Made available in DSpace on 2015-05-14T16:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-01Bitstream added on 2015-05-14T16:59:45Z : No. of bitstreams: 1 000807395.pdf: 2800331 bytes, checksum: d487e7138b00aaf70faf975ffccf521d (MD5) / Neste trabalho encontra-se apresentada a produção via misturador termocinético e injeção de compósitos de polipropileno reforçados com bagaço de cana de açúcar deslignificado e com bagaço hidrolisado por enzimas, em diferentes concentrações (5%, 10% e 25%, massa/massa, (m/m)). Em seguida, os compósitos poliméricos foram caracterizados via ensaios mecânicos de tração, flexão em três pontos e impacto Izod. Além disso, ensaios para a determinação das propriedades térmicas (temperaturas de fusão e de cristalização por calorimetria exploratória diferencial (DSC), temperatura de degradação por termogravimetria (TGA) e temperatura de transição vítrea (Tg) por análise dinâmico-mecânica (DMA)) foram realizadas. Análises de infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) também foram realizadas nos compósitos produzidos. As amostras foram também submetidas ao condicionamento em câmara de radiação ultravioleta (UV) para avaliar a influência do intemperismo nas propriedades mecânicas e térmicas dos compósitos poliméricos produzidos. Os resultados de FTIR mostram a presença de boa interface entre a matriz (PP) e os materiais lignocelulósicos. As análises de DSC e TGA mostram que as temperaturas de fusão, de cristalização e degradação térmica estão dentro dos valores relatados na literatura, indicando que o processamento termocinético e a injeção não afetaram as propriedades térmicas dos compósitos. A temperatura de transição vítrea (Tg) medida por DMA não foi afetada pela introdução dos reforços. Porém, quando os compósitos foram submetidos à exposição a radiação UV os valores da Tg dos compósitos foram aumentados. As propriedades mecânicas avaliadas no presente trabalho não sofreram alterações ou ganhos significativos com a introdução dos reforços nos compósitos, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / In this work is presented the production via kinetic term mixing and injection of polypropylene composites reinforced with both delignified and enzymatic hydrolyzed residue bagasse from sugarcane, at different concentrations (5%, 10% and 25%, (w / w)). Polymeric composites were characterized via mechanical tests of tensile, three points bending flexural and Izod impact. Furthermore, tests for determining the thermal properties were done (melting and crystallization temperatures by differential scanning calorimetry (DSC), temperature of degradation by thermogravimetric analysis (TGA) and glass transition temperature (Tg) by dynamic mechanical (DMA)). Analyses of Fourier transform infra-red spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) were done for the composites. After this, the polymeric composites were subjected to conditioning in the ultraviolet radiation camera (UV) to evaluate the wheathering influence on the mechanical and thermal properties. FTIR results showed the presence of interface between the matrix (PP) and lignocellulosic materials. DSC and TGA analyzes showed that the melting temperatures of crystallization and thermal degradation are within the values reported on literature, indicating that the kinetic term processing and injection did not affect the thermal properties of the composites. Tg was not affected by the introduction of reinforcement agents. However, when the composites were subjected to exposure to UV radiation, the values of Tg of the composites were increased. The mechanical properties evaluated in this study did not change or significant gains with the introduction of reinforcements in composites, however, when exposed to UV radiation for conditioning such properties suffered less significant reductions when compared with the samples of the polypropylene

Neste trabalho foram caracterizadas cinco blendas de reator de diferentes composições de PP/EPR/PE de diferentes composições, obtidas através de sistema catalítico Ziegler-Natta, as quais foram fornecidas pela Braskem S.A. A composição das blendas foi determinada e estudada correlacionando-as com as concentrações de eteno e propeno utilizadas no processo de polimerização. Para determinação da composição das blendas foram utilizadas as técnicas de fracionamento em xileno e fracionamento por eluição com gradiente de temperatura (P-TREF) aliadas às técnicas de viscosidade intrínseca, FT-IR e DSC. Cada amostra foi fracionada de acordo com sua composição química, e as frações caracterizadas individualmente. Através da técnica de P-TREF e fracionamento em xileno foi possível quantificar e caracterizar cada componente da blenda. Os resultados da caracterização mostraram que as blendas de reator estudadas são compostas de homopolímero de polipropileno, borracha etileno-propileno e copolímero de etileno-propeno. O estudo realizado por DSC mostrou a provável influência da borracha no comportamento térmico do PP. Além disso, foi observado que com o aumento no teor de borracha a velocidade de crescimento linear dos esferulitos de PP diminui. As propriedades das blendas foram avaliadas por DMA, por módulo de flexão e pela resistência ao impacto IZOD. Foi observada uma miscibilidade parcial do polietileno com a borracha nas blendas contendo teores de PE em torno de 7 e 11% m/m. A influência da quantidade de PE também foi observada na morfologia das blendas. Além da quantidade de PE, também foi observado que a morfologia das blendas é influenciada pela relação de viscosidades entre a borracha e a fração cristalina da blenda. As diferenças na composição e morfologia influenciam as propriedades de impacto, sendo que blendas com maior teor de borracha e com partículas de borracha dispersas na matriz de PP levam à obtenção de materiais com alta resistência a impacto a baixas temperaturas. / In this work five PP/EPR/PE reactor-made-blends of different compositions, were characterized. These blends were obtained through the Ziegler-Natta catalytic system and supplied by Braskem S.A. The blends composition was determined and correlated with the conditions of the polymerization process. The fractionation in xylene and temperature rising elution fractionation (P-TREF), all combined with intrinsic viscosity technique, FT-IR and DSC analysis, were used for structural characterization. Each sample was fractionated according to its composition, and the fractions were individually characterized. Through the P-TREF and xylene fractionation it was possible to quantify and characterize each component of the blends. The results show that polypropylene homopolymer, ethylene-propylene rubber and ethylene-propylene crystalline copolymer constitute these reactor-made-blends. The DSC results show the probable influence of rubber in the thermal behavior of PP. It was also observed that the linear spherulite growth rate of PP decreases with the increase of the rubber content. The DMA analysis, flexile moduli and impact resistance (IZOD) were used to evaluate the properties of the blends. The partil miscibility between the PE and EPR was observed in blends with PE content around 7 and 11 wt%. The influence of PE content on the morphology was also observed. It was also observed that the morphology of the blends was influenced by the viscosity ratio of EPR to crystalline fraction of the blend. The differences in composition and morphology of the blends influence the impact properties. Blends with high EPR content and particles disperse in the pp matrix show high impact resistance at low temperature.

Neste trabalho, foram utilizados catalisadores do tipo MgCl2-DIBP/TiCl4/AlR3/Doador de Elétrons Externo (DE) e MgCl2/TiCl4/AlR3/DE na polimerização de propileno e etileno .Os catalisadores foram analisados por Espetroscopia Fotoeletrônica de Raios-X (XPS) e Espectroscopia de Estrutura Fina Estendida de Absorção de Raios-X (EXAFS). Para caracterização estrutural dos polímeros sintetizados, utilizou-se a técnica de fracionamento por eluição com gradiente de temperatura (TREF), fracionamento por cristalização em solução (CRYSTAF) e 13C-NMR aliadas a outras técnicas de caracterização como GPC e FT-IR. Os resultados obtidos correlacionam as mudanças na estrutura química e eletrônica das espécies ativas com as propriedades microestruturais e estruturais dos polímeros sintetizados. Conclui-se que a utilização doador de elétrons interno, de diferentes doadores de elétrons externos e alquilalumínios, geram modificações no caráter catiônico do centro metálico e alteram as distâncias de ligação deste aos visinhos mais próximos, especialmente o Cl. Essas mudanças de ordem eletrônica e estrutural, geram polímeros com diferentes caraterísticas em termos de composição química e peso molecular. Foi formulada uma proposta de correlação entre essas modificações e a estrutura dos polímeros gerados. / In this work, two catalysts based on MgCl2-DIBP/TiCl4/AlR3/External electron Donor (ED) and MgCl2/TiCl4/AlR3/DE have been used for propylene and ethylene polymerisations. The catalysts were analyzed by X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Extended XRay Absorption Fine Structure (EXAFS). For the structural characterization of polymers, Temperature Rising Elution Fractionation (TREF), Crystallization Fractionation (CRYSTAF) and 13C-NMR were used in combination with other advanced techniques like GPC e FT-IR. The results obtained correlate the changes in the chemical and electronic structures of the active species with micro structural and structural changes of the polymers. It has been concluded that the used of internal electron donors, different external electron donors, and alkylaluminum, generate a modification in the cationic character of active center with changes in the bond distances of the nearest neighbors of the titanium, especially the Cl. These electronic and structural changes in the catalysts generate polymers with different chemical and molecular weight distributions. A correlation has been formulated between these changes and the structure of the polymers.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4608.pdf: 10448358 bytes, checksum: 0c45c582fdd3285a7bd29d94b6858f3c (MD5) Previous issue date: 2012-08-30 / O polipropileno (PP) e o polietileno (PE) são amplamente utilizados no mercado de embalagens flexíveis na forma individualizada de filmes monocamada ou co-extrudados multicamadas. Misturas de PP e PE em filmes co-extrudados tem apresentado resultados de pouca aplicação comercial devido a problemas de adesão. Neste estudo foram produzidos filmes com três camadas co-extrudados tubulares soprados com fluxo ascendente e resfriamento por ar. Estes apresentam espessura total de 50mm, sendo que as camadas externas são compostas de copolímeros de etileno-octeno metalocêno (m-PE) para garantir a soldabilidade do filme. A camada coextrudada central, dita estrutural, foi produzida com misturas ricas de polipropileno homopolímero com copolímeros de etileno-octeno via metalocêno (m-PE e POP) e Ziegler-Natta (U-PE). Estes filmes foram caracterizados com relação as suas propriedades mecânicas, térmica, ótica e morfológica. Com base nestes resultados foi proposto um modelo morfológico para a camada central, onde a fase matriz de PP forma estruturas cristalinas do tipo shish kebab e a fase dispersa e as camadas externas formam cristalitos lamelares fragmentados e pequenos esferulitos. A cristalização epitaxial dos copolímeros de polietileno sobre os shishes do polipropileno provê a boa adesão entre as camadas externa-interna da estrutura multi-camada. A estrutura central formada com fase dispersa de m-PE e U-PE apresentaram comportamentos mecânicos similares sendo estes maximizados na concentração de 30%. Por outro lado quando a fase dispersa da camada central é formada por POP a Tg e Tm do polipropileno matriz são reduzidas, função da compatibilidade entre fase matriz e fase dispersa, gerando pequenas estruturas do tipo shish kekab, com baixa cristalinidade. O conjunto de tais características morfológicas garantem um equilíbrio de propriedades termo-mecânicas, necessárias em uma embalagem flexível de alto desempenho. / Polypropylene (PP) and polyethylene (PE) are widely used in the flexible packaging market individually as mono or multilayer films. Blending PP and PE in coextruded films has shown limited commercial applications due to the poor adhesion. On this work we made three layer coextruded blown films with ascendant flow and air cooling. The thicknesses were kept constant at 50m, having the external layers made of metallocene ethylene-octene copolymers (m-PE) to provide sealability. The internal layer (structural) was produced with rich blends of polypropylene homopolymer and ethylene-octene copolymers made by metallocene (m-PE and POP) and by Ziegler-Natta (U-PE) catalytic systems. These films were characterized by their mechanical, thermal, optical and morphological properties. Based on the results it is proposed a morphological model of the core layer, in which the matrix phase of PP has a shish kebab crystalline structure, and the disperse phase and the external layers composed by fragmented lamellar crystallites blended with small spherulites. The epitaxial crystallization of the polyethylene copolymer on the shishes of the polypropylene allows good adhesion between the external and internal layers of the multilayered structure. The internal structure formed with the dispersed phase of m-PE and U-PE has shown similar mechanical behavior with better properties at the concentration of 30%.On the other hand, when the dispersed phase of the internal layer is POP elastomer, the Tg and Tm of the matrix PP decrease due the compatibility between the matrix and the dispersed phase, generating shish kebab structures with lower crystallinity. These morphological characteristics guarantee a balanced film regarding the thermomechanical properties, in order to achieve a high performance flexible packaging.