Neste trabalho, foram preparadas blendas de polipropileno (PP) com elastômeros termoplásticos (TPE) tipo SBS (poliestireno-bloco-polibutadieno-blocopoliestireno) e tipo SEBS (poliestireno-bloco-poli(etileno-co-butileno)-blocopoliestireno) a fim de se avaliar a influência do tipo e concentração de elastômero nas propriedades do polímero final. Foram utilizados como matrizes de polipropileno um homopolímero (PP-H) e um copolímero aleatório de propileno-co-etileno (PP-R). A fim de avaliar o efeito da presença de um agente nucleante na matriz PP-R, algumas blendas de PP-R/TPE foram preparadas utilizando-se dibenzilideno sorbitol (DBS). Os resultados mostraram que o TPE teve efeito nucleante na cristalização do PP, aumentando a temperatura de cristalização (Tc) e estreitando o pico de fusão, sendo que o SBS teve um maior efeito do que o SEBS em ambas matrizes, resultando em maiores valores de Tc. Embora o efeito de nucleação possa mudar a cristalinidade da matriz na blenda, as propriedades mecânicas foram mais suscetíveis às alterações na morfologia ou dispersão do TPE nas matrizes de PP. Estudos de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que as morfologias das blendas com TPE apresentaram-se diferenciadas, dependendo do tipo e principalmente da quantidade adicionada de TPE em cada matriz. Na matriz PP-H observou-se um maior número de domínios de TPE do que nas matrizes PP-R e PP-RN O tamanho médio dos domínios elastoméricos nas blendas PP/SEBS foram menores e mais bem dispersos do que nas blendas PP/SBS, resultando em um material com melhor resistência ao impacto à baixa temperatura. Ensaios de tensão-deformação mostraram que a adição dos TPES diminui a tensão no escoamento e o módulo de Young para todas matrizes, aumentando o alongamento na ruptura de forma mais significativa no caso das blendas PP-R/TPE. Ambos TPES tiveram igual influência nas propriedades de tração, especialmente com a matriz PPR, mostrando que ambos elastômeros podem ser usados como modificadores de impacto, em diferentes formulações que atendam aplicações específicas de mercado.

Polímeros de engenharia foram avaliados para aplicação no par de engrenagens parafuso sem fim do porta-estepe de caminhão. A fim de suportar o carregamento de forma eficiente, dispensando lubrificantes e considerando um custo de fabricação competitivo para a engrenagem de um porta-estepe, foram pré-selecionados nove polímeros: um polipropileno, as poliamidas (PA) 6 e 66, de cadeia molecular linear, sem e com 15 e 30% de fibra de vidro (FV), uma poliamida de cadeia molecular ramificada, tipo estrela com 60% de fibra de vidro e um poliéster com 25% de grafite. Esses termoplásticos foram avaliados para selecionar o polímero com a melhor performance para a fabricação do par de engrenagens. O trabalho foi dividido em três etapas. A primeira consistiu na confecção de corpos-de-prova e análise dos polímeros quanto às resistências à tração e à flexão, resistência ao impacto Izod, análise dinâmico-mecânica (DMA) e resistência à abrasão. Os materiais selecionados, com o melhor conjunto de propriedades nessa etapa foram as PA 6 e 66 ambas com 30% de FV e também a PA com 60% de FV. Na segunda etapa, esses polímeros foram avaliados quanto às características reológicas. Os materiais com as melhores características reológicas foram a PA 6 com 30% de FV e a PA com 60% de FV. A terceira etapa consistiu em teste em bancada a partir da confecção de pares de engrenagens, sendo os materiais selecionados injetados em forma de tarugos e após usinados Foram feitas três combinações com as duas PA selecionadas para ensaio em bancada. Na primeira utilizou-se a PA 6 com 30% de FV no pinhão e na coroa; após 623 ciclos, houve falha do par de engrenagens com ruptura do dente do pinhão. Na segunda combinação, o pinhão e a coroa em PA com 60% de FV; em 161 ciclos, teve a quebra do dente do pinhão. Na última combinação utilizou-se a PA com 60% de FV no pinhão e a PA 6 com 30% de FV na coroa, sendo que o par de engrenagens resistiu até 1200 ciclos sem ocorrer falha do sistema. Apesar da garantia do porta-estepe ser de seis meses, a estimativa do fabricante é de cinco anos de vida útil do par de engrenagens, tendo três trocas de pneu por mês; com isso, tem-se um total de 180 ciclos de aplicação desse mecanismo. Portanto, o pinhão em PA com 60% de FV e a coroa em PA 6 com 30% de FV apresentaram a melhor performance para a fabricação do par de engrenagens parafuso sem fim do porta-estepe de caminhão.

