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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Influência do fluxo elongacional na dispersão de celulose nanocristalina em polipropileno
metadata.dc.creator: Jatzek, Bruna Letícia
metadata.dc.contributor.advisor1: Carvalho, Benjamim de Melo
metadata.dc.contributor.referee1: Sowek, Adriane Bassani
metadata.dc.contributor.referee2: Farah, Marcelo
metadata.dc.description.resumo: A principal dificuldade na produção de nanocompósitos é obter uma dispersão homogênea da fase dispersa na matriz, principalmente quando utilizam-se matrizes termoplásticas apolares, como o polipropileno (PP), reforçadas com nanopartículas polares como a celulose nanocristalina (CNC). Para melhorar a dispersão das nanopartículas existem algumas alternativas como modificações químicas, polimerização “in-situ” e diferentes tipos de fluxo aplicados durante a incorporação de partículas na matriz. A utilização de um dispositivo de fluxo elongacional é então, uma alternativa para gerar uma melhor mistura dispersiva e distributiva. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do fluxo elongacional na dispersão da CNC comercializada pela Celluforce em uma matriz de PP. Para isso foi utilizado um dispositivo de mistura elongacional por canais hiperbólicos (D-MECH), esses canais que são divergentes e convergentes, são capazes de gerar taxas de deformação elongacionais constantes durante o fluxo. Foram produzidos também, nanocompósitos em uma mini extrusora de rosca simples e combinando os dois métodos, isto é, misturando o material na mini extrusora, peletizando o extrudado, e em sequência, utilizando o D-MECH. No total, foram produzidas 15 composições, variando entre elas o teor de CNC (0, 2 e 5%), a velocidade de processamento quando produzida no D-MECH (2, 5 e 10 mm/min), a presença de compatibilizante e o processamento utilizado. Foram realizados ensaios morfológicos e térmicos afim de caracterizar a CNC comercial. A análise de termogravimetria mostrou que o amarelamento causado nas composições processadas a 2 mm/min é devido à baixa estabilidade térmica da CNC. Através da microscopia eletrônica de transmissão obteve-se a razão de aspecto da nanocelulose, que está em torno de 22. As análises nos nanocompósitos foram realizadas a partir de caracterizações morfológicas, térmicas e reológicas. A caracterização morfológica mostrou a eficiência do fluxo elongacional em dispersar as nanopartículas nas composições com 2% de CNC, principalmente quando utilizado o compatibilizante. Nas composições com 5% não houve diferenças significativas na dispersão utilizando os diferentes tipos de processamento. A partir da microscopia eletrônica de varredura, foi possível observar que a interface entre matriz e partícula foi melhorada na composição com a adição do compatibilizante. Os ensaios reológicos indicaram que a presença da nanocelulose aumentou a viscosidade complexa dos nanocompósitos, bem como o módulo de armazenamento. A caracterização térmica mostrou que não houve mudanças significativas nas temperaturas de fusão e de cristalização dos nanocompósitos com a adição da CNC. O grau de cristalinidade foi alterado somente na composição com a presença de compatibilizante.
Abstract: The main challenge in the production of nanocomposites is to obtain a homogenous dispersion of dispersed phase in the matrix, mainly when are used apolar thermoplastics matrices, like polypropylene (PP), reforced with polar nanoparticles as nanocristaline cellulose (NCC). For improve the dispersion of nanoparticulas there are some alternatives like chemical modifications, “in-situ” polymerization and different types of flow applied during the incorporation of the particles in the matrix. The use of an elongational flow dispositive is an alternative to generate a better dispersive and distributive mixture. The goal of this work was evaluate the influence of the elongacional flow in the dispersion of the commercial CNC by Celluforce in a PP matrix. For this, was utilized an elongational mixture dispositive with hyperbolic sections (D-MECH), this sections are divergent and convergent and are capable of generate constant rates of elongational deformations during the flow. Were also produced nanocomposites in a mini single-screw extruder and combining the two methods, i.e., melt mixing in the extruder, pelletizing the extrudate, and subsequently using the D-MECH. In total, were produced 15 compositions, in which are changed the NCC content (0, 2 e 5%), the processing speed when produced in D-MECH (2, 5 e 10 mm/min), the presence of compatibilizer and the processing method used. Were realized morphological and thermal evaluation in order to characterize the commercial NCC. The thermogravimetric analysis exhibited that the yellowing caused in the compositions processed in 2 mm/min is resulted by the low thermal stability of NCC. By transmission electronic microscopy was obtained the aspect ratio of the nanocellulose, which is around 22. The analyzes of nanocomposites were based on morphological, thermal and rheological characterizations. The morphological characterization showed the efficiency of the elongacional flow to disperse the nanoparticles in the compositions with 2% of NCC, mainly when the compatibilizer was used. In the compositions with 5%, there were no significant differences in the dispersion using the different processing types. From scanning electronic microscopy was possible observe that the interface between the matrix and particle was improved in the composition with the compatibilizer addition. The rheological results indicated that the nanocellulose presence enhanced the complex viscosity of nanocomposites, as well as the storage modulus. The thermal characterization showed that there were no significant differences in melting and crystallization temperatures of nanocomposites with NCC addition. The degree of crystallinity changed only in the composition with compatibilizer.
Keywords: Nanocompósitos
nanocelulose
fluxo elongacional
dispersão
Nanocomposites
nanocellulose
elongational flow
dispersion
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Engenharia de Materiais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais
Citation: JATZEK, Bruna Letícia. Influência do fluxo elongacional na dispersão de celulose nanocristalina em polipropileno.2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2019.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3258
Issue Date: 12-Aug-2019
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