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2660.pdf: 1958461 bytes, checksum: 670bf7124fa72c942e745a23758ff5bb (MD5) Previous issue date: 2009-08-03 / Polypropylene has become widely used in fiber and filament applications; most part of these applications use colorful pigments to satisfy aesthetic necessities, communication, identification and others. To achieve the effect of the needed color it is necessary that the pigment has been well dispersed and distribute in the polymer. The appropriate dispersion is usually achieve with the combination of several mechanisms, that can occur at the same time during the mixture operation, such as: initial wetting, size reduction of the pigments, amount of aggregates and agglomerates, intimate wetting, particle uniform distribution in the medium and stabilization of the particles to avoid re-agglomeration. In this work the dispersion of two different organic pigments based on cupper phthalocianine (Pigment Blue 15) and betaoxynaphthoic acid (Pigment Red 48) in polypropylene resin with different humectants systems was studied. The characteristics of each formulation component, the determination of maximum pigment loading in polymer melts based on the CPVC (Critical Pigment Volume Concentration) concept, the ideal conditions of processing in static mixer and co-rotating twin screw extruder and the dispersion were evaluated by tint strength, filter pressure value and scanning electron microscopy. The results showed that there is an optimum humectant for each kind of pigment. The best results were obtained with the red pigment and the oxidized polyethylene wax, in which the filter pressure value was below 2 bar/g. The results for the blue pigment were not satisfactory. / O polipropileno tem ampla aplicação na produção de fibras e filamentos e, na maioria das vezes costuma-se utilizar pigmentos coloridos para satisfazer as necessidades estéticas, comunicação, identificação, dentre outras. Para alcançar o efeito da cor desejado, é necessário que o pigmento esteja bem disperso e distribuído no polímero. A dispersão adequada é atingida por meio da combinação de vários mecanismos, que podem ocorrer simultaneamente durante a operação de mistura, sendo eles: umectação inicial, redução de tamanho dos agregados e/ou aglomerados de pigmentos, umectação total das partículas reduzidas, distribuição das partículas uniformemente no meio e estabilização das mesmas para evitar a reaglomeração. Neste trabalho foi estudada a dispersão de dois tipos de pigmentos orgânicos a base de ftalocianina de cobre (Pigment Blue 15) e a base de ácido beta-oxinaftólico (Pigment Red 48) em resina de polipropileno em diferentes meios. Foram avaliadas as características de cada componente da formulação, a quantidade máxima de pigmento orgânico que pode ser incorporado na resina utilizando como base o conceito de CPVC (concentração volumétrica crítica de pigmento), as condições ideais de processamento em misturador estático e em extrusora dupla rosca co-rotacional e a dispersão, a qual foi avaliada por meio do poder tintorial, valor de pressão de filtro e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que existe um dispersante adequado para cada tipo de pigmento, sendo que os melhores resultados foram obtidos para o pigmento vermelho com a cera de polietileno oxidada onde o valor de pressão de filtro foi abaixo de 2 bar/g. Os resultados obtidos com o pigmento azul não foram satisfatórios.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5109.pdf: 4283744 bytes, checksum: 408302378e18ddc95ba19b710ebac788 (MD5) Previous issue date: 2012-12-07 / This research fits in the technological development area and is aimed to evaluate the effects of adding waste of rigid polyurethane foam in the polymeric compounds based on polypropylene. The results of this research will certainly contribute to finding a solution to the large volume of industrial wastes of rigid polyurethane foam that arise from the waste process of handling thermal insulation from the production of refrigerators and freezers. The analysis of the effects of adding scraps of rigid foam in polypropylene copolymer was made by evaluating the physical, mechanical and thermal properties of the compounds when compared to the behavior of neat polypropylene. Moreover, the technique of Scanning Electron Microscopy was used to observe the microstructure of the final compound. The rigid polyurethane foam, after grinding, was incorporated into polypropylene by blending on the twin extruder and then the granulated materials obtained were injected to obtain the samples. In general, the compounds showed good processability in the experimental phase and looked good as can be seen in the SEM micrographs. The mechanical properties showed that the incorporation of PUR in PP copolymers promoted a brittle behavior in the compounds decreasing the main mechanical properties tested. However, the addition of the compatibilizing agent used, PP-g-MA helped in improving these properties. The use of PUR in polypropylene compounds brought advantages in terms of reducing waste disposal and thus has economic and environmental advantages and also viability in applications where high mechanical strength is not required. / Este trabalho enquadra-se na área de Desenvolvimento Tecnológico e teve como principal objetivo avaliar os efeitos da adição de resíduos de espuma rígida de poliuretano em compostos poliméricos a base de