveis, particularmente, em processamento e tenacidade/rigidez, às da resina de PEAD importada, PEAD Dowlex IP–10262, utilizada para fabricação de embalagens injetadas para o envase e transporte de produtos químicos perigosos. De acordo com os resultados da caracterização mecânica (impacto e tração), ficou evidenciado que o tipo e o teor de m-PELBD influenciaram nestas propriedades. Dentre os m-PELBDs estudados, Flexus 7200 e Flexus 9200, o Flexus 7200 resultou na melhor relação de propriedades e dentre os teores avaliados (10, 17 e 25%), o teor de 17% foi mais efetivo. A blenda PEAD/17% m-PELBD, blenda 7217, apresentou resistência à tração no escoamento comparável a da resina importada; resistência ao impacto 57,7% superior e módulo elástico 23,6% inferior. Como a rigidez da blenda 7217 foi inferior à da resina importada, a mesma foi modificada com a argila Cloisite 20A. De acordo com os dados de difratometria de raios X (DRX), a incorporação da argila à blenda 7217, em todos os teores estudados, não resultou na formação de nanocompósitos. Apesar disso, as propriedades de cristalinidade (determinada por calorimetria exploratória diferencial – DSC) e de estabilidade térmica (determinada por termogravimetria - TGA) da blenda 7217 modificada com 10 pcr de argila (7217AO-10), foram superiores as da blenda pura. A resistência à tração foi mantida, a resistência ao impacto diminuiu e o módulo elástico aumentou, em relação a blenda pura. Em comparação com a resina importada, a resistência à tração do híbrido 7217AO-10 foi 8% superior, a resistência ao impacto foi 12% inferior e o módulo elástico 7% inferior. De forma geral, a blenda 7217, modificada com 10 pcr de argila, apresentou processabilidade e propriedades mecânicas comparáveis as da resina importada (PEAD Dowlex IP–10262). / Blends of high density polyethylene with metallocene linear low density polyethylene, HDPE/m-LLDPE, were prepared by melt compounding in a twin-screw extruder. The m-LLDPE type and content effects on impact and tensile properties were studied. According to the results, these parameters influenced the properties of m-LLDPE. The blend prepared with m-LLDPE Flexus 7200 with the 17% concentration (7217 blend) showed the best properties. However, their hardness was lower than the HDPE Dowlex IP-10262 resin, used for dangerous chemicals transport containers manufacture. The 7217 blend was modified with organophilic montmorillonite (Cloisite 20A organoclay). The diffraction X-ray data (XRD) showed that the 7217 blend modification, with organoclay, on all studied concentrations, did not result in nanocomposites. Nevertheless, the crystallinity properties (determined by differential scanning calorimetry – DSC) and thermal stability (determined by thermogravimetric analysis – TGA) of the 7217 blend, modified with 10 phr of organoclay (7217AO-10) were higher than the pure blend. In addition, the modified blend showed decreased impact resistance, increased elastic modulus and the same tensile strength. As compared to Dowlex IP-10262 HDPE, the tensile strength of 7217AO-10 hybrid was 8% higher, the impact strength was 12% lower and the elastic modulus was 7% lower. In general, the processability and mechanical properties of 7217 blend, modified with 10phr of Cloisite 20A, were similar to that HDPE Dowlex IP-10262. Therefore, this hybrid has great use potencial for dangerous chemicals transport containers manufacture, replacing the HDPE Dowlex IP-10262 resin.

