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Type: Tese de Doutorado
Title: Avaliação do efeito da incorporação de nanocomponente inorgânico pró-oxidante no processamento, propriedades e comportamento frente ao envelhecimento acelerado de blendas de polipropileno e poli(-hidroxibutirato)
Authors: Flavio Magno de Carvalho Fonseca
First Advisor: Rodrigo Lambert Oréfice
First Referee: Maria Elisa Scarpelli R e Silva
Second Referee: Kátia Monteiro Novack
Third Referee: Patricia Santiago de Oliveira Patricio
metadata.dc.contributor.referee4: Eliane Ayres
Abstract: A geração de resíduos no mundo tem crescido quase que exponencialmente, e, entre os diversos tipos de resíduos, os poliméricos têm importante participação. Com isso, estima-se que em 2015 não haverá aterros disponíveis para estes resíduos. O polipropileno (PP) tem um importante papel no gerenciamento dos resíduos poliméricos porém sua degradação é lenta. Existe uma preocupação em se desenvolver processos oxidativos avançados para que se possa acelerar esta degradação utilizando aditivos próoxidantes. O poli(hidroxibutirato) (PHB) é altamente biodegradável, o que o torna muito atraente como substituto de polímeros tradicionais. O PHB possui características físicas e mecânicas semelhantes às do PP, porém possui as desvantagens do custo e dificuldade de processamento. Neste contexto, objetivamos a avaliação do efeito da incorporação de nanocomponentes inorgânico pró-oxidante no processamento, propriedades e comportamento frente ao envelhecimento acelerado de blendas de PP e PHB. Para verificar as modificações causadas nas blendas, foram produzidos corpos de prova para caracterização mecânica, morfológica e térmica, além de espectrofotometria no infravermelho (FTIR) e envelhecimento acelerado segundo normas especificas. Foi demonstrada a viabilidade de se processar blendas de PP com 10% m/m de PHB por métodos de processamento tradicionais. A adição de compatibilizante foi eficaz em reduzir o tamanho médio da fase dispersa e ampliar a adesão entre as fases. A incorporação de até 3% de nanopartículas de TiO2 levou a um aumento do tamanho médio da fase dispersa, indicando que sua incorporação nas fases ricas em PHB. A alteração na sequência de adição das nanopartículas de TiO2 permitiu guiar a incorporação desses nanocomponentes para a fase rica em PP. As propriedades mecânicas das blendas se mostraram similares às do PP puro, com tendências para aumento do módulo e resistência mecânica, além da redução da deformação na ruptura quando da incorporação de PHB e nanopartículas de TiO2 em PP. As blendas PP/PHB produzidas são termicamente mais estáveis que o PHB. A adição de nanopartículas de TiO2 se mostrou efetiva para ampliar a estabilidade térmica das blendas. Resultados de FTIR e termogravimetria mostraram que blendas contendo nanopartículas de TiO2 tiveram sua degradação mais afetada nos ensaios de envelhecimento acelerado do que blendas sem a presença dos nanocomponentes. O ensaio de extração evidenciou o aumento da presença de moléculas lixiviáveis com a adição de TiO2 e redução desta presença com a adição do compatibilizante.
Abstract: The generation of waste in the world has grown almost exponentially, and between different types of waste, the polymer has an important participation. Thus, it is estimated that by 2015 there will be no landfill sites available for these wastes. Polypropylene (PP) has an important role in waste management but polymer degradation is slow. There is a concern to develop advanced oxidation processes so that we can accelerate this degradation using a pro-oxidant additives. Poly (hydroxybutyrate) (PHB) is highly biodegradable, making it very attractive as a substitute for traditional polymers. PHB has physical and mechanical characteristics similar to those of PP, but has the disadvantages of cost and difficulty of processing. In this context, we aimed to evaluate the effect of incorporation of inorganic nanocomponents pro-oxidant in the processing, properties and behavior regarding the accelerated aging of blends of PP and PHB. To verify the modifications in the blends were produced specimens for mechanical characterization, morphological and thermal, and infrared spectroscopy (FTIR) and accelerated aging second specific standards. It was demonstrated the feasibility of processing blends of PP with 10% w/w of PHB by traditional processing methods. The addition of compatibilizer was effective in reducing the average size of the dispersed phase and enhance the adhesion between the phases. The incorporation of up to 3% TiO2 nanoparticles led to an increase in the average size of the dispersed phase, indicating its incorporation in the phases rich in PHB. The change following the addition of TiO2 nanoparticles allowed the incorporation of these nanocomponents guide for the PP-rich phase. The mechanical properties of the blends proved similar to those of pure PP, tending to increase in modulus and strength, and reduced the fracture strain to the incorporation of PHB and TiO2 nanoparticles in PP. The blends of PP / PHB produced are more thermally stable than PHB. The addition of TiO2 nanoparticles was effective to increase the thermal stability of the blends. FTIR and thermogravimetric analysis showed that blends containing TiO2 nanoparticles were more affected in its degradation accelerated aging tests than blends without the presence of nanocomponents. The extraction test showed the increased presence of leachable molecules with the addition of TiO2 and reduction of this presence with the addition of compatibilizer.
Subject: Engenharia metalúrgica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9MVJTB
Issue Date: 15-Dec-2010
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