polipropileno. Os resultados desta pesquisa certamente contribuirão para encontrar uma solução para o grande volume de rejeitos industriais da espuma rígida de poliuretano que surgem com resíduos de processo durante sua utilização como isolante térmico para refrigeradores e freezers. A análise dos efeitos da adição de rejeitos de espuma rígida de poliuretano (PUR) nos compostos poliméricos de polipropileno foi feita através da avaliação das propriedades físicas, mecânicas e térmicas dos compostos com e sem a adição do agente compatibilizante variando-se a porcentagem de PUR adicionada - 20%, 30% e 40% - do composto quando comparados ao comportamento do polipropileno puro. Além disso, a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura foi utilizada para observar a microestrutura do composto final. A espuma rígida de poliuretano, após a sua moagem, foi incorporada em polipropileno através de mistura em extrusora de dupla rosca e, em seguida os materiais granulados obtidos foram injetados para obtenção dos corpos de prova. Em geral os compostos apresentaram uma boa processabilidade na etapa experimental e uma boa distribuição dos componentes. As propriedades mecânicas mostraram que a incorporação de PUR em copolímeros de PP promoveu uma maior fragilidade nos compostos diminuindo as principais propriedades mecânicas testadas. Entretanto, a adição do agente compatibilizante utilizado, PP-g-MA promoveu uma melhora significativa nessas propriedades melhorando a adesão interfacial entre os materiais e promovendo, por exemplo, um aumento significativo nos valores de HDT promovendo assim um aumento na resistência térmica destes compostos viabilizando a sua utilização em diversas aplicações.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6196.pdf: 3158389 bytes, checksum: ecb1f1518baa3ec332ed2c07679038a2 (MD5) Previous issue date: 2014-07-25 / The application of polymeric fibers as reinforcement in cement based composites is a highly developed technology in various applications in construction. The use of polypropylene fibers have been widely used, but with some technological limitations, mainly because of them present low interaction with the cement matrix when compared with other polymeric fibers. For this work, we sought to evaluate polypropylene fibers doped with surface modifiers, with emphasis on mechanical and microstructural characteristics of composites. Different amounts of fiber with and without surface modifying additives in matrices of Portland cement mortar after 35 days of age were evaluated. The physic-chemical interactions of the fiber with the matrix were evaluated by pullout tests and through reviews of scanning electron microscopy. Some specimens were subjected to accelerated aging tests and these samples were analyzed by electron microscopy to observe the behavior of the interaction of the fiber with the additive, but also for assessing the behavior of the fiber with the matrix after exposure to aging. The results obtained by the mechanical resistance measures uniaxial compression and scanning electron microscopy showed that a mechanical reinforcement occurs independent of incorporation of additives in fiber to additions of 1.2 kg/m3. On the other hand, the surface-treated fiber exhibited higher degree of adhesion to the matrix. / A aplicação de fibras poliméricas como reforço em compósitos de matriz cimentícia é uma tecnologia bastante desenvolvida em diversas aplicações em construção civil. A utilização de fibras de polipropileno tem sido bastante utilizada, porém com algumas limitações tecnológicas, principalmente pelo fato delas apresentarem baixa interação com a matriz cimentícia, quando comparadas com outras fibras poliméricas. Para este trabalho, buscou-se a avaliação de fibras de polipropileno aditivadas com modificadores de superfície, com ênfase nas características mecânicas e microestruturais dos compósitos. Foram avaliados diferentes teores de fibras sem e com aditivos modificadores de superfície em matrizes de cimento Portland e argamassas após 35 dias de idade. As interações físico-químicas da fibra com a matriz foram avaliadas através de ensaios de pullout e através de avaliações de microscopia eletrônica de varredura. Alguns corpos de prova foram submetidos a ensaios de envelhecimento acelerado e estas amostras foram analisadas por microscópio eletrônico para observação do comportamento da interação da fibra com o aditivo, como também para a avaliação do comportamento da fibra com a matriz após a exposição ao envelhecimento. Os resultados obtidos por medidas de resistência mecânica à compressão uniaxial e microscopia eletrônica de varredura mostraram que ocorre um reforço mecânico independente da incorporação de aditivos na fibra até adições de 1,2 kg/m3. Por outro lado, as fibras tratadas superficialmente apresentaram maior grau de aderência com a matriz.