Atualmente há um grande crescimento na utilização de compósitos termoplásticos reforçados por fibras de vidro longas. Estes compósitos possuem propriedades mecânicas exigidas para aplicações estruturais e automotivas, pois possuem elevada resistência mecânica aliada a uma baixa massa específica. Entretanto o processamento afeta significativamente o desempenho mecânico destes compósitos. Neste estudo, compósitos de poliamida 6.6 com 40 % e 50 % em massa de fibras de vidro longas foram processados por injeção em um molde com capacidade para simular uma restrição controlada no fluxo. As propriedades mecânicas foram avaliadas para verificar a influência desta restrição de fluxo. O comprimento residual das fibras de vidro presente nos compósitos também foi avaliado, assim como a correlação entre as propriedades mecânicas e a microestrutura dos compósitos, por meio de modelos matemáticos. Um projeto de experimentos foi utilizado para verificar as condições de processamento que maximizam as propriedades mecânicas e o aspecto visual dos compósitos moldados. Também foi executado um estudo comparativo entre compósitos reforçados por fibras de vidro longas e curtas. Verificou-se que a presença da restrição afeta o comprimento das fibras, assim como o grau de orientação das mesmas, influenciando desta forma as propriedades mecânicas finais do compósito. Também foi observado um elevado grau de anisotropia nas propriedades mecânicas. Os modelos matemáticos utilizados demonstraram boa concordância com os dados experimentais. Já o comparativo entre compósitos reforçados por fibras longas e curtas revelou que os compósitos reforçados por fibras longas, embora mais suscetíveis à orientação destas, possuem melhor comportamento mecânico. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-24T11:48:53Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daniel Teixeira.pdf: 2898528 bytes, checksum: a3e3d804ce2c3f8c7c229987ce0f3f7d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-24T11:48:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daniel Teixeira.pdf: 2898528 bytes, checksum: a3e3d804ce2c3f8c7c229987ce0f3f7d (MD5) / Currently there is a large growth in the use of thermoplastic composites reinforced with long glass fiber. These composites have the mechanical properties required for structural and automotive applications, because they have a high mechanical strength combined with a low specific weight. However the process of production significantly affects the mechanical performance of these composites. In this study, composites of polyamide 6.6 with 40 wt% and 50 wt% of long glass fibers were processed in an injection mold that has the ability to simulate a controlled restriction in the flow. The mechanical properties were evaluated to check the influence of the flow restriction. The residual length of the glass fibers in this composite was also evaluated, as well the correlation between the mechanical properties and microstructure of the composite using mathematical models. An design of experiment was used to verify the processing conditions that maximize the mechanical properties and the visual appearance of the molded composites. It was also performed a comparative study between composites reinforced by long and short glass fiber. It was found that the presence of restriction affects fiber length, as well as the degree of orientation thereof, thus affecting the final mechanical properties of the composite. It was also observed a high degree of anisotropy in mechanical properties. The mathematical models used achieved good agreement with experimental data. The comparison between composites reinforced by long and short fibers showed that the composites reinforced by long fibers had better mechanical behavior, although they are more susceptible to the orientation of glass fibers.