Neste trabalho, inicialmente, foram obtidos TPSs (amidos termoplásticos) com diferentes concentrações de amido e plastificantes, por processamento em câmara de mistura, com o objetivo de determinar formulações para estudo em extrusora reativa. As formulações de TPS que apresentaram os melhores resultados de torque reométrico foram as que continham 39%m/m de amido. Investigou-se a influência da velocidade da rosca na obtenção de TPS por extrusora reativa, e os resultados mostraram que este parâmetro teve pequena influência na estabilidade do amido termoplástico, sendo possível utilizar 150 rpm de rotação. Foram produzidas 5 blendas com razões de TPS:PEBDL variando de 30:70; 40:60; 50;50; 60:40 e 70:30 para o desenvolvimento de um sistema ligante para a injeção de alumina pelo processo de moldagem de pós (MPI), a partir das quais foi possível analisar a influência do TPS no PEBDL, através de análises de MEV, IF, TGA, DMA e propriedades mecânicas. Quanto maior a concentração de TPS nas blendas, mais heterogênea foi a morfologia observada por MEV e menor o módulo de armazenamento e de perda obtidos por DMA. Este comportamento foi similar ao encontrado pela análise de resistência à tração, que apresentou propriedades mecânicas pobres para elevadas concentrações de TPS. Foram escolhidas três blendas para testar como veículo orgânico em feedstocks de alumina, com carga de partícula sólida de 45%, 50% e 55%v/v de Al2O3. A carga crítica para o sistema ligante-partículas sólidas determinada por reometria de torque foi de 50%v/v de alumina. / In this work, TPSs (thermoplastic starch), with different concentrations of starch and plasticizers for processing in the mixing chamber, were obtained in order to determine formulations for study in a reactive extruder. The TPS formulations that showed the best results for the rheometric torque were those containing 39% w/w starch. The influence of the screw speed to obtain TPS in the reactive extruder was investigated and the results showed that this parameter had little influence on the stability of the thermoplastic starch, allowing the use of 150 rpm rotation speed. Five blends were produced, with TPS:LLDPE ratios of 30:70; 40:60; 50:50; 60:40 and 70:30, to develop a binder for alumina injection by the powder molding process (MPI). From these five systems it was possible to analyze the influence of TPS in LLDPE through SEM analyzes, MFI, TGA, DMA and mechanical properties. The higher the concentration of TPS in blends, more heterogeneous morphology was observed by SEM and the lowest storage and loss modulus were obtained by DMA. This behavior was similar to that found by analysis of tensile strength, which showed poor mechanical properties for high concentrations of TPS. Three blends were chosen for testing as an organic vehicle in alumina feedstocks, with solid particles load of 45%, 50% and 55% v/v of Al2O3. The critical load for the system binder-solid particles, determined by torque rheometry, was 50% v/v of alumina.

Neste trabalho, inicialmente, foram obtidos TPSs (amidos termoplásticos) com diferentes concentrações de amido e plastificantes, por processamento em câmara de mistura, com o objetivo de determinar formulações para estudo em extrusora reativa. As formulações de TPS que apresentaram os melhores resultados de torque reométrico foram as que continham 39%m/m de amido. Investigou-se a influência da velocidade da rosca na obtenção de TPS por extrusora reativa, e os resultados mostraram que este parâmetro teve pequena influência na estabilidade do amido termoplástico, sendo possível utilizar 150 rpm de rotação. Foram produzidas 5 blendas com razões de TPS:PEBDL variando de 30:70; 40:60; 50;50; 60:40 e 70:30 para o desenvolvimento de um sistema ligante para a injeção de alumina pelo processo de moldagem de pós (MPI), a partir das quais foi possível analisar a influência do TPS no PEBDL, através de análises de MEV, IF, TGA, DMA e propriedades mecânicas. Quanto maior a concentração de TPS nas blendas, mais heterogênea foi a morfologia observada por MEV e menor o módulo de armazenamento e de perda obtidos por DMA. Este comportamento foi similar ao encontrado pela análise de resistência à tração, que apresentou propriedades mecânicas pobres para elevadas concentrações de TPS. Foram escolhidas três blendas para testar como veículo orgânico em feedstocks de alumina, com carga de partícula sólida de 45%, 50% e 55%v/v de Al2O3. A carga crítica para o sistema ligante-partículas sólidas determinada por reometria de torque foi de 50%v/v de alumina. / In this work, TPSs (thermoplastic starch), with different concentrations of starch and plasticizers for processing in the mixing chamber, were obtained in order to determine formulations for study in a reactive extruder. The TPS formulations that showed the best results for the rheometric torque were those containing 39% w/w starch. The influence of the screw speed to obtain TPS in the reactive extruder was investigated and the results showed that this parameter had little influence on the stability of the thermoplastic starch, allowing the use of 150 rpm rotation speed. Five blends were produced, with TPS:LLDPE ratios of 30:70; 40:60; 50:50; 60:40 and 70:30, to develop a binder for alumina injection by the powder molding process (MPI). From these five systems it was possible to analyze the influence of TPS in LLDPE through SEM analyzes, MFI, TGA, DMA and mechanical properties. The higher the concentration of TPS in blends, more heterogeneous morphology was observed by SEM and the lowest storage and loss modulus were obtained by DMA. This behavior was similar to that found by analysis of tensile strength, which showed poor mechanical properties for high concentrations of TPS. Three blends were chosen for testing as an organic vehicle in alumina feedstocks, with solid particles load of 45%, 50% and 55% v/v of Al2O3. The critical load for the system binder-solid particles, determined by torque rheometry, was 50% v/v of alumina.