Orientadora : Profª. Drª. Thais Helena Sydenstricker Flores-Sahagun / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 30/10/2017 / Inclui referências : fls. 129-137 / Resumo: Os compósitos plástico-madeira (WPC), por permitirem o uso de matérias-primas reutilizadas em sua composição, são materiais bastante valorizados do ponto de vista ambiental e econômico. Dessa forma, eles têm sido amplamente estudados e desenvolvidos, e a sua produção e consumo têm experimentado um aumento expressivo nos últimos anos. Entretanto, dentro de um contexto de crescente preocupação com a redução e também a reutilização dos resíduos gerados pela atividade produtiva, torna-se necessário discutir também a possibilidade da reciclagem após o final da vida-útil dos produtos manufaturados a partir destes compósitos. O presente trabalho, então, tem como objetivo avaliar a influência do reprocessamento sobre as propriedades de compósitos de matriz de polipropileno (PP), polímero de baixo custo, reforçados por serragem de Pinus, um resíduo comum de indústrias madeireiras presente em grande quantidade no estado do Paraná. Tendo em vista a incompatibilidade entre as poliolefinas, materiais apolares, e a madeira, material polar, faz-se necessário o uso de um agente compatibilizante, o qual possibilita uma melhor adesão na interface fibra/matriz o que, por conseguinte, resulta em melhores propriedades mecânicas no material. Sendo assim, a primeira etapa deste trabalho consistiu na seleção de um compatibilizante do tipo polipropileno maleatado (PPMA) desenvolvido previamente em laboratório e que, testado em trabalhos anteriores, acarretou nas melhores propriedades mecânicas nos compósitos finais. A seguir, foram preparados por extrusão em duas etapas (recobrimento da serragem e preparação do compósito) quatro diferentes tipos de compósitos, os quais foram submetidos a seis ciclos de reprocessamento pela mesma extrusora monorosca usada na etapa de preparação. Os compósitos tinham os teores de 20 e 30% de serragem, em peso, e foram produzidos com e sem a adição de 10% em peso do compatibilizante selecionado, o qual foi preparado por extrusão reativa. Para que fossem avaliadas as alterações nas propriedades mecânicas devido aos ciclos de reprocessamento, ensaios de tensão, flexão e impacto foram realizados em corpos de prova produzidos por prensagem a quente, referentes aos compósitos virgens, e reprocessados três e seis vezes. As superfícies de fratura de corpos de prova testados nos ensaios de tração foram examinadas através de imagens geradas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi investigada também a estabilidade térmica dos compósitos por análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), e ensaios de difração de raios X foram realizados para que fossem obtidas mais informações a respeito da cristalinidade do polímero da matriz. A influência dos ciclos de reprocessamento sobre os materiais também foi discutida em termos de absorção de água, densidade, dispersão e adesão das partículas de madeira na matriz polimérica, além de outras características como a coloração e a viscosidade dos compósitos virgens e reprocessados. Foi verificado que os materiais reprocessados apresentaram uma melhor dispersão das fibras na matriz, o que resultou no aumento da resistência à tração e à flexão, e na redução da quantidade de água absorvida pelos compósitos reprocessados em comparação aos materiais no estado virgem. Palavras-chave: Polipropileno. Serragem. Compósitos Plástico-Madeira. PPMA. Reprocessamento. / Abstract: The wood-plastic composites (WPC) are highly valued materials from an environmental and economic point of view, once they allow reused raw materials in their composition. Therefore they have been widely studied and developed, and their production and consumption have experienced a significant increase in recent years. However, within a context of increasing concern about the reduction and reuse of the waste produced by the industrial activity, it is necessary to discuss the possibility of recycling the products manufactured from these composites after the end of their useful life. Thus, the present work aims to evaluate the influence of reprocessing cycles on the properties of polypropylene (PP) matrix composites, a low cost polymer reinforced by sawdust of Pinus elliottii, a common residue of wood industries largely available in the state of Paraná. Due to the incompatibility between polyolefins, nonpolar materials, and wood, a polar material, it became necessary the use of a compatibilizer, which enables better adhesion between sawdust and the polymeric matrix which, therefore, results in better mechanical properties of the material. Thus, the first step of this work consisted in the selection of a domestic compatibilizer maleated polypropylene (MAPP) previously developed in laboratory by reactive extrusion and which, tested in previous works, had the best mechanical properties in the final composites. Thereafter, four different types of composites compounded by a two-step extrusion (sawdust coating and virgin composite compunding) were prepared and then submitted up to six reprocessing cycles in the same single-screw extruder used in the compounding. The composites had the contents of 20 wt% and 30 wt% of sawdust, and were compounded with and without the presence of 10 wt% of the selected compatibilizer, produced by reactive extrusion. To evaluate the changes in the mechanical properties due to the reprocessing cycles, tensile, flexural and impact tests were carried out in specimens prepared by compression molding of both virgin and three and six times reprocessed composites. The fractured surfaces of chosen tensile tested specimens were examined by Scanning Electron Microscopy (SEM). Thermal stability of the composites was investigated by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), and X-ray diffraction analysis were performed to obtain more information about the crystallinity of the matrix polymer. The influence of reprocessing cycles on materials were also discussed in terms of water absorption, density, dispersion and adhesion of the wood particles in the polymeric matrix, and also, other characteristics such as color and viscosity for both virgin and reprocessed composites. It was noticed that the reprocessed materials presented a better dispersion of the fibers in the matrix, which resulted in the increase in tensile and flexural strength, and in the reduction of the amount of water absorbed by the reprocessed composites in comparison to the virgin materials. Keywords: Polypropylene. Sawdust. Wood-Plastic Composites. MAPP. Reprocessing.

Neste trabalho, a modificação superficial do polipropileno (PP) por imersão em plasma de baixa energia foi investigada. Fazendo-se uso de uma tela ativa de aço inox revestida com carbono, a qual previne o desbaste sofrido pela mesma durante o tratamento e a contaminação da amostra com ferro, as propriedades físico-químicas superficiais do polipropileno puderam ser eficientemente moduladas pela incorporação e formação de grupos funcionais contendo nitrogênio e oxigênio induzidos pela ação do plasma. A concentração desses elementos dependeu da fonte utilizada para excitação do plasma. Novas ligações químicas como C-O, C-N e C=O/O=C-O/N-C=O além das ligações C-C da estrutura do PP foram identificadas na região próxima da superfície através de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e espectroscopia de reflexão total atenuada na região do infravermelho (ATR-IR). A inserção de tais estruturas polares foi confirmada por uma diminuição substancial do ângulo de contato da água sobre a superfície após o tratamento por plasma. As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram que enquanto a utilização da fonte DC para excitação do plasma não ocasionou maiores mudanças na morfologia quando comparada com a amostra antes do tratamento, o uso da fonte pulsada para excitação do plasma conduziu consistentemente à formação de trincas na superfície. A substituição do material da gaiola catódica por grafite surpreendentemente levou a formação de um filme duplex composto por uma camada superior de carbono puro e uma camada inferior de nitreto de carbono estequiométrico (CNx). O mecanismo de deposição deste filme envolve o "sputtering" de átomos de carbono da estrutura de gaiola, os quais subseqüentemente se depositam na superfície e reagem com as espécies de nitrogênio presentes no plasma. Portanto, este é um método simples e original que permite a preparação de filmes de CNx em amostras sensíveis a ação da temperatura, como é o caso da maioria dos polímeros. As abordagens experimentais utilizadas neste trabalho mostraram um aumento significativo na dureza da superfície do polímero. Tal efeito sobre as propriedades mecânicas variou em função do método de excitação do plasma, do tempo de exposição e do material da gaiola catódica. Em particular, um efeito sinérgico foi observado para as amostras com a superfície modificada por plasma e recoberta com uma camada de nitreto de carbono. A metodologia desenvolvida neste estudo pode ser considerada uma ferramenta economicamente atrativa e ecologicamente viável para modificação da superfície de polímeros. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-23T18:37:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Alan P Kauling.pdf: 2823887 bytes, checksum: 5dfbbc7d7ccb010a34025932fa89a5bd (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-23T18:37:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Alan P Kauling.pdf: 2823887 bytes, checksum: 5dfbbc7d7ccb010a34025932fa89a5bd (MD5) / The use of low energy plasma immersion with active screen as a convenient approach for polypropylene (PP) surface modification is described in this work. Employing a stainless steel cathodic cage coated with carbon in order to prevent the sputtering of iron from the grid and its deposition onto the polymer sample, the physical chemical properties of PP surface could be effectively functionalized through the plasma-induced incorporation/formation of nitrogen- and oxygen-containing species. The areal densities of these elements depended on the plasma excitation source. Newly formed C-O, C-N, and C=O/O=C-O/N-C=O bonds along with C-C linkages from the PP backbone were identified at the near surface region of the specimens by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-IR). The insertion of such polar reactive functionalities was further confirmed by a substantial decrease in the water contact angle upon plasma treatment. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed that while no major changes in the morphology occur upon DC plasma treatments as compared to untreated samples, the use of pulsed plasma consistently leads to the formation of cracks at the surface. The replacement of the cathodic cage material by graphite surprisingly led to the formation of duplex films composed of a top layer of pure carbon a bottom layer of stoichiometric carbon nitride (CNx). The deposition mechanism involves the sputtering of carbon atoms from the cage structure, which subsequently deposit on the surface and react with nitrogen species present in the plasma. Therefore, this is a very simple and original method that allows for the preparation of CNx films on temperature-sensitive samples, as is the case of most polymers. All the experimental approaches undertaken in this work were found to improve remarkably the hardness of the polymer surface to an extent that depended on the plasma excitation method, exposure time and cathodic cage material. In particular, a synergic effect was observed for specimens containing a plasma-modified surface covered by a carbon nitrided layer. The herein reported approach is an attractive tool for environmental friendly, cost-effective surface engineering of novel polymeric materials.

