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Previous issue date: 2014-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The main objectives of this project were to study the morphology, the crystallization
kinetics and to monitor on-line the crystallization during the injection
molding process using an optical system of nanocomposites of high density
polyethylene (HDPE) with three different inorganic particles: montmorillonite
nanoclay, halloysite nanotubes and faujasite type zeolite. The optical system
allowed analyzing the crystallization process by the changes of the optical
properties during the solidification of the materials. The nanocomposites were
prepared by melt intercalation in a twin-screw extruder. The resultant structures
were characterized by transmission electron microscopy (TEM) and rheological
properties. The extruded nanocomposites developed intercalated and well distributed
structures. Crystallization kinetics studies were done by differential
scanning calorimetry (DSC) and rheological measurements. It was concluded
that the nanoparticles in quiescent conditions accelerated the overall crystallization
of HDPE, acting as nucleating agents. The nucleating effect of these particles
was predominant over the HDPE crystallization and they also modified the
nucleation mechanism and the crystal morphology in some conditions. From the
studies of flow induced crystallization, it was observed again that the nanoparticles
accelerated the crystal growth rate. In this case it was attributed to the
weak forces between the polymer chains and the surface of the nanoparticles.
Finally, the nanocomposites’ crystallization was monitored during the injection
molding process. The optical system showed that the nanoparticles accelerated
the crystallization of HDPE; the optical results were correlated with the morphology
of the injection molded samples. / Neste projeto estudou-se a morfologia e a cinética de cristalização quiescente e
induzida por fluxo de nanocompósitos de polietileno de alta densidade (HDPE)
contendo nanocargas com diferentes geometrias: nanotubos de haloisita, lamelas
de montmorilonita e nanocubos de zeólita do tipo faujasita. Utilizando-se um
teor de nanocarga fixo e avaliando-se, em menor escala, a influência da presença
ou não de tratamento orgânico superficial, nanocompósitos posteriormente
preparados em uma extrusora de rosca dupla corrotacional foram caracterizados
por microscopia eletrônica de transmissão (MET), calorimetria exploratória
diferencial (DSC) e propriedades reológicas. Em seguida, estes nanocompósitos
foram injetados em diferentes condições de processamento, variando-
se a vazão de injeção, a temperatura do molde e a pressão de empacotamento;
ao mesmo tempo em que a cinética de cristalização foi monitorada
“on-line” através de um sistema ótico que permitiu a análise da cinética de cristalização
através das mudanças de propriedades óticas desses materiais durante
a solidificação. Após a moldagem por injeção, as amostras foram caracterizadas.
Observou-se que as nanopartículas, em condições quiescentes, aceleraram
a cristalização global do HDPE, agindo como agentes de nucleação, e
modificaram também o mecanismo de nucleação e a morfologia dos cristais.
Sob a presença de fluxos cisalhantes, as nanocargas também mostraram uma
tendência em antecipar a formação de núcleos, através da orientação molecular,
uma vez que as interações entre os componentes dos nanocompósitos foram
bastante fracas. O sistema ótico, por sua vez, permitiu concluir o efeito
acelerador da cristalização global das nanopartículas, e as posteriores análises
de difração de raios-x de baixo ângulo (SAXS) permitiram observar as diferentes
orientações preferenciais das lamelas cristalinas em função dos parâmetros
de injeção e da influência das nanopartículas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7414 |
| Date | 06 March 2014 |
| Creators | Beatrice, Cesar Augusto Gonçalves |
| Contributors | Bretas, Rosario Elida Suman |
| 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/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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