A extrusão do polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) é limitada por um defeito de processamento conhecido como fratura do fundido, que é um defeito de superfície no polímero extrudado. Esta torna-se áspera, resultando na perda do lustro e em uma mudança de determinadas propriedades de superfície. O objetivo deste trabalho foi obter um copolímero do politetrafluoroetileno reciclado com uma olefina que possa melhorar o processo de extrusão do LLDPE. O copolímero é obtido por meio da irradiação do PTFE reciclado sob atmosfera inerte para obter os radicais livres e, posteriormente, adicionado o monômero olefínico visando a sua enxertia na matriz polimérica (PTFE). Após um tempo de contacto, faz-se um tratamento térmico para a recombinação e eliminação dos radicais, ambos sob atmosfera reativa e/ou inerte. Foram utilizados três monômeros olefínicos, acetileno, etileno e 1,3-butadieno. O monômero 1,3-butadieno mostrou-se mais efetivo na enxertia. Os resultados foram caracterizados pela espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e termogravimetria derivada (DTG). O copolímero obtido foi misturado nas concentrações de 0,2 a 2,0 % em massa com o LLDPE. As propriedades reológicas desta mistura foram determinadas com um reômetro de torque. Os resultados demonstram que o processo utilizado fornece um copolímero que, usado como aditivo ao LLDPE, melhora o processo de extrusão eliminando o defeito de processamento conhecido como fratura do fundido. / The extrusion of linear low density polyethylene (LLDPE) is limited by a process related defect known as ‘melt fracture’ or ‘sharkskin’, which is a surface defect of the extruded polymer. This defect results in a product with a rough surface that lacks luster and in alterations of specific surface properties. The aim of this study was to obtain a recycled polytetrafluoroethylene polymer with an olefin that could improve the extrudability of the LLDPE. The copolymer was obtained by irradiating recycled PTFE in an inert atmosphere followed by the addition of an olefinic monomer to graft the latter in the polymeric matrix (PTFE). After a certain time of contact, the copolymer was heat treated to permit recombination and elimination of the radicals, both in a reactive and/or inert atmosphere. Three olefinic monomers were used, namely; acetylene, ethylene and 1,3-butadiene. The 1,3-butadiene monomer was found to be more effective with respect to grafting. The specimens were studied using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and differential thermogravimetry (DTG). 0.2-2.0 wt% of the copolymer that was obtained was mixed with LLDPE. The rheological properties of the mixture were determined with a torque rheometer. The results indicated that the process used rendered a copolymer which when added to LLDPE, improved the extrusion process and eliminated the defect ‘melt fracture’.

A extrusão do polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) é limitada por um defeito de processamento conhecido como fratura do fundido, que é um defeito de superfície no polímero extrudado. Esta torna-se áspera, resultando na perda do lustro e em uma mudança de determinadas propriedades de superfície. O objetivo deste trabalho foi obter um copolímero do politetrafluoroetileno reciclado com uma olefina que possa melhorar o processo de extrusão do LLDPE. O copolímero é obtido por meio da irradiação do PTFE reciclado sob atmosfera inerte para obter os radicais livres e, posteriormente, adicionado o monômero olefínico visando a sua enxertia na matriz polimérica (PTFE). Após um tempo de contacto, faz-se um tratamento térmico para a recombinação e eliminação dos radicais, ambos sob atmosfera reativa e/ou inerte. Foram utilizados três monômeros olefínicos, acetileno, etileno e 1,3-butadieno. O monômero 1,3-butadieno mostrou-se mais efetivo na enxertia. Os resultados foram caracterizados pela espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e termogravimetria derivada (DTG). O copolímero obtido foi misturado nas concentrações de 0,2 a 2,0 % em massa com o LLDPE. As propriedades reológicas desta mistura foram determinadas com um reômetro de torque. Os resultados demonstram que o processo utilizado fornece um copolímero que, usado como aditivo ao LLDPE, melhora o processo de extrusão eliminando o defeito de processamento conhecido como fratura do fundido. / The extrusion of linear low density polyethylene (LLDPE) is limited by a process related defect known as ‘melt fracture’ or ‘sharkskin’, which is a surface defect of the extruded polymer. This defect results in a product with a rough surface that lacks luster and in alterations of specific surface properties. The aim of this study was to obtain a recycled polytetrafluoroethylene polymer with an olefin that could improve the extrudability of the LLDPE. The copolymer was obtained by irradiating recycled PTFE in an inert atmosphere followed by the addition of an olefinic monomer to graft the latter in the polymeric matrix (PTFE). After a certain time of contact, the copolymer was heat treated to permit recombination and elimination of the radicals, both in a reactive and/or inert atmosphere. Three olefinic monomers were used, namely; acetylene, ethylene and 1,3-butadiene. The 1,3-butadiene monomer was found to be more effective with respect to grafting. The specimens were studied using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and differential thermogravimetry (DTG). 0.2-2.0 wt% of the copolymer that was obtained was mixed with LLDPE. The rheological properties of the mixture were determined with a torque rheometer. The results indicated that the process used rendered a copolymer which when added to LLDPE, improved the extrusion process and eliminated the defect ‘melt fracture’.