Neste trabalho foi realizado uma avaliação das propriedades térmicas e mecânicas dos compósitos de PP/PP-g-AM com 5% e 10% m/m das nanocargas MMT-Na+, MMT-15A, MMT-30B, CaCO3 e CaCO3-AE, preparados em extrusora de dupla rosca co-rotante com configuração de L/D 32 para elencar três nanocargas com melhor desempenho nestas propriedades. Posteriormente foram processados compósitos de PP/PP-g-AM com 10% m/m das nanocargas MMT-Na+, MMT-15A e CaCO3 com a configuração de L/D 46 processadas uma e três vezes para avaliar a influência do processamento nas propriedades mecânicas, térmicas, morfológicas, reológicas e termomecânicas. Nos compósitos de PP com nanocargas preparados com L/D 32, os resultados demonstraram que a adição do agente compatibilizante PP-g-AM provoca alterações nas propriedades mecânicas, indicando que os compósitos de PP compatibilizados apresentaram resultados superiores nestas propriedades em relação aos compósitos de PP não compatibilizados. Nos compósitos de PP com as nanocargas MMT-Na+, MMT-15A e o CaCO3 preparados na configuração L/D 32 apresentaram os resultados mais significativos nas análises das propriedades mecânicas e térmicas quando incorporadas em 10% m/m ao PP/PP-g-AM, sendo utilizadas para análise da variação das condições de processamento. Posteriormente foi realizado o estudo do efeito do tipo de configuração da rosca (L/D 46) e de nanocarga nos compósitos de PP/PP-g-AM. Estes compósitos foram caracterizados pelas suas propriedades mecânicas, propriedades térmicas, morfologia, reologicas e termomecânicas. A análise das propriedades mecânicas dos compósitos processados com a configuração L/D 46 uma e três vezes apresentou uma redução nas propriedades mecânicas em comparação com os compósitos processados com configuração L/D 32, ficando com valores próximos ao do PP puro. Este resultado indicou que a variação da configuração L/D no processamento proporcionou a degradação da matriz polimérica, evidenciada nos ensaios de reologia, onde houve um aumento da fluidez dos compósitos e uma redução na viscosidade complexa. As análises de MET mostraram que a argila MMT-15A incorporada de 10% m/m ao PP/PP-g-AM apresentou formação de tactóides intercalados e fase esfoliada no processamento com L/D 32. A análise das propriedades discutidas neste trabalho indicou que a argila MMT-15A apresenta a melhor adesão e dispersão na matriz de polipropileno. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-08-12T17:55:06Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Leandro Soares de Lima.pdf: 3194982 bytes, checksum: 3979198068c0c31fd2c896803cf04888 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-12T17:55:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Leandro Soares de Lima.pdf: 3194982 bytes, checksum: 3979198068c0c31fd2c896803cf04888 (MD5) / In this work an evaluation of the thermal and mechanical properties of PP/PP-g-MA composites with 5 and 10 wt% of MMT-Na+, MMT-15A, MMT-30B, CaCO3 and CaCO3-AE nanofillers was performed. Composites were prepared in a co-rotating, double-screw extruder configured at L/D ratio 32 to specify three nanofillers of best performance. Thereafter PP/PP-g-MA composites with 10 wt% of MMT-Na +, MMT-15A and CaCO3 nanofillers at L/D ratio 46 were processed one and three times in order to evaluate the influence of processing on the mechanical, thermal, morphological, rheological and thermo- mechanical properties. For PP nanocomposites with nanofillers prepared at L/D ratio 32, results demonstrate that the addition of the compatibilizing agent PP-g-MA changes the mechanical properties, indicating that for these properties, the results obtained for the compatibilized PP composites are improved in relation to those obtained for the non-compatibilized samples. PP composites with MMT-Na+, MMT-15A and CaCO3 nanofillers prepared at L/D ratio 32 configuration had the most relevant results obtained for mechanical and thermal properties when these nanofillers were incorporated in the amount of 10% m/m to PP/PP-g-MA, so they were used in the analysis of the variation of the processing conditions. The effect of the screw configuration L/D ratio 46 and of nanofiller in PP/PP-g-MA composites was also studied. These composites were characterized by their mechanical, thermal, morphological, rheological and thermo-mechanical properties. Analysis of the mechanical properties of the composites processed at L/D 46 ratio one and three times showed to reduced values when compared to the composites processed at the configuration L/D 32 the figures being close to those of neat PP. These data reveals that by varying the L/D ratio configuration during processing the polymer matrix is degraded, as evidenced by rheology tests, a flow increase and reduction in complex viscosity being observed in the composites. TEM analyses have shown that 10 wt% MMT-15A clay incorporated to PP/PP-g-MA formed intercalated tactoids and exfoliated phase during processing at L/D ratio 32. Analysis of the properties discussed in this work indicated that MMT-15A clay has the best adhesion and dispersion in the polypropylene matrix.