O policloreto de vinila, PVC, é conhecido como um material naturalmente rígido. No entanto, essa propriedade é alterada com a adição de plastificante, que reduz a dureza do material possibilitando a utilização do PVC em aplicações que a flexibilidade é requisito do produto. Plastificantes a base de ftalatos, como o dioctil ftalato (DOP) são os mais utilizados. Atualmente, existem regulamentações que restringem a sua utilização, principalmente em produtos para contato direto com alimentos. Nesse sentido, esse estudo avaliou de forma comparativa a influência dos plastificantes de diferente natureza e estrutura química nas propriedades dos compostos a base de policloreto de vinila em suspensão (PVC-S). Sete plastificantes foram estudados, dentre eles o DOP que foi considerado como referência para comparação dos resultados. Compostos de PVC com os diferentes óleos plastificantes foram preparados para a avaliação do efeito desse óleo nas propriedades físicas, mecânicas, térmicas, reológicas e o nível de emissões do composto. Os resultados obtidos neste trabalho indicam comportamentos distintos do PVC em função da natureza química do plastificante utilizado. Além disso, resultados obtidos nesse estudo também mostraram que entre os plastificantes analisados não foi possível determinar qual seria o melhor plastificante para substituição direta do DOP. Resumindo, para cada aplicação será necessário avaliar o melhor plastificante que atende aos requisitos do produto final. Assim esse estudo, poderá colaborar nessa avaliação inicial para seleção do melhor plastificante com base na aplicação do produto. / Polyvinyl chloride, PVC, is known as a naturally rigid material. However, this property is changed upon addition of plasticizer, which reduces the hardness of the material allowing the use of PVC in applications where flexibility is a requirement of the product. The phthalate-based plasticizers such as dioctyl phthalate (DOP) are the most used. Currently, there are regulations that are restricting their use, especially in products for direct food contact. Thus, this study evaluated comparatively the influence of plasticizers of different nature and chemical structure on the properties of the PVC compounds. Seven plasticizers were studied including the DOP, which was considered as the reference for comparison of results. These plasticizing oils were used in the PVC compounds to evaluate the effect those oils on the physical, mechanical, rheological and thermal properties, well as the emissions levels. The results of this study indicate different behaviors in PVC due to the chemical nature of the plasticizer used. In addition, results of this study also showed that among the analyzed plasticizers could not determine what would be the best plasticizer for direct replacement of DOP. In short, for each application will be necessary to assess the best plasticizer which meets the requirements of the final product. So this study can contribute in this initial assessment for the best plasticizer selection based on application of the product.

Elastômeros termoplásticos baseados em misturas SEBS/PP/Óleo emcontram aplicação em diversas áreas. Visando a obtenção de melhores propriedades mecânicas e boa processabilidade, foram preparados nanocompósitos utilizando um TPE à base de SEBS/PP/Óleo juntamente com 2, 5 e 7 phr de três argilas organicamente modificadas e wollastonita. Os nanocompósitos foram preparados através da intercalação no estado fundido em câmara de mistura e analisados através de suas propriedades mecânicas, reológicas, dureza, densidade, propriedades térmicas e de degradação térmica, dinâmico-mecânicas e morfológicas. Os resultados mostraram que a concentração de 2phr de todas as cargas foi a mais eficiente na melhoria das propriedades avaliadas. As argilas utilizadas mostraram incrementos em diferentes propriedades: a argila Novaclay mostrou as melhores propriedades mecânicas, enquanto que as argilas Cloisite e Nanofil proporcionaram uma maior estabilidade térmica. As análises das temperaturas de transição vítrea indicaram que não ocorre interação entre as argilas e o componete elastomérico da matriz. A wollastonita apresentou resultados promissores em relação às propriedades mecânicas. / Thermoplastic elastomers based on SEBS/PP/oil blends find applications in many areas. Nanocomposites of a SEBS/PP/oil TPE were prepared, using 2, 5 and 7 phr of three organically modified clays and wollastonite, with the aim of achieving better mechanical properties and processability. The nanocomposites were prepared by melt compounding using a melt mix chamber and analyzed regarding mechanical properties, rheological properties, hardness, density, thermal properties and thermal degradation, dynamic mechanical analysis and morphological characteristics. Results showed that 2 phr of filler was the best concentration to increase the properties. The clays used showed improvements in several properties: Novaclay showed the higher mechanical properties, while Cloisite and Nanofil clays improved thermal stability. The glass transition temperature analysis indicated that no interaction was developed between clays and the elastomeric component of the matrix. Wollastonite showed to be promissing in relation to mechanical properties.