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Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JanainaSS.pdf: 6774864 bytes, checksum: 445b5e932b89fcc09c4b97403b959e26 (MD5) Previous issue date: 2009-10-02 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Low cost seals are made of NBR, Nitrile Butadiene Rubber, a family of unsaturated copolymers that is higher resistant to oils the more content of nitrile have in its composition, although lower its flexibility. In Petroleum Engineering, NBR seal wear can cause fluid leakage and environmental damages, promoting an increasing demand for academic knowledge about polymeric materials candidate to seals submitted to sliding contacts to metal surfaces. This investigation aimed to evaluate tribological responses of a commercial NBR, hardness 73 ? 5 Sh A, polytetrafluoroethylene (PTFE), hardness 60 ? 4 HRE and PTFE with graphite, 68 ? 6 HRE. The testings were performed on a sliding tribometer conceived to explore the tribological performance of stationary polymer plane coupons submitted to rotational cylinder contact surface of steel AISI 52100, 20 ? 1 HRC Hardness, under dry and lubricated (oil SAE 15W40) conditions. After screening testings, the normal load, relative velocity and sliding distance were 3.15 N, 0.8 m/s and 3.2 km, respectively. The temperatures were collected over distances of 3.0?0.5 mm and 750?50 mm far from the contact to evaluate the heating in this referential zone due to contact sliding friction by two thermocouples K type. The polymers were characterized through Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The wear mechanisms of the polymer surfaces were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and EDS (Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy). NBR referred to the higher values of heating, suggesting higher sliding friction. PTFE and PTFE with graphite showed lower heating, attributed to the delamination mechanism / Retentores de baixo custo s?o comercialmente dispon?veis de NBR, copol?meros insaturados de borrachas de nitrilo-butadieno que s?o mais resistentes aos ?leos quanto mais altos forem seus teores de nitrila, ? custa de uma menor flexibilidade. Em Engenharia de Petr?leo, o desgaste dos retentores de NBR causa vazamento de fluidos e danos ambientais, provocando uma crescente demanda de conhecimento acad?mico sobre materiais polim?ricos candidatos a retentor submetidos a contatos de deslizamento com superf?cies de metal. Este trabalho objetivou avaliar respostas tribol?gicas de tr?s pol?meros comercialmente dispon?veis, NBR, dureza 73 ? 5 Sh A, polytetrafluoroethylene (PTFE), dureza 60 ? 4 HRE e PTFE com grafite, 68 ? 6 HRE. Os ensaios foram realizados em um trib?metro de deslizamento concebido para explorar o desempenho tribol?gico de corpos-de-prova polim?ricos estacion?rios de superf?cie plana submetidos a um contato seco ou lubrificado (?leo SAE 15W40) de uma superf?cie rotativa cil?ndrica de a?o 52100, dureza 20 ? 1 HRC. A carga normal, a velocidade relativa e a dist?ncia de deslizamento foram, respectivamente, 3,15 N, 0,8 m/s e 3,2 km, determinadas ap?s ensaios explorat?rios iniciais. As temperaturas foram medidas por dois termopares tipo K a 3,0?0,5 mm e 750?50 mm de dist?ncia do contato para avaliar-se o aquecimento em uma mesma regi?o devido ao atrito de deslizamento no contato. Os pol?meros foram caracterizados atrav?s de An?lises Termogravim?tricas (TGA), Calorimetria Diferencial Explorat?ria (DSC) e An?lises Din?mico-Mec?nica (DMA). Os mecanismos de desgaste das superf?cies dos pol?meros foram analisados por Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV) e EDS (Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios-X). NBR apresentou os maiores valores de aquecimento, sugerindo maior atrito de deslizamento. PTFE e PTFE grafitado apresentaram um menor aquecimento, atribu?do ao mecanismo de desgaste por delamina??o

