Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:36:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013 / Borrachas representam uma das principais matérias primas disponíveis no mercado, sendo que sua utilização é em parte restrita devido às baixas propriedades mecânicas, ex: módulo elástico, tensão na ruptura, etc.. As formas para melhorar suas propriedades têm sido os processos de vulcanização e pela incorporação de cargas orgânicas ou inorgânicas em sua matriz. Neste trabalho foi realizado o estudo da incorporação de partículas de caulim de dimensões micrométricas e nanométricas (nanotubos de haloisitas) na matriz da borracha de etileno-propileno-etilideno norborneno (EPDM). Os estudos foram baseados em dois tipos de sistemas de EPDM com carga e/ou nanocarga: i) sistemas não vulcanizados; ii) sistemas vulcanizados por enxofre. As quantidades de caulim e de nanocaulim incorporadas na matriz de EPDM foram definidas na faixa de 0 até 60 phr (partes por cem de borracha). Os efeitos da incorporação do caulim e nanocaulim foram avaliados por diferentes técnicas de caracterização. Para o sistema não vulcanizado observou-se um aumento da tensão e rigidez quando foi incorporado caulim e nanocaulim. Por outro lado, a incorporação destas cargas produziu uma diminuição da temperatura de degradação térmica indicando uma menor estabilidade térmica dos sistemas. A energia necessária para degradação da matriz de EPDM diminuiu consideravelmente com a adição de nanocaulim, observado pelo menor valor de energia de ativação (Ea). O mecanismo de degradação térmica do sistema não vulcanizado seguiu o modelo de nucleação e crescimento de Avrami Eroféev (An). O processo de vulcanização das amostras com e sem incorporação de cargas (caulim e nanocaulim) foi estudado através de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Observou-se que a incorporação das cargas não favoreceu o processo de vulcanização do EPDM uma vez que houve um aumento da energia de ativação (Ea) necessária para formação de ligações cruzadas. O processo de vulcanização juntamente com a interação matriz/carga favoreceram as propriedades mecânicas e térmicas da matriz de EPDM. A energia de ativação (Ea) de degradação diminuiu com a adição de cargas e nanocargas e os mecanismos de degradação definidos para estes sistemas foram coerentes com os modelos de nucleação e crescimento de Avrami Eroféev (An) e nucleação randômica do tipo segunda e terceira ordem (Fn) <br> / Abstract: Rubbers are one of the main commercially available raw materials, being its use in part restricted due to its low mechanical properties. The manner to improve its properties has been the vulcanization processes and by the incorporation of organic or inorganic fillers into its matrix. In this work was study the incorporation of kaolin particles of micrometric and nanometer (haloisites nanotubes) dimensions in the ethylenepropylene-diene (EPDM) rubber matrix. The studies were based on two types of EPDM systems with filler and/or nanofiller: i) non-vulcanized systems, ii) vulcanized systems by sulfur. The amount of kaolin and nanokaolin incorporated into the EPDM matrix were set in the range of 0 to 60 phr (parts per hundred rubbers). The effects of the kaolin and nanokaolin incorporation were evaluated by different characterization techniques. For the non vulcanized system an increase in the tension and rigidity were observed when kaolin and nanocaulim was incorporated. Moreover, the filler incorporation decreased the thermal degradation indicating a lower thermal stability of the systems. The energy required for the EPDM matrix degradation decreased considerably with the addition of nanokaolin observed at the lower activation energy (Ea). The thermal degradation mechanisms for the non vulcanized systems were associated to nucleation and growth of Avrami - Erofeev (An). The vulcanization process of the systems with and without incorporation of filler (kaolin and nanokaolin) was investigated by Differential Scanning Calorimetry (DSC). It was observed that the fillers incorporation not favored the vulcanization process of EPDM because more energy was required for the crosslink process. The vulcanization process together with the matrix-filler interaction favored the mechanical and thermal properties of the EPDM matrix. The activation energy (Ea) of degradation decreased with the fillers and nanofiller addition and the degradation mechanisms of the systems were related to nucleation and growth Avrami-Erofeev (An) and random nucleation of second and third order (Fn) types.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/106870 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Cercená, Rodrigo |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Soldi, Valdir |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 205 p. | il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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