Análise das propriedades mecânicas e térmicas do polietileno reciclado com fibras sintéticas
Constantly, many actions have been maid, to make the population and companies in general, aware of the importance of recycling and the need for proper disposal of polymeric materials, especially those for quick disposal. However, Brazil is far from achieving ideal policies about this issue. Another...
| Autor principal: | Azevedo, Eduardo Izaias de |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2022
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28281 |
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riut-1-282812022-05-06T06:07:54Z Análise das propriedades mecânicas e térmicas do polietileno reciclado com fibras sintéticas Analysis of the mechanical and thermal properties of recycled polyethylene with synthetic fibers Azevedo, Eduardo Izaias de Kloss, Juliana Regina Zeck, Scheyla Camargo Kloss, Juliana Regina Zeck, Scheyla Camargo Bittencourt, Paulo Rodrigo Stival Bornatowski, Denis Polímeros - Reaproveitamento Polietileno Fibras - Propriedades mecânicas Fibras - Propriedades térmicas Polymers - Recycling Polyethylene Fibers - Mechanical properties Fibers - Thermal properties CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA Constantly, many actions have been maid, to make the population and companies in general, aware of the importance of recycling and the need for proper disposal of polymeric materials, especially those for quick disposal. However, Brazil is far from achieving ideal policies about this issue. Another widely discussed factor about plastic polymers is the fact that, during the reprocessing operation, there is a gradual loss of their properties, such as: change in molar mass, viscosity and decrease in tensile strength. Thus, it is necessary that the mechanical recycling be advantageous, both ecologically and economically, and the maintenance of a minimum limit for some of these properties becomes a relevant variable, to issues involving these materials. Given the above, the objective of this work was to analyze the mechanical and thermal properties of two samples of recycled high-density polyethylene (HDPE), one postconsumer (PEI) and another post-industrial (PE II), using synthetic based additives of ultra-high molecular weight polyethylene fibers (PEUAPM) or encapsulated polyester, both developed for this purpose. In order to facilitate the dispersion of additives in HDPE, a concentrate consisting of 95% of low-density polyethylene with 5% of each of the respective additives was initially prepared. After obtaining the concentrate, four compositions were processed for each one of the recycled materials, namely: one without additives, another containing 4% of the concentrate of each one of the additives and the other only 4% of LDPE. These compositions were submitted to the injection molding process, characterizing them as to their thermal and mechanical properties, using the following techniques: infrared spectroscopy (FTIR), mechanical tests of tensile strength, calorimetry differential scanning (DSC), thermogravimetry (TGA) and melt index (MFI). The PE13 composition (powder industrial polymer), containing 4% of the PEUAPM fiber-based additive concentrate, exhibited the most representative result among all the compositions, with an increase in its elastic modulus, and a greater resistance to deformation, practically maintaining the same maximum voltage. In summary, the alteration of properties does not follow a single path, but is mainly guided by the application that is sought for the object produced with such material. For example, a more rigid composition with greater tensile strength can be very useful in rigid packaging or beverage crates, in the same way that a more ductile polymer can give rise to ducts, hoses, films or any material that requires a greater malleability of the piece. Any control over the behavior of the recycled can be useful to favor the process and generate a positive economic and social result. Constantemente muitas ações têm sido realizadas para conscientizar a população e as empresas em geral, da importância da reciclagem e da necessidade do descarte adequado de materiais poliméricos, principalmente aqueles de descarte rápido. Porém, o Brasil está longe de atingir as políticas ideais com relação a esta questão. Outro fator muito discutido sobre os polímeros plásticