Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-14T16:29:55Z No. of bitstreams: 1 DissGJSC.pdf: 5115655 bytes, checksum: b85ad591fc98f5943430a5802651d8be (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:51:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGJSC.pdf: 5115655 bytes, checksum: b85ad591fc98f5943430a5802651d8be (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:52:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGJSC.pdf: 5115655 bytes, checksum: b85ad591fc98f5943430a5802651d8be (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T13:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissGJSC.pdf: 5115655 bytes, checksum: b85ad591fc98f5943430a5802651d8be (MD5) Previous issue date: 2010-05-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / This project aims the toughening of a high performance thermoplastic polyphthalamide (PPA). PPA resins is a good choice for special applications where the conditions are more severe than the ones an engineering thermoplastic can handle. In this study it was prepared two different types of PPA composites through the mixture of PPA and the elastomeric component and the nanoparticles of the mineral filler. The thermoplastic elastomer that was used is the block copolymer SEBS (styrene- ethylene/butylene-styrene), grafted with maleic anhydride and the mineral filler to be used is the nanosized calcium carbonate filler surface treated with stearic acid. The main emphasis of the study is to study the effects of incorporation of organic and inorganic additives in the toughening mechanisms, in the mechanical properties (especially impact strength) and in the structure of the PPA matrix and relationship between them. The mixture of the seventeen composition was done into a twin screw extruder. The inorganic nanoparticles of calcium carbonate did not alter significantly the properties of impact resistance, while the incorporation of SEBS obtained an increase up to ten times compared to pure PPA. However, the presence of rubber phase resulted in reduced stiffness of the system, which did not occurred in the nanocomposites, where such property has increased in value. Calcium carbonate in this system did not act as nucleating agent, and its incorporation decreased both the crystallization temperature as the degree of crystallinity. The presence of SEBS-g-MA in the blend PPA / SEBS promoted a decrease in particle size, which resulted in better mechanical properties. / O objetivo principal deste trabalho foi a tenacificação de um termoplástico de alto desempenho, a poli(ftalamida) (PPA) através da adição de componentes rígidos e elastoméricos. As resinas de PPA utilizadas neste trabalho são uma interessante opção para aplicações especiais onde as condições são mais severas que naquelas em que termoplásticos de engenharia podem atuar de forma satisfatória. O estudo consistiu na incorporação na resina de componente elastomérico, bem como de nanocarga inorgânica. O elastômero termoplástico utilizado foi o copolímero em bloco SEBS (estireno-etileno/butileno- estireno), enxertado com anidrido maleico, bem como o SEBS sem enxertia. Já a carga mineral foi o carbonato de cálcio nanoparticulado (tratado superficialmente com ácido esteárico). A ênfase principal do trabalho consistiu na comparação dos efeitos separados do componente orgânico e do inorgânico nas propriedades mecânicas, principalmente resistência ao impacto, e na morfologia dos sistemas, bem como a relação entre eles. As incorporações foram feitas em uma extrusora dupla rosca, totalizando dezessete composições. A nanocarga inorgânica de carbonato de cálcio não alterou significativamente as propriedades de resistência ao impacto, enquanto que com a incorporação dos elastômeros SEBS e SEBS-g-MA obteve-se aumento de até dez vezes em relação ao PPA puro. Porém, a presença da fase borrachosa acarretou em diminuição da rigidez do sistema, fato que não ocorreu nos nanocompósitos, onde tal propriedade sofreu aumento de valor. O carbonato de cálcio neste sistema não atuou como agente nucleante, sendo que sua incorporação diminuiu tanto a temperatura de cristalização quanto o grau de cristalinidade. A presença de SEBS-g-MA na blenda PPA/SEBS promoveu diminuição do tamanho de partícula, o que se traduziu em melhores propriedades mecânicas.

Submitted by RENATO CARVALHO RESENDE (htc.renato@gmail.com) on 2017-03-30T23:23:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado Renato Carvalho Resende.pdf: 9175175 bytes, checksum: 3d504c6ae855f8c5ee734700afd5a7cc (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-04-06T14:17:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 resende_rc_me_bauru.pdf: 9175175 bytes, checksum: 3d504c6ae855f8c5ee734700afd5a7cc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T14:17:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 resende_rc_me_bauru.pdf: 9175175 bytes, checksum: 3d504c6ae855f8c5ee734700afd5a7cc (MD5) Previous issue date: 2017-03-06 / Os elastômeros termoplásticos (TPE) têm sido bastante empregados em substituição às borrachas tradicionais, por terem custo reduzido de matéria prima, facilidade no processamento e serem recicláveis. Apresentam propriedades mecânicas semelhantes, porém quando utilizados em componentes de vedação apresentam limitada resistência à corrosão em água clorada. Assim, o desenvolvimento de tratamento superficial que não modifique as características originais, mas tornem o material mais resistente são desejáveis. Para tanto, este trabalho pretende desenvolver uma metodologia a plasma para melhorar esse quesito. O elastômero termoplástico de copoliéster (COPE) foi escolhido por ser o mais empregado em componentes de vedação. O tratamento a plasma de baixa pressão com hexafluoreto de enxofre (SF6) foi empregado visando tornar a superfície do COPE hidrofóbica através da incorporação de grupos fluorados. A implantação iônica por imersão em plasmas (IIIP) de argônio foi utilizada para criar uma camada superficial mais coesa e entrelaçada, além da possibilidade de torná-la hidrofóbica após envelhecimento. Para o tratamento com SF6, os parâmetros de excitação do plasma (12 Pa e 80 W) foram mantidos, variando-se o tempo do tratamento entre 2 e 180 minutos de modo a encontrar uma condição ótima para esse processo. Para a IIIP de Ar os parâmetros de excitação do plasma (5 Pa e 60 min) foram mantidos e a potência da radiofrequência foi variada entre 10 e 150 W. A energia de superfície e ângulo de contato foram obtidos pelo método da gota séssil em um goniômetro automatizado. A morfologia da superfície foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). Espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) foram utilizadas para análises da composição química e estrutura molecular. Corrosão por plasma de O2 e imersão em água clorada foram utilizados para avaliar a resistência antes e após os tratamentos a plasma. Os resultados mostram que as amostras tratadas por 90, 120 e 180 minutos em plasmas de SF6 tornam-se hidrofóbica, mesmo após o envelhecimento, apresentando incorporação de flúor, alterando assim a composição química e morfológica da superfície do COPE. Melhorias substanciais foram observadas nessas amostras após os ensaios de corrosão, indicando que um aumento na vida útil do material em situações reais de uso possam ter sido alcançadas. A IIIP de Ar tornou as amostras inicialmente mais hidrofílicas do que a amostra como-recebida, porém após a ação do tempo, algumas amostras permaneceram hidrofóbicas enquanto outras amostras retornaram à condição inicial. Apesar da hidrofobicidade não ter sido alcançada em todas as amostras, alterações na rugosidade e na morfologia foram verificadas, principalmente nas amostras tratada com 100 W de potência do plasma, ocasionando em melhora na resistência do COPE à água clorada. Essa melhora na resistência é atribuída ao aumento da conectividade da estrutura pelo estabelecimento de reticulações geradas pelo processo de IIIP, densificando o material tornando a permeação de íons da solução mais difícil. / Thermoplastic elastomers have been widely used in substitution for conventional rubber, given that the feedstock is cheaper, easier to process and recyclable. Its mechanical properties are similar, but when applied to sealing components its resistance is limited due to the chlorine present in water, therefore, it is interesting to develop a surface treatment that do not alter the original characteristics, but make the material more robust. To achieve such result, we chose to submit the copolyester thermoplastic elastomer (COPE) to plasma. This material was naturally chosen, once it is widely used for sealing purposes in this specific industry. By using low pressure plasma with sulfur hexafluoride, we expect to alter COPEs surface by incorporating fluorine groups, thus making it hydrophobic. We also submitted the sample to a second treatment, by submersion to argon plasma, making the outer layer less defective and more entangled with aging, as observed in previous experiments. For SF6 treatment, the exiting plasma parameters (12Pa and 80W) were kept and the treatment time was varied between 2 to 180 minutes in order to find the optimal treatment time. For Argon IIIP, the plasma exciting parameters (5Pa and 60 min) were maintained, while the radio frequency variation was between 10 to 150W. Surface energy and contact angle were obtained by and automatic goniometer, through the sessile drop method. The surface's morphology was analyzed by electronic scanning microscope and atomic force microscopy. Dispersive energy spectroscopy and X-ray photoelectric spectroscopy were responsible for the chemical composition and molecular structure analyses the new surface's resistance was tested by O2 plasma corrosion and immersed in chlorinated water. Results show the samples treated for 90,120 and 180 minutes in SF6 plasma became hydrophobic, even after aging. The samples were substantially improved and its resistance prolonged its lifespan in conventional usage. Argon IIIP made the surface more hydrophilic. However, after time part of the material restored its original characteristics. Although hydrophobic it was not achieved, the roughness and morphology alteration (especially when treated with 100W of plasma) improved COPE'S resistance. The results are explained by the increase in the structure's ability to connect by the establishment of reticulate one generated by the IIP process, making the component denser and the ionic solution less permeable.