This study examined several structure-property features of flexible polyurethane foams that are important aspects of foam production. AFM and WAXS were used to demonstrate the existence, for the first time in typical polyurethane foam systems, of lamellae-like polyurea structures ca. 0.2 mm long and ca 5-10 nm across. Aggregations of these lamellae-like hard domains may be the polyurea balls typically observed via TEM. Diethanolamine, a widely used cross-linking agent in molded foams, was shown to disrupt ordering in the polyurea hard domains and alter the interconnectivity of hard domains by preventing the formation of lamellae-like structures. These changes were shown to lead to softening of the foam. Copolymer polyol is frequently applied as reinforcing filler in foams. It was found that a common method of adding this component alters the hard segment/soft segment (HS/SS) ratio, thus increasing the load bearing capacity of the foam. It was observed in this report that at constant HS/SS ratio, the copolymer polyol only increased load bearing under humid conditions. It was also shown that the collapse of the cellular structure of a foam prior to the point of urea precipitation alters the aggregation behavior of the hard domains and alters solid-state properties. Surfactant is thus suggested to play a secondary role in the development of the hard domains by maintaining the cellular structure in the foam as the phase separation occurs and at least until the polyurethane foam has more fully organized hard segment domains. It was found that cure temperature could be manipulated to predictably change interdomain spacings and hydrogen bond development in the polymer. Curing above 100°C was found to lower hard segment content for plaques of the same formulation possibly as a result of water and isocyanate vaporization. Apart from polyurethane materials, structure-property relationships were examined in cast blends based on poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) and the terpolymer poly(tetrafluoroethylene-co-vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (FKM). This revealed that tensile and dynamic moduli could be predictably altered by controlling the degree of FKM cross-linking or by varying PTFE content in the film. Inducing PTFE fibrillation was found to yield higher modulus films without increasing PTFE content. / Ph. D.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de compósitos estruturais de politetrafluoretileno (PTFE) com fibras de vidro contínuas e tem como objetivo a obtenção de um compósito com propriedades mecânicas que possibilite o uso em aplicações estruturais e que mantenham as características inerentes do PTFE sem reforços, tais como: baixo coeficiente de atrito, baixa interação química e elevada temperatura de trabalho. O PTFE é um polímero termoplástico, mas sua elevada viscosidade no estado fundido impede a utilização de moldagem por injeção. Componentes fabricados com PTFE são geralmente obtidos por compactação a frio do material granulado seguido de tratamento térmico. Neste estudo foi desenvolvida uma metodologia de fabricação de um laminado de PTFE e fibras contínuas, a partir do empilhamento, prensagem e tratamento térmico, de tecidos de fibra de vidro impregnados com PTFE. Foram estudadas as influências dos parâmetros de fabricação (prensagem e tratamento térmico) e de mecanismos que levam à degradação do laminado durante a fabricação, nas propriedades mecânicas finais dos compósitos. Foi também estudada a adição de uma quantidade complementar de PTFE ao laminado, com o intuito de se averiguar a possibilidade de se obter compósitos com revestimentos mais espessos de PTFE. O laminado foi avaliado por meio de ensaios de flexão 3-pontos e tração, para verificação dos ganhos na rigidez e resistência mecânica frente ao PTFE puro e por um ensaio de adesão fibra-matriz, baseado na norma ASTM D3167-03a. Como resultados, foram encontrados valores expressivos de resistência máxima aproximadamente 165 MPa e rigidez módulo de elasticidade de aproximadamente 14 GPa para valores adequados de processo de fabricação que minimizam efeitos de degradação dos laminados durante a fabricação. O trabalho mostrou a viabilidade de fabricação dos compósitos propostos e indicou uma rota a ser seguida para esta fabricação. / This work presents a study of the manufacturing of Polytetrafluoretylene (PTFE) composite with continuous fibres, which has the purpose of obtaining a composite with mechanical properties equivalent or better than that of engineering polymers, but that preserve the characteristics of PTFE products with no reinforcement (as low friction coefficient, low chemical interaction and high work temperature amplitude). The PTFE is a thermoplastic material, however its high molten viscosity prevents the use of melt injection techniques, and its components are obtained through cold compaction process followed by sintering. In this study it is proposed a methodology of PTFE laminate with continuous fibre manufacturing. The