Polímeros de engenharia foram avaliados para aplicação no par de engrenagens parafuso sem fim do porta-estepe de caminhão. A fim de suportar o carregamento de forma eficiente, dispensando lubrificantes e considerando um custo de fabricação competitivo para a engrenagem de um porta-estepe, foram pré-selecionados nove polímeros: um polipropileno, as poliamidas (PA) 6 e 66, de cadeia molecular linear, sem e com 15 e 30% de fibra de vidro (FV), uma poliamida de cadeia molecular ramificada, tipo estrela com 60% de fibra de vidro e um poliéster com 25% de grafite. Esses termoplásticos foram avaliados para selecionar o polímero com a melhor performance para a fabricação do par de engrenagens. O trabalho foi dividido em três etapas. A primeira consistiu na confecção de corpos-de-prova e análise dos polímeros quanto às resistências à tração e à flexão, resistência ao impacto Izod, análise dinâmico-mecânica (DMA) e resistência à abrasão. Os materiais selecionados, com o melhor conjunto de propriedades nessa etapa foram as PA 6 e 66 ambas com 30% de FV e também a PA com 60% de FV. Na segunda etapa, esses polímeros foram avaliados quanto às características reológicas. Os materiais com as melhores características reológicas foram a PA 6 com 30% de FV e a PA com 60% de FV. A terceira etapa consistiu em teste em bancada a partir da confecção de pares de engrenagens, sendo os materiais selecionados injetados em forma de tarugos e após usinados Foram feitas três combinações com as duas PA selecionadas para ensaio em bancada. Na primeira utilizou-se a PA 6 com 30% de FV no pinhão e na coroa; após 623 ciclos, houve falha do par de engrenagens com ruptura do dente do pinhão. Na segunda combinação, o pinhão e a coroa em PA com 60% de FV; em 161 ciclos, teve a quebra do dente do pinhão. Na última combinação utilizou-se a PA com 60% de FV no pinhão e a PA 6 com 30% de FV na coroa, sendo que o par de engrenagens resistiu até 1200 ciclos sem ocorrer falha do sistema. Apesar da garantia do porta-estepe ser de seis meses, a estimativa do fabricante é de cinco anos de vida útil do par de engrenagens, tendo três trocas de pneu por mês; com isso, tem-se um total de 180 ciclos de aplicação desse mecanismo. Portanto, o pinhão em PA com 60% de FV e a coroa em PA 6 com 30% de FV apresentaram a melhor performance para a fabricação do par de engrenagens parafuso sem fim do porta-estepe de caminhão.

Elastômeros termoplásticos baseados em misturas SEBS/PP/Óleo emcontram aplicação em diversas áreas. Visando a obtenção de melhores propriedades mecânicas e boa processabilidade, foram preparados nanocompósitos utilizando um TPE à base de SEBS/PP/Óleo juntamente com 2, 5 e 7 phr de três argilas organicamente modificadas e wollastonita. Os nanocompósitos foram preparados através da intercalação no estado fundido em câmara de mistura e analisados através de suas propriedades mecânicas, reológicas, dureza, densidade, propriedades térmicas e de degradação térmica, dinâmico-mecânicas e morfológicas. Os resultados mostraram que a concentração de 2phr de todas as cargas foi a mais eficiente na melhoria das propriedades avaliadas. As argilas utilizadas mostraram incrementos em diferentes propriedades: a argila Novaclay mostrou as melhores propriedades mecânicas, enquanto que as argilas Cloisite e Nanofil proporcionaram uma maior estabilidade térmica. As análises das temperaturas de transição vítrea indicaram que não ocorre interação entre as argilas e o componete elastomérico da matriz. A wollastonita apresentou resultados promissores em relação às propriedades mecânicas. / Thermoplastic elastomers based on SEBS/PP/oil blends find applications in many areas. Nanocomposites of a SEBS/PP/oil TPE were prepared, using 2, 5 and 7 phr of three organically modified clays and wollastonite, with the aim of achieving better mechanical properties and processability. The nanocomposites were prepared by melt compounding using a melt mix chamber and analyzed regarding mechanical properties, rheological properties, hardness, density, thermal properties and thermal degradation, dynamic mechanical analysis and morphological characteristics. Results showed that 2 phr of filler was the best concentration to increase the properties. The clays used showed improvements in several properties: Novaclay showed the higher mechanical properties, while Cloisite and Nanofil clays improved thermal stability. The glass transition temperature analysis indicated that no interaction was developed between clays and the elastomeric component of the matrix. Wollastonite showed to be promissing in relation to mechanical properties.

Neste trabalho foi avaliado o efeito da adição de carga mineral em composições de TPV obtidas a partir de misturas de polipropileno (PP) e elastômero EPDM vulcanizadas dinamicamente com sistema de reticulação a base de enxofre. Foram utilizados como cargas caulim não modificado e caulim modificado quimicamente com mercaptosilano. As misturas EPDM/PP foram preparadas com 2, 3 e 6 phr de carga, em câmara de mistura Haake acoplada a reômetro de torque. As composições foram caracterizadas quanto às suas propriedades físico-mecânicas, dinâmico-mecânicas e térmicas. A morfologia das composições foi analisada utilizando microscopia eletrônica de varredura. Verificou-se que o uso de caulim melhorou as propriedades de tensão/ deformação dos TPVs. O TPV que apresentou melhor resultado quanto à tensão de ruptura foi aquele com a composição contendo 2 phr de caulim modificado com mercaptosilano, cuja tensão máxima foi da ordem de 33,50 MPa. TPVs reticulados com enxofre foram comparados com amostra de composição igual de um produto comercial reticulado à base de resina fenólica. Os TPVs de EPDM/PP com caulim curados com enxofre apresentaram dureza semelhante e menor densidade que o TPV de referência. / In this work we studied the effect of the addition of mineral fillers to TPVs compositions based on polypropylene (PP) and one EPDM rubber. The TPVs were dynamically vulcanized with sulfur. Non-modified kaolin and mercaptosilane-modified kaolin were used as fillers. The systems EPDM/PP contained 2, 3 and 6 phr of filler and were prepared in a mixer Haake coupled with a torque rheometer. The compositions were characterized by means of its physico-mechanical, dynamic-mechanical and thermal properties. The morphology of the TPVs was studied through scanning electron microscopy. It was verified that the addition of kaolin particles improved the tensile properties of the TPVs. The best result was found for the composition containing 2 phr of mercaptosilane-modified kaolin that showed the value of 33,5MPa for the tensile strength. The properties of the TPVs were compared with a commercial product vulcanized with phenolic resin. The TPVs based on EPDM/PP with kaolin and vulcanized with sulfur showed similar values of hardness and the density was inferior compared with the TPV used as reference.

Poliuretanos termoplásticos aditivados com três diferentes agentes nucleantes, Ag_1, à base de octacosanoato de sódio, e Ag_2, à base de sulfato de sódio e talco (utilizado somente na primeira etapa) foram preparados em uma câmara de mistura fechada e a eficiência da nucleação foi relacionada às características de cristalização e às propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas obtidas. Três poliuretanos termoplásticos de mesma base química, porém com diferentes massas moleculares, foram utilizados sendo que o efeito nucleante mais pronunciado foi observado para o TPU de menor massa molecular. Um estudo preliminar com o talco mostrou que percentuais maiores que 0,5% não traziam benefícios para o material. Os modelos cinéticos de Avrami modificado e Ozawa foram aplicados ao processo de cristalização isotérmica e não-isotérmica, respectivamente, e indicaram que a cristalização foi mais rápida para os TPU's aditivados com o Ag_1, sendo similar para os diferentes TPU's. O modelo de Avrami permitiu uma descrição parcial do processo de cristalização, enquanto que com o modelo de Ozawa não foi possível descrever o comportamento destes materiais. Não foi observado um efeito claro no comportamento mecânico dos TPU's nucleados em comparação aos polímeros puros. No entanto, as propriedades dinâmico-mecânicas dos TPU's mostraram alterações. Ambos agentes nucleantes causaram aumento no módulo de armazenamento do TPU1 e aumento da Tg de todos os TPU's, sugerindo que estes nucleantes influenciaram a morfologia dos TPU's, sendo o Ag_1 o mais eficiente (maior grau de cristalização). / Tree different nucleating agents, Ag_1 based on octacosanoic acid, Ag_2 based on sodium sulfate and talc (used only on the frist step), were added to thermoplastics polyurethanes prepared in a closed mixing chamber and the nucleation efficiency was related to the crystallization behavior and the final mechanical and dynamic - mechanical properties. Three thermoplastic polyurethanes, chemically identical but with different molecular weights, were used and the strongest nucleation effect was observed for the lowest molecular weight TPU. A preliminary study with talc showed that percentage higher than 0.5% does not bring benefits to the material. The modified Avrami and Ozawa kinetic models were applied to the isothermal and nonisothermal crystallization processes, respectively, indicating a faster crystallization for TPU's added with Ag_1, regardless of the TPU used. The Avrami model allowed a partial description of the crystallization process, whereas the Ozawa model was not able to describe the behavior of these materials. No clear trend was identified regarding the mechanical behavior of the nucleated TPU's in comparison with the pure polymers. However, the dynamic-mechanical properties of the TPU's varied. Both nucleating agents increased the storage modulus of the TPU1 and increased the Tg of all studied TPU's, suggesting that these agents influenced the crystalline morphology of the TPU's, being Ag_1 the most efficient (higher degree of crystallization).

Neste trabalho, foram preparadas blendas de polipropileno (PP) com elastômeros termoplásticos (TPE) tipo SBS (poliestireno-bloco-polibutadieno-blocopoliestireno) e tipo SEBS (poliestireno-bloco-poli(etileno-co-butileno)-blocopoliestireno) a fim de se avaliar a influência do tipo e concentração de elastômero nas propriedades do polímero final. Foram utilizados como matrizes de polipropileno um homopolímero (PP-H) e um copolímero aleatório de propileno-co-etileno (PP-R). A fim de avaliar o efeito da presença de um agente nucleante na matriz PP-R, algumas blendas de PP-R/TPE foram preparadas utilizando-se dibenzilideno sorbitol (DBS). Os resultados mostraram que o TPE teve efeito nucleante na cristalização do PP, aumentando a temperatura de cristalização (Tc) e estreitando o pico de fusão, sendo que o SBS teve um maior efeito do que o SEBS em ambas matrizes, resultando em maiores valores de Tc. Embora o efeito de nucleação possa mudar a cristalinidade da matriz na blenda, as propriedades mecânicas foram mais suscetíveis às alterações na morfologia ou dispersão do TPE nas matrizes de PP. Estudos de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que as morfologias das blendas com TPE apresentaram-se diferenciadas, dependendo do tipo e principalmente da quantidade adicionada de TPE em cada matriz. Na matriz PP-H observou-se um maior número de domínios de TPE do que nas matrizes PP-R e PP-RN O tamanho médio dos domínios elastoméricos nas blendas PP/SEBS foram menores e mais bem dispersos do que nas blendas PP/SBS, resultando em um material com melhor resistência ao impacto à baixa temperatura. Ensaios de tensão-deformação mostraram que a adição dos TPES diminui a tensão no escoamento e o módulo de Young para todas matrizes, aumentando o alongamento na ruptura de forma mais significativa no caso das blendas PP-R/TPE. Ambos TPES tiveram igual influência nas propriedades de tração, especialmente com a matriz PPR, mostrando que ambos elastômeros podem ser usados como modificadores de impacto, em diferentes formulações que atendam aplicações específicas de mercado.