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de elastômeros termoplásticos à base de PP/EPDM/argila organofílica. Foram utilizados como agentes interfaciais polipropileno e terpolímero de etileno-propileno-dieno ambos modificados com grupos anidrido maleico, PP-MA e EPDM-MA, respectivamente. Dois tipos de argila organofílica, que se diferenciam pela estrutura química do surfactante e conseqüentemente pela estabilidade térmica, foram empregados como carga inorgânica. Os nanocompósitos foram preparados pela técnica de intercalação por fusão em câmara interna de mistura e a incorporação da argila foi feita pela adição de masterbatches previamente preparados. Foram investigadas as propriedades de tração, reométricas e ainda a morfologia (cristalinidade e estrutura obtida) dos nanocompósitos a fim de estabelecer a influência do tipo e quantidade de argila organofílica e agente interfacial. Os resultados mostraram que a adição de agente interfacial melhorou a dispersão da argila organofílica na matriz de PP/EPDM, particularmente o PP-MA. Foram obtidos nanocompósitos com estruturas mistas intercaladas e esfoliadas, que resultaram em maiores valores de módulo de elasticidade e manutenção dos valores de deformação. As propriedades reométricas confirmaram o maior grau de dispersão da argila organofílica em nanocompósitos contendo PP-MA. Teores crescentes de argila reduziram a cristalinidade dos nanocompósitos, os quais quando reprocessados, mantiveram as características inerentes ao TPE de origem. Por fim, a estrutura do surfactante presente / In this work it was prepared nanocomposites based in PP/EPDM thermoplastic elastomer and organoclay. Maleinized polypropylene and ethylene-propylene-diene rubber, PP-MA and EPDM-MA, respectively, were employed as interfacial agents. Also two kinds of organoclays, differing about surfactant chemical structure and as consequence thermal stability, were investigated as inorganic filler. Nanocomposites were prepared by melt intercalation in an internal chamber mix and organoclay was incorporated by masterbatches addition, which ones were previously made. It was investigated the influence of amount and kind of organoclay and interfacial agent on tensile properties, rheology and morphology (crystallinity and structure type) of nanocomposites obtained. The results showed that interfacial agents addition promoted a better dispersion degree of organoclay platelets in PP/EPDM matrix, mainly PP-MA. Nanocomposites with both intercalated and exfoliated structures were obtained. These exhibited higher Young modulus and kept their elongation values. The better dispersion degree of clay platelets in nanocomposites containing PP-MA was confirmed by rheology measurements. Increasing amounts of organoclay lowered the crystallinity degree of nanocomposites but the reprocessability was maintained similar to that of pure TPE. Finally, the chemical structure of surfactants did not change the intercalation/exfoliation process due to the similarity of organoclay basal spacing and moderated TPE processing temperature.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de elastômeros termoplásticos à base de PP/EPDM/argila organofílica. Foram utilizados como agentes interfaciais polipropileno e terpolímero de etileno-propileno-dieno ambos modificados com grupos anidrido maleico, PP-MA e EPDM-MA, respectivamente. Dois tipos de argila organofílica, que se diferenciam pela estrutura química do surfactante e conseqüentemente pela estabilidade térmica, foram empregados como carga inorgânica. Os nanocompósitos foram preparados pela técnica de intercalação por fusão em câmara interna de mistura e a incorporação da argila foi feita pela adição de masterbatches previamente preparados. Foram investigadas as propriedades de tração, reométricas e ainda a morfologia (cristalinidade e estrutura obtida) dos nanocompósitos a fim de estabelecer a influência do tipo e quantidade de argila organofílica e agente interfacial. Os resultados mostraram que a adição de agente interfacial melhorou a dispersão da argila organofílica na matriz de PP/EPDM, particularmente o PP-MA. Foram obtidos nanocompósitos com estruturas mistas intercaladas e esfoliadas, que resultaram em maiores valores de módulo de elasticidade e manutenção dos valores de deformação. As propriedades reométricas confirmaram o maior grau de dispersão da argila organofílica em nanocompósitos contendo PP-MA. Teores crescentes de argila reduziram a cristalinidade dos nanocompósitos, os quais quando reprocessados, mantiveram as características inerentes ao TPE de origem. Por fim, a estrutura do surfactante presente / In this work it was prepared nanocomposites based in PP/EPDM thermoplastic elastomer and organoclay. Maleinized polypropylene and ethylene-propylene-diene rubber, PP-MA and EPDM-MA, respectively, were employed as interfacial agents. Also two kinds of organoclays, differing about surfactant chemical structure and as consequence thermal stability, were investigated as inorganic filler. Nanocomposites were prepared by melt intercalation in an internal chamber mix and organoclay was incorporated by masterbatches addition, which ones were previously made. It was investigated the influence of amount and kind of organoclay and interfacial agent on tensile properties, rheology and morphology (crystallinity and structure type) of nanocomposites obtained. The results showed that interfacial agents addition promoted a better dispersion degree of organoclay platelets in PP/EPDM matrix, mainly PP-MA. Nanocomposites with both intercalated and exfoliated structures were obtained. These exhibited higher Young modulus and kept their elongation values. The better dispersion degree of clay platelets in nanocomposites containing PP-MA was confirmed by rheology measurements. Increasing amounts of organoclay lowered the crystallinity degree of nanocomposites but the reprocessability was maintained similar to that of pure TPE. Finally, the chemical structure of surfactants did not change the intercalation/exfoliation process due to the similarity of organoclay basal spacing and moderated TPE processing temperature.