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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mecnica

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Ttulo [PT]: Blendas de PEBD/amido termoplstico utilizando nanoslica silanizada como compatibilizante
Ttulo [EN]: Blends of LDPE/ thermoplastic starch using nanosilica silanized as compatibilizer.
Autor(es): Fernado Luis Panin Lopes
Palavras-chave [PT]:

Amido termoplstico. Blendas de amido termoplstico. Polietileno de baixa densidade. Nanoslica silanizada. Compatibilizante. Propriedades mecnicas. Blendas polimricas. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Thermoplastic starch. Low density polyethylene. Polymer blends. Silanized nanosilica. Brazil.
rea de concentrao: Materiais
Titulao: Mestre em Engenharia Mecnica
Banca:
Silvia Luciana Fvaro [Orientador] - UEM
Andrelson Wellington Rinaldi - UEM
Sandro Aurlio de Souza Venter - UFTPR
Resumo:
Resumo: O amido apresenta propriedades mecnicas, qumicas e fsicas interessantes do ponto de vista de processamento e aplicao. Uma das formas encontradas para melhorar as propriedades do amido e que tem sido empregada com sucesso na fabricao de produtos industriais a composio do amido com outros polmeros para dar origem a blendas polimricas. Entre os polmeros de maior interesse para formar blendas com o amido termoplstico (TPS) se destaca o polietileno de baixa densidade (PEBD) que apresenta baixo custo, sendo um dos materiais mais empregados na produo de filmes para embalagens, filmes para agricultura e outras aplicaes. Assim, nota-se que diversos estudos de blendas com amido termoplstico tm sido realizados em busca de melhores resultados nos ensaios mecnicos e tambm visando uma diminuio da hidrofobicidade do amido para que desenvolva um biomaterial que possa ser utilizado comercialmente. Diante do exposto, este estudo teve por objetivo obter blendas de TPS com PEBD utilizando nanoslica silanizada (nSS) como compatibilizante. Realizou-se um estudo fatorial 22 com ponto central e anlise morfolgica para avaliar a influncia e interao da nanoslica e do plastificante glicerol na obteno de um TPS com caractersticas hidrofbicas, avaliando as propriedades de absoro de gua, solubilidade e ngulo de contato. A partir disso conclui-se que a amostra de TPS com 30% de glicerol e 5% de nanoslica obteve melhores resultados. As blendas com PEBD e TPS foram obtidas em uma segunda etapa por extruso e injeo, processando misturas nas propores em massa de 80, 60 e 40% de PEBD com TPS puro e TPS modificado com nanoslica silanizada (nSS). A composio das blendas continha TPS puro e com adio de 5% de nSS, ambos com 30% de glicerol. As blendas foram analisadas e caracterizadas atravs dos ensaios de Calorimetria Exploratria Diferencial (DSC), Difrao de Raios-X (DRX), resistncia trao, resistncia flexo, resistncia ao impacto Izod, dureza Shore D, microscopia eletrnica de varredura (MEV), ensaio de degradao, alm dos ensaios citados no estudo fatorial. As blendas contendo nanoslica como compatibilizante apresentaram menor solubilidade quando comparada as blendas de TPS puro. A partir dos ensaios de resistncia a trao conclui-se que quanto maior a quantidade de TPS menor a tenso mxima de ruptura e o alongamento, entretanto notou-se que as blendas de mesma proporo, mas contendo a nanoslica obtiveram um aumento da tenso mxima de ruptura e reduo do alongamento. Quanto ao mdulo de elasticidade nota-se tambm que quanto maior a quantidade de TPS e nSS mais rgida a blenda. Em relao ao ensaio mecnico de impacto constatou-se que as blendas com maior quantidade de TPS com slica so menos resistentes ao impacto, entretanto a blenda com melhor desempenho foi a de menor quantidade de TPS contendo slica. Quanto aos ensaios de dureza e de flexo verifica-se que as blendas com nanoslica apresentaram melhora nestas propriedades quando comparadas as blendas sem nanoslica, demonstrando que a incluso de nSS aumenta a dureza e rigidez dessas amostras. Por fim, conclui-se que a presena de nanoslica contribui para a diminuio da hidrofilicidade do amido melhorando a interao PEBD/TPS. No ensaio de biodegradao as blendas foram aterradas por 30 e 60 dias e logo aps foram analisadas quanto a resistncia a trao, na qual a tenso mxima diminui de acordo com aumento do tempo de exposio ao solo, para a maioria das formulaes. J para os resultados de mdulo elstico observou-se reduo drstica nestes valores para as blendas polimricas. Na microscopia eletrnica de varredura, notou-se pouco efeito visual da degradao ambiental sobre a superfcie de PEBD. Entretanto para as blendas enterradas por 30 e 60 dias h grande concentrao de defeitos na superfcie das amostras, indicando uma maior biodegradabilidade das blendas em relao ao amido puro.

