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Título [PT]: Estudo da interação de blenda de policloropreno e borracha natural (PCP/NR) com FeCl3.6H2O em solução
Autor(es): Adonilson dos Reis Freitas
Palavras-chave [PT]:

Elastoméricos. Policloropreno. Borracha natural. Blendas poliméricas (PCP - NR). Miscibilidade. Polímeros. Degradação. Fotoquímica (Processos). Cinética. Solvente. Processo Foto-Fenton. Brasil.

Polychloroprene. Natural rubber. PCP/NR blend. Miscibility. Polymer degradation. Photo-Fenton process. Degradation kinetic. Solvent effect. Brazil.

Edvani Curti Muniz [Orientador] - UEM

Resumo: Nesta Tese foram estudadas blendas de policloropreno (PCP) e borracha natural (NR), em solução, na presença de cloreto de ferro(III) hexahitratado (FeCl3.6H2O), e expostas à luz policromática. A miscibilidade do sistema PCP/NR foi avaliada visualmente e por viscosimetria de solução diluída. A reação de degradação de PCP/NR contendo FeCl3.6H2O, em solução, foi estudada por meio de medidas de tempo normalizado de escoamento, usando um viscosímetro capilar tipo Ubbelohde. A influência das variáveis: temperatura, presença ou não de luz policromática e concentração total de polímeros no tempo de escoamento foram analisadas por meio de um planejamento fatorial do tipo 23 completo. O processo de degradação ainda foi caracterizado por espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1HRMN), cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-MS) e análise termogravimétrica (TGA). A influência das propriedades do solvente no processo de degradação também foi objeto de estudo. Os resultados apontam que PCP e NR formam blendas imiscíveis em qualquer uma das razões mássicas 20/80, 40/60, 60/40 e 80/20 de PCP/NR. Também foi verificado que após 30 horas em repouso, solução de PCP/NR separa em duas fases, uma de PCP outra de NR. Análise por meio do planejamento fatorial mostrou que a temperatura não tem contribuição significativa para o processo de degradação. Por outro lado, a presença de luz e concentração de polímero, assim como a combinação desses fatores, foram apontadas como importantes no processo de degradação de ambos componentes da blenda. Por meio da viscosimetria foi verificado que pequenas quantidades de PCP na blenda PC/NR acentua a degradação da NR. Foi proposto um modelo cinético de segunda ordem que se ajusta bem aos dados viscosimétricos principalmente quando a concentração de polímero e a luz estão nos níveis superiores estudados (22,7 mg / mL e exposição à luz policromática). Ainda, foi verificado que alterando a proporção dos componentes na blenda não há alteração significativa dos resultados do planejamento fatorial. Mudanças espectrais durante o processo de degradação da blenda, tal como o aparecimento de novas bandas ou o desparecimento de outras, foram verificadas tanto por espetroscopia de FTIR, quanto por 1HRMN. O perfil de fragmentação dos resíduos encontrados na solução da blenda PCP/NR-FeCl3.6H2O obtidos por CG/MS sugerem uma recombinação entre os produtos de degradação de PCP com os de NR. Termogramas apontam a formação de produtos de degradação termicamente menos estáveis do que a blenda virgem. Por meio de viscosimetria foi verificado ainda que as propriedades do solvente, tais como constante dielétrica, dipolo e tensão superficial desempenham importante papel no processo de degradação. As propriedades dos solventes podem acentuar ou atenuar o efeito degradativo de PCP e NR. Neste sentido, foi verificado que tanto PCP quanto PCP/NR degradam, porém do ponto de vista cinético, foi encontrado que ambos os processos apresentam duas dependências; i) com o tempo de reação; ii) com o solvente. Este trabalho abre novas perspectivas no estudo da degradação de polímeros especialmente materiais elastoméricos tal como borracha natural e policloropreno. Abstract: Blends of polychloroprene (PCP) and natural rubber (NR), in liquid solution and in the presence of iron(III) hexahydrate (FeCl3.6H2O), and exposing to polychromatic light were studied in this Thesis. The miscibility of PCP/NR system was evaluated through dissolution solution viscometry (DSV) and through visual observation. The PCP/NR degradation was studied by normalized efflux time measurements, using an Ubbelohde capillary viscometer. The influence of temperature, exposing or not polychromatic to light and total polymer concentration on the efflux time were analyzed using a 23 full factorial design. The degradation process was also characterized by Fourier Transform Infrared (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance (1H RMN), Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The influence of solvent and their properties on the degradation process were also investigated. The results showed that mixture of PCP and NR in a common solvent separates in two phases. Also, the DSV data confirmed that PCP and NR are immiscible at any ratio. The factorial design showed that temperature does not influence the degradation process. On the other hand, the exposure to light and the concentration of polymer as well as their combination have been identified as important inputs for the degradation process of both components of the blend. Efflux time data showed that small amounts of PCP in the blends PC/NR accentuates the degradation of NR. We proposed a second order kinetic model that fits the data well viscometric especially when the polymer concentration and light are studied at higher levels (22.7 mg / mL and exposure to polychromatic light). Still, it was found that altering the proportion of components in the blend there is no significant change in the results of the factorial design. Spectral changes on FTIR and 1H NMR spectra due to degradation process, such as the appearance of new bands or disappearance of other were verified. The profile of fragmentation of the residues found in the blend solution PCP/NR-FeCl3.6H2O obtained by GC-MS suggest a recombination among the degradation products of PCP with the NR. Thermograms pointed out the formation of degradation products less thermally stable than the virgin polymers to blend. It was also verified through efflux time data that the solvent as well as their properties such as dielectric constant, dipole and surface tension play important role in the degradation process. Thus, the properties of solvents enhance or reduce the degradation effect. In this sense, it was found that both PCP and PCP/NR degrade, but from the kinetic point of view the process is dependent of: i) the reaction time, ii) with the solvent. This work opens new perspectives in the study of polymer degradation especially elastomers such as natural rubber and polychloroprene.

Idioma: Português Data de Publicação: 2010 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Edvani Curti Muniz Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química Nível: Tese (doutorado em Química)/ UEM: Departamento de Química

Responsavel: anezia
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: Adonilson dos Reis Freitas - Tese final.pdf
Tamanho: 3514 Kb (3598801 bytes)
Criado: 21-11-2013 07:50
Atualizado: 21-11-2013 08:05
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