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Previous issue date: 2017-03-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The present study investigated the utilization efficiency of an intermeshing
co-rotating twin-screw extruder (ICTSE) in the devulcanization of natural rubber
compounds (NR), evaluating the physical, chemical and mechanical characteristics
of these materials in each project step. Three accelerated compounds with different
sulfur concentrations were submitted to torque rheometry and vulcanized according
these results aiming the achievement of elastomers with different crosslinks
densities. The influences on the characteristics of the devulcanized material caused
by the variation of the extruder barrel temperature, screw rotation, thermoplastics
addition and material stiffness were evaluated. Thermogravimetric analysis (TGA),
differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy (FTIR), soluble
fraction extraction and crosslink density were performed, evaluating the
devulcanized compound. Horikx's theory was also used as an indicator of selective
crosslink cleavage, defining the compounds to be revulcanized for comparison with
the virgin pure material. The revulcanization was carried out with the mixture of the
devulcanized compound with the pure, in the proportions of 30/70 w/w, respectively,
and in the devulcanized compound singularly, with addition of complementary
vulcanization system in both cases. The mechanical, dynamic-mechanical and
crosslink density properties of the revulcanized compounds were characterized and
evaluated in relation to the properties of the pure compounds. The increase in the
concentration of uncrosslinked BN chains and the concentration of sulfur
compounds in the extruded samples was observed by thermal tests and
spectrocopy, together with the verification of a high level of devulcanization
percentage, according to Flory-Rehner, evidencing the regeneration of the natural
rubber existent. Also, satisfactory mechanical properties were found in the
revulcanized compounds, especially when using auxiliary thermoplastics, revealing
the great potential of ERDCI processing for the reuse of discarded BN compounds. / O presente estudo avaliou a eficiência de utilização de uma extrusora com
rosca dupla co-rotacional e interpenetrante (ERDCI) na desvulcanização de
compostos de borracha natural (BN), avaliando as características físicas, químicas
e mecânicas destes materiais em cada fase do projeto. Três compostos acelerados
com diferentes concentrações de enxofre foram submetidos a reometria de torque,
e vulcanizados de acordo com a curva reométrica, para obtenção de elastômeros
com diferentes densidades de ligações cruzadas. Foram avaliadas as influências
nas características do material desvulcanizado, causadas pela variação da
temperatura do barril da extrusora, velocidade de rotação das roscas, adição de
termoplásticos e módulo elástico do material. Análises de termogravimetria (TGA),
calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia no infravermelho (FTIR),
fração solúvel (FS) e densidade de ligações cruzadas foram realizadas, avaliandose
o composto desvulcanizado. A teoria de Horikx também foi utilizada como
indicativa da seletividade de ruptura de ligações cruzadas, definindo os compostos
a serem revulcanizados para comparação com o material virgem. A revulcanização
foi realizada com a mistura de 30 %(m/m) do composto desvulcanizado e 70
%(m/m) do puro, e também com 100 % do composto desvulcanizado, e adição de
sistema de vulcanização complementar. Caracterizou-se os compostos
revulcanizados quanto às suas propriedades mecânicas, dinâmico-mecânicas e
densidade de ligações cruzadas. Através dos ensaios TGA, DSC, FTIR e a
verificação de alto nível de percentual de desvulcanização pela teoria de Flory-
Rehner, foi observado o aumento da concentração de cadeias de BN não
reticuladas e da concentração de compostos de enxofre nas amostras extrudadas,
evidenciando a regeneração da BN presente nos compostos. Também foram
encontradas propriedades mecânicas satisfatórias nos compostos revulcanizados,
principalmente quando utilizados termoplásticos auxiliares, revelando o grande
potencial do processamento por ERDCI para a reutilização de compostos de BN
descartados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/9057 |
| Date | 08 March 2017 |
| Creators | Barbosa, Rafael |
| Contributors | Ambrósio, José Donato |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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