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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Contribuição ao estudo da influência de variáveis de síntese no desempenho de terpolímeros utilizados como melhoradores do índice de viscosidade
Authors: Alessandra Chagas Daniel
First Advisor: Maria Elisa Scarpelli R e Silva
First Referee: Ana Paula Lelis Rodrigues de Oliveira
Second Referee: Roberto Fernando de Souza Freitas
Abstract: Melhoradores do índice de viscosidade são imprescindíveis para um bom desempenho de um óleo lubrificante automotivo, pois eles têm a capacidade de reduzir a variação da viscosidade do óleo com a temperatura, mantendo uma boa lubrificação. Neste trabalho foram sintetizados terpolímeros melhoradores do índice de viscosidade em óleo mineral SN-150 da Petrobras, a partir dos monômeros dodecilmetacrilato, octadecilmetacrilato e anidrido maleico, utilizandosecomo iniciador monofuncional o Luperox® TBEC, em temperaturas de 100°C (Grupo A) e 120°C (Grupo B), e dodecantiol como agente de transferência de cadeia. Foram obtidos vinte e quatro sistemas em diferentes concentrações relativas dos monômeros. Os materiais foramcaracterizados por espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e por termogravimetria (TG). Estudou-se o comportamento reológico das amostras aditivadas por meio das viscosidades cinemáticas, índices de viscosidade, estabilidade ao cisalhamento e de ensaios reológicos em regime de fluxo. Os resultados de TG para a temperatura inicial de degradação mostraram que os óleos aditivados são estáveis (Tinicial 238ºC), sendo adequados para a utilização em motores automotivos, com destaque para as amostras do grupo A. Os espectros de FTIR comprovaram a formação dos aditivos por meio das bandas das vibrações observadas e da ausência de bandas das vibrações características das insaturações de dupla ligação entre carbonos, que são típicas do dodecilmetacrilato, do octadecilmetacrilato e do anidrido maleico, além do deslocamento da banda de deformação referente à dupla ligação entre carbono e oxigênio, característica do anidrido maleico. Os valores das viscosidades para todos os sistemas aditivados, a 40 e a 100ºC, aumentaram em relação ao óleo básico, com destaque para as amostras sintetizadas do grupo A. Para todos os óleos aditivados foi observado um aumento nos IVs em relação aoóleo puro, conforme esperado para um polímero melhorador do índice de viscosidade. As amostras do grupo A exibiram valores elevados de IV, superiores àqueles do grupo B. As amostras do grupo A apresentaram valores elevados para os IVs, mesmo após os testes de cisalhamento. As amostras do grupo B apresentaram valores de IV inferiores, porém com baixas perdas por cisalhamento. A partir dos ensaios reométricos, observou-se, para todas as amostras, na temperatura de 25°C, um decréscimo gradativo nas curvas de viscosidades com o aumento da tensão de cisalhamento. Percebe-se, também, que a baixas tensões decisalhamento, as viscosidades permanecem constantes, sendo os valores das viscosidades menores para as amostras do grupo B, como resultados prováveis de sua menor massa molar. A partir das curvas de tensão de cisalhamento versus taxa de cisalhamento foi possível caracterizar o comportamento do fluidos por meio do modelo de potência, sendo classificados como fluidos pseudoplásticos.
Abstract: Viscosity index improvers are essential for good performance of automotive lubricant oil, because of their ability to reduce the variation of viscosity with temperature. In this work terpolymers were synthesized as viscosity index improvers using mineral oil SN-150 from Petrobras, as solvent, from dodecylmethacrylate, octadecylmethacrylate and maleicanhydride, and from monofunctional initiator Luperox® TBEC, at temperatures of 100°C (group A) and 120°C (group B), with dodecantiol as chain transfer agent. Twenty-four systems were obtained at different relative concentrations of monomers. The materials were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetry (TG). The rheological behavior of additivated samples was studied from the determination of the kinematic viscosities, viscosity indexes (VIs), shear stability and from steady state flow test. The TG results for the initial degradation temperature showed that oils containing additives are stable (Tinitial 238ºC), being suitable for use in automotive engines, especially the group of samples A. The FTIR spectra confirmed the formation of additives by observing vibrations bands and by the absence of vibrations bands of the unsaturation between carbons, which are typical of dodecylmethacrylate and octadecylmethacrylate and besides the displacement of the deformation band regarding to double bond between carbon and oxygen, characteristic of maleic anhydride. The values of kinematic viscosities for all additivated systems, at 40 and 100°C, were increased compared to the base oil, specially the group A. All additivated oils showed an increased in viscosity indexes (VIs) in comparison with pure oil, as expected for a viscosity index improver polymer. Samples from group A showed higher VIs values than those from group B. Samples from group A showed higher VIs values even after the sheartests. Samples from group B exhibited lower VI values, but with lower shear losses. From rheometric tests, it was observed for all samples at 25°C, a gradual decrease in the viscosity curve with increasing shear stress. At lower shear rates, the viscosities remained constant. Samples from group B showed lower values as a result of their smaller molecular weight. From shear stress versus shear rate curves it was possible to predict the behavior of fluids through the power model, being classified as pseudoplastic fluids.
Subject: Viscosidade Índices
Polímeros
Engenharia quimica
Automóveis
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AA4F3R
Issue Date: 24-Feb-2016
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