laminate was obtained by the pilling of PTFE-coated glass-fibre fabric in a metallic mold for the pressing and that were sinterised afterwards. The mechanisms that lead to degradation of the laminate and process parameters which influence the final mechanical properties of the product were speciafied. It was also studied the possibility of addition of a larger quantity of PTFE to the laminate in order to verify the possibility of making continuous laminate coating. The material was analysed through three-point bending test and tensile test applied to the manufactured test specimen to verify the gains of mechanical stiffness and strength in comparison to the pure PTFE and an adhesion test based on ASTM D3167-03a. The experimental results showed significant values of mechanical stiffness and strength for appropriate values of process parameters that minimize the effects of degradation of the laminate.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de compósitos estruturais de politetrafluoretileno (PTFE) com fibras de vidro contínuas e tem como objetivo a obtenção de um compósito com propriedades mecânicas que possibilite o uso em aplicações estruturais e que mantenham as características inerentes do PTFE sem reforços, tais como: baixo coeficiente de atrito, baixa interação química e elevada temperatura de trabalho. O PTFE é um polímero termoplástico, mas sua elevada viscosidade no estado fundido impede a utilização de moldagem por injeção. Componentes fabricados com PTFE são geralmente obtidos por compactação a frio do material granulado seguido de tratamento térmico. Neste estudo foi desenvolvida uma metodologia de fabricação de um laminado de PTFE e fibras contínuas, a partir do empilhamento, prensagem e tratamento térmico, de tecidos de fibra de vidro impregnados com PTFE. Foram estudadas as influências dos parâmetros de fabricação (prensagem e tratamento térmico) e de mecanismos que levam à degradação do laminado durante a fabricação, nas propriedades mecânicas finais dos compósitos. Foi também estudada a adição de uma quantidade complementar de PTFE ao laminado, com o intuito de se averiguar a possibilidade de se obter compósitos com revestimentos mais espessos de PTFE. O laminado foi avaliado por meio de ensaios de flexão 3-pontos e tração, para verificação dos ganhos na rigidez e resistência mecânica frente ao PTFE puro e por um ensaio de adesão fibra-matriz, baseado na norma ASTM D3167-03a. Como resultados, foram encontrados valores expressivos de resistência máxima aproximadamente 165 MPa e rigidez módulo de elasticidade de aproximadamente 14 GPa para valores adequados de processo de fabricação que minimizam efeitos de degradação dos laminados durante a fabricação. O trabalho mostrou a viabilidade de fabricação dos compósitos propostos e indicou uma rota a ser seguida para esta fabricação. / This work presents a study of the manufacturing of Polytetrafluoretylene (PTFE) composite with continuous fibres, which has the purpose of obtaining a composite with mechanical properties equivalent or better than that of engineering polymers, but that preserve the characteristics of PTFE products with no reinforcement (as low friction coefficient, low chemical interaction and high work temperature amplitude). The PTFE is a thermoplastic material, however its high molten viscosity prevents the use of melt injection techniques, and its components are obtained through cold compaction process followed by sintering. In this study it is proposed a methodology of PTFE laminate with continuous fibre manufacturing. The laminate was obtained by the pilling of PTFE-coated glass-fibre fabric in a metallic mold for the pressing and that were sinterised afterwards. The mechanisms that lead to degradation of the laminate and process parameters which influence the final mechanical properties of the product were speciafied. It was also studied the possibility of addition of a larger quantity of PTFE to the laminate in order to verify the possibility of making continuous laminate coating. The material was analysed through three-point bending test and tensile test applied to the manufactured test specimen to verify the gains of mechanical stiffness and strength in comparison to the pure PTFE and an adhesion test based on ASTM D3167-03a. The experimental results showed significant values of mechanical stiffness and strength for appropriate values of process parameters that minimize the effects of degradation of the laminate.

Submitted by GILSON PIQUERAS GARCIA null (gilson.piqueras@gmail.com) on 2018-03-13T17:35:56Z No. of bitstreams: 1 Garcia, Gilson Piqueras. Efeito do tratamento de polímeros em plasmas de nitrogênio 2018. Tese (Doutorado).pdf: 3148171 bytes, checksum: 4ca44c01e1ec375c08f9b89261de68f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucimara Kurokawa Shinoda null (lucimaraks@sorocaba.unesp.br) on 2018-03-14T17:38:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 garcia_gp_dr_soro.pdf: 3148171 bytes, checksum: 4ca44c01e1ec375c08f9b89261de68f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T17:38:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 garcia_gp_dr_soro.pdf: 3148171 bytes, checksum: 4ca44c01e1ec375c08f9b89261de68f3 (MD5) Previous issue date: 2018-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O politetrafluoretileno (PTFE) e a poliamida 6 (PA 6) são polímeros que têm excelentes qualidades mecânicas, elétricas e químicas. Por isto, são utilizados em diversos componentes de equipamentos mecânicos e elétricos entre várias outras aplicações. Entretanto o PTFE possui um ângulo de contato com a água (WCA) de cerca de 120º e a PA 6 um WCA de cerca de 60º. Isto, especialmente no caso do PTFE, diminui a sua adesividade com outros materiais. Para resolver este problema várias técnicas têm sido sugeridas, como, por exemplo, tratamentos químicos e tratamento a plasma. Entre elas o tratamento a plasma, que tem a vantagem de produzir modificações apenas na superfície, não alterando o interior do material. O objetivo deste trabalho é estudar como o WCA varia em função dos parâmetros do tratamento a plasma de nitrogênio, a pressão do gás (p), a potência (P) e o tempo de tratamento (t). O nitrogênio foi escolhido por ser um gás cujo plasma, segundo a literatura, causa reduções significativas no ângulo de contato da superfície de polímeros. Várias séries de tratamento foram conduzidas, tanto para o PTFE quanto para a PA 6. Foram obtidas reduções significativas no WCA, ocorrendo o resultado notável de WCA = 0º para p = 2,6 Pa, P = 300 W e t = 30 min, tanto para o PTFE quanto para a PA 6. Em função dos resultados, dentro do intervalo de parâmetros utilizado, concluiu-se que, de uma forma geral, o WCA diminui com a potência e com o tempo de tratamento, e que o WCA tem um comportamento notável em função da pressão do gás, diminuindo inicialmente até atingir o valor mínimo (ótimo) de 0º para p = 2,6 Pa, e então passa a crescer a partir deste ponto. A redução do WCA das amostras tratadas foi consequência do aumento da energia de superfície, motivado pela incorporação de funções nitrogenadas e oxigenadas nas suas superfícies. A Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) foi usada para caracterizar a composição e estrutura da superfície do PTFE e da PA 6. A rugosidade e o ângulo de contato dos polímeros foram medidos por perfilometria e goniometria, respectivamente. A análise XPS mostrou, para o PTFE, que houve incorporação de oxigênio e nitrogênio, para a PA 6, o aumento da concentração de oxigênio, e para ambos, a presença de grupos químicos polares em sua superfície. As medições do WCA em função do tempo decorrido após o de tratamento, mostraram que, para o PTFE e para a PA 6, o WCA volta a crescer, estabilizando em torno de 90 dias, quando, para o PTFE atinge cerca de 80% do WCA da amostra sem tratamento. A PA 6 apresentou um resultado notável, com o WCA estabilizando com um valor de cerca do dobro do valor do WCA da amostra sem tratamento, o que transforma a sua superfície de hidrofílica para hidrofóbica, possibilitando novas possibilidades de usos em engenharia. / Polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyamide 6 (PA 6) are polymers that have excellent mechanical, electrical and chemical properties. Therefore, they are used in diverse mechanical and electrical equipment components among many other applications. However, PTFE has a water contact angle (WCA) about of 120º and PA 6 has a WCA about of 60º. This, especially for PTFE, decreases their adhesiveness with other materials. To solve this problem, many techniques have been proposed, such as chemical and plasma treatments. Among them the plasma treatment has the advantage of producing modifications on the surface only, altering the bulk. The objective of this work is to study how the WCA varies as a function of the nitrogen plasma treatment parameters, the gas pressure (p), the applied power (P) and the treatment time (t). Nitrogen plasmas were used in this study since, according the literature, such plasmas significantly reduce the surface contact angle of polymers. Several series of treatment were conducted, for PTFE as for PA 6. Significant reductions in WCA were obtained, including a WCA of 0º notable for p = 2.6 Pa, P = 300 W and t = 30 min, for PTFE as for PA 6. Thus, from the results, within the range of the parameters studied, it was concluded that, in general, the WCA diminishes as the power and as the treatment time increases, and that the WCA has a notable behavior as a function of the gas pressure, initially decreasing to reach a minimum (optimum) value of 0 º for p = 2.6 Pa, and then increasing after this point. The reduction in WCA of the treated samples was a consequence of the increase in surface energy, motivated by the incorporation of surface functionalities. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to characterize the structure and composition of the PTFE and PA 6 surfaces. Roughness and surface contact angles of the polymers were measured using profilometry and goniometry, respectively. XPS analyses reveal, for PTFE, the incorporation of oxygen and nitrogen, for PA 6 the increase of oxygen concentration, and for both the presence of polar chemical groups on the treated surface. Measurement of the WCA as a function of the time after the treatment, showed that, for PTFE and PA 6, the WCA tends to increase, stabilizing after about 90 days, when, for PTFE, it reaches about of 80% of the value for virgin PTFE. PA 6 showed a notable result, the WCA stabilized at about double the value of the WCA of virgin PA6, indicating a switch from a hydrophilic to a hydrophobic surface, thus enabling new uses as an engineering polymer.