Abstract: Starch presents mechanical properties, chemical and physical interesting of viewpoint of processing and application. One form found to improve starch properties and has been successfully employed in the manufacture of industrial products is the starch composition with other polymers to give polymer blends. Among the polymers of greatest interest to form blends with the thermoplastic starch (TPS) stands low density polyethylene (LDPE) having low cost, being one of the materials used in the production of packaging films, films for agriculture and other applications . Thus, it is noted that several studies with thermoplastic starch blends have been made in search of better results in the mechanical tests and aiming a decrease in the hydrophobicity of the starch to develop a biomaterial that can be used commercially. Given the above, this study aimed to obtain TPS blends with LDPE using nanoslica silanized (nSS) as compatibilizer. We conducted a factorial study 22 with center point and morphological analysis to evaluate the influence and interaction of nanoslica and plasticizer glycerol in getting a TPS with hydrophobic characteristics, evaluating the properties of water absorption, solubility and contact angle. From this it is concluded that the sample of TPS with 30% glycerol and 5% nanoslica better results. The blends with LDPE and TPS were obtained in a second step by extrusion and injection processing mixtures in mass proportions of 80, 60 and 40% of LDPE with pure TPS and TPS modified silanized nanoslica (nSS). The composition of the blends contained pure TPS and with addition of 5% NSS, both with 30% glycerol. The blends were analyzed and characterized as Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-Ray Diffraction (XRD), tensile strength, flexural strength, Izod impact strength, Shore hardness D, scanning electron microscopy (SEM) and degradation test, in addition to the tests listed in the factorial study.. The blends containing nanoslica as compatibilizer had lower solubility compared the blends of pure TPS. From the traction resistance tests it was concluded that the greater the amount of low TPS is the maximum stress at rupture and elongation, however it noted that blends of the same amount, but containing the nanoslica obtained an increase of the maximum tension rupture elongation and reduction. The modulus of elasticity is noted also that the higher the amount of TPS and nSS the blend is stiffer. In relation to mechanical impact test it was found that the blends with higher silica with TPS are less impact resistant, however the blend with improved performance was the lowest amount of TPS containing silica. The testing of hardness and bending it appears that blends with nanoslica showed improvement in these properties when compared to blends without nanoslica, demonstrating that the inclusion nSS increases the hardness and stiffness of these samples. Finally, it is concluded that the presence of nanoslica contributes to reducing the hydrophilicity of the starch improving LDPE / TPS interaction. In the biodegradation test blends were grounded and 60 for 30 days and then were analyzed for tensile strength, in which the maximum voltage decreases with increasing time of exposure to soil for most formulations. As for the results of elastic modulus observed drastic reduction in these values for the polymer blends. In scanning electron microscopy, it noticed some visual effect of environmental degradation on the surface of LDPE. However for the blends buried for 30 to 60 days there is a great concentration of defects on the surface of samples, indicating a higher biodegradability of the blends compared to pure starch.
Data da defesa: 21/08/2015
Cdigo: vtls000220370
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2015
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Silvia Luciana Fvaro
Co-Orientador: Prof. Dr. Eduardo Radovanovic
Instituio: Universidade Estadual de Maring . Centro de Tecnologia . Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mecnica
Nvel: Dissertao (mestrado em Engenharia Mecnica)/
UEM: Departamento de Engenharia Mecnica

Responsavel: beth
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: dissertao 27092015- Impresso final (1).pdf
Tamanho: 3772 Kb (3862756 bytes)
Criado: 28-09-2016 08:58
Atualizado: 28-09-2016 09:05
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