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An investigation was carried out on a three stage method (extrusion/annealing/uniaxial-stretching) (MEAUS) utilized to produce semicrystalline polymeric microporous membranes. The two semicrystalline polymers studied were selected based on a set-of-prerequisites proposed for the formation of highly porous membranes via the method in question. The prerequisites included "fast" crystallization kinetics, presence of an ac relaxation, ability to form a planar stacked lamellar morphology with a "good" crystalline orientation upon melt-extrusion, and rapid heat transfer of the film during extrusion. The first polymer was isotactic poly(4-methyl-1-pentene) (PMP), and the second was polyoxymethylene (POM). Three PMP resins were studied, which differed in weight average molecular weight. Three POM resins were also investigated where two of resins were characterized by relatively narrow molecular weight distributions (MWD) ca 2 while the third POM resin possessed a MWD ca 5.9. The melt-extruded film morphologies and orientation values were a consequence of the melt-relaxation times as a result of the resin characteristics and/or the melt-extrusion conditions. Following the extrusion stage, the effect of annealing (second stage) on film properties was investigated. The annealing variables investigated included the temperature, time, and level of extension applied during annealing. The annealed films were then subjected to the uniaxially stretching stage (third stage) consisting of a cold and hot step, respectively, where deformation was along the extrusion direction. The variables of interest included the cold and hot stretch temperature and extension level. It was found that starting precursor morphology and orientation, annealing conditions, and stretching variables impact the final film microporous morphology and permeability. Additionally, the proposed prerequisites were verified in both the PMP and POM film series. In addition to the MEAUS study, a comprehensive investigation was conducted of the optical properties of blown and cast films made from conventional Ziegler-Natta catalyzed linear low density polyethylene (LLDPE) as well as metallocene-catalyzed LLDPE resins. From this work, it was determined that in PE blown and cast films made using conventional processing conditions, the optical haze properties are adversely affected due to enhanced surface roughness caused by the formation of spherulitic-like superstructures in polymer melts that possess fast relaxing and low melt elasticity rheological characteristics. This optical property study was also published in J. Appl. Polym. Sci., 77(13), 2845, (2000). / Ph. D.

As linhas flexíveis, estruturas compostas por um determinado número de camadas plásticas e de aço, possibilitam o escoamento de fluidos em operações de exploração e produção de hidrocarbonetos entre plataformas marítimas de petróleo e o leito marinho e/ou a costa. E, atualmente, têm sido utilizadas na exploração de hidrocarbonetos em lâminas dágua cada vez maiores. O presente estudo visa modificar quimicamente o LLDPE através de processos de extrusão reativa envolvendo a graftização de VTMS na presença de peróxidos orgânicos, e posterior formação de ligações cruzadas promovida pela água. Visa analisar também o efeito da introdução de ligações cruzadas nas propriedades térmicas e mecânicas do LLDPE. De forma a atingir os objetivos propostos, um planejamento experimental foi realizado para analisar o efeito de variáveis como velocidade de rotação do parafuso da extrusora, tipo e teor de peróxido nos índices de fluidez dos produtos da reação do LLDPE com peróxido de dicumila (DCP) e 2,5-dimetil-peróxi-hexano (Trigonox 101). Essa metodologia também foi utilizada para avaliar o efeito da concentração de silano, da velocidade de rotação do parafuso da extrusora e do procedimento de imersão nos índices de fluidez dos produtos da reação do LLDPE com 0,02% p/p de DCP e concentrações variáveis de silano. As amostras foram caracterizadas através dos ensaios para determinação de índice de fluidez (MFI) e teor de gel, ensaios convencionais de tração e técnicas de análise térmica, TGA e DSC. A técnica de FTIR foi utilizada para verificar a ocorrência das reações de graftização e formação de ligações cruzadas no LLDPE. As amostras reagidas com teores de 0,07% de DCP e 1,0 e 1,5% de silano, respectivamente, apresentaram valores significativos para os teores de gel em ambas as velocidades de rotação (10 e 50rpm). A amostra reagida com 0,07% de DCP e 1,5% de silano, a 10rpm, apresentou um teor de gel de 74,77%. A análise termogravimétrica (TGA) realizada evidenciou que houve um aumento da estabilidade térmica do polímero devido à formação de ligações cruzadas. Não se observou um aumento significativo para o limite de resistência para o LLDPE modificado devido à heterogeneidade dos corpos de prova. As análises de FTIR mostraram que houve a graftização e a formação de ligações cruzadas no LLDPE. / The flexible lines are flexible structures manufactured through plastic and steel layers that allows its use in order to permit fluid flow in exploration and production of hydrocarbon between offshore oil units and sea bed and/or coast. Nowadays these pipes are one of the main ways to permit the exploration of hydrocarbon in deepwater. The present study aims to analyze the LLDPE (Low Density Polyethylene) chemical changing through a reactive extrusion process involving VTMS grafting in presence of organic peroxides. After a crosslinking due to water, an analysis will be carried out in order to assess the PEX (crosslinked polyethylene) application in flexible pipe structures. The crosslinking effect at thermal and mechanical properties will also be studied. An experimental planning was carried out in order to evaluate the effect of variable variations such as the rotational velocity of the single-screw extruder, type and concentration of peroxides at melt flow index of the products originated from the LLDPE-peroxides (DCP and Trigonox 101) reaction, and in order to analyze the silane concentration effect, rotational velocity and immersion procedure at melt flow index in products with LLDPE and contents with DCP variable concentrations of silane. The samples were characterized through tests such as MFI (Melt Flow Index), gel content determination, tensile testing and thermal analyses, DSC (Differential Scanning Calorimetry) and TGA (Thermal Gravimetric Analysis). The Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) was also used to characterize the samples. The samples content 0,07% of DCP and 1,0 and 1,5% of silane, respectively, showed considerable value for gel contents in both rotational velocities (10 and 50rpm). The sample with 0,07% of DCP and 1,5% of silane, at 10rpm, a value of 74,77% of gel content could be noticed. The thermal analyses carried out showed that an increase of thermal stability for the polymer due to crosslinking generation happened. After tensile testing, a considerable changing in mechanical proprieties of the changed LLDPE was not seen due to the specimens heterogeneity. However through FTIR, silane linking was noticed demonstrating the LLDPE reticulation.

As linhas flexíveis, estruturas compostas por um determinado número de camadas plásticas e de aço, possibilitam o escoamento de fluidos em operações de exploração e produção de hidrocarbonetos entre plataformas marítimas de petróleo e o leito marinho e/ou a costa. E, atualmente, têm sido utilizadas na exploração de hidrocarbonetos em lâminas dágua cada vez maiores. O presente estudo visa modificar quimicamente o LLDPE através de processos de extrusão reativa envolvendo a graftização de VTMS na presença de peróxidos orgânicos, e posterior formação de ligações cruzadas promovida pela água. Visa analisar também o efeito da introdução de ligações cruzadas nas propriedades térmicas e mecânicas do LLDPE. De forma a atingir os objetivos propostos, um planejamento experimental foi realizado para analisar o efeito de variáveis como velocidade de rotação do parafuso da extrusora, tipo e teor de peróxido nos índices de fluidez dos produtos da reação do LLDPE com peróxido de dicumila (DCP) e 2,5-dimetil-peróxi-hexano (Trigonox 101). Essa metodologia também foi utilizada para avaliar o efeito da concentração de silano, da velocidade de rotação do parafuso da extrusora e do procedimento de imersão nos índices de fluidez dos produtos da reação do LLDPE com 0,02% p/p de DCP e concentrações variáveis de silano. As amostras foram caracterizadas através dos ensaios para determinação de índice de fluidez (MFI) e teor de gel, ensaios convencionais de tração e técnicas de análise térmica, TGA e DSC. A técnica de FTIR foi utilizada para verificar a ocorrência das reações de graftização e formação de ligações cruzadas no LLDPE. As amostras reagidas com teores de 0,07% de DCP e 1,0 e 1,5% de silano, respectivamente, apresentaram valores significativos para os teores de gel em ambas as velocidades de rotação (10 e 50rpm). A amostra reagida com 0,07% de DCP e 1,5% de silano, a 10rpm, apresentou um teor de gel de 74,77%. A análise termogravimétrica (TGA) realizada evidenciou que houve um aumento da estabilidade térmica do polímero devido à formação de ligações cruzadas. Não se observou um aumento significativo para o limite de resistência para o LLDPE modificado devido à heterogeneidade dos corpos de prova. As análises de FTIR mostraram que houve a graftização e a formação de ligações cruzadas no LLDPE. / The flexible lines are flexible structures manufactured through plastic and steel layers that allows its use in order to permit fluid flow in exploration and production of hydrocarbon between offshore oil units and sea bed and/or coast. Nowadays these pipes are one of the main ways to permit the exploration of hydrocarbon in deepwater. The present study aims to analyze the LLDPE (Low Density Polyethylene) chemical changing through a reactive extrusion process involving VTMS grafting in presence of organic peroxides. After a crosslinking due to water, an analysis will be carried out in order to assess the PEX (crosslinked polyethylene) application in flexible pipe structures. The crosslinking effect at thermal and mechanical properties will also be studied. An experimental planning was carried out in order to evaluate the effect of variable variations such as the rotational velocity of the single-screw extruder, type and concentration of peroxides at melt flow index of the products originated from the LLDPE-peroxides (DCP and Trigonox 101) reaction, and in order to analyze the silane concentration effect, rotational velocity and immersion procedure at melt flow index in products with LLDPE and contents with DCP variable concentrations of silane. The samples were characterized through tests such as MFI (Melt Flow Index), gel content determination, tensile testing and thermal analyses, DSC (Differential Scanning Calorimetry) and TGA (Thermal Gravimetric Analysis). The Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) was also used to characterize the samples. The samples content 0,07% of DCP and 1,0 and 1,5% of silane, respectively, showed considerable value for gel contents in both rotational velocities (10 and 50rpm). The sample with 0,07% of DCP and 1,5% of silane, at 10rpm, a value of 74,77% of gel content could be noticed. The thermal analyses carried out showed that an increase of thermal stability for the polymer due to crosslinking generation happened. After tensile testing, a considerable changing in mechanical proprieties of the changed LLDPE was not seen due to the specimens heterogeneity. However through FTIR, silane linking was noticed demonstrating the LLDPE reticulation.

Please read the abstract in the dissertation Copyright / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2013. / Chemical Engineering / unrestricted

Thesis summarizes the problems of production and use of stretch film. The change of strength, ductility and relative relaxation effect in different times of drawing from role in three weeks was observed. Further, change of strength and ductility due to changes in the rate of deformation, exposure to accelerated aging in a UV chamber and changes in the loading direction were observed. Mechanical tests were realized on a tensile tester, relaxation tests on DMA and crystallinity changes were observed on the DSC. Relationship between chemical composition of stretch film and mechanical and thermomechanical properties were studied. It was found that chemical composition essential for stretch film properties. However, due to the impossibility to distinguish effects of chemical composition and process parameters was impossible to find clear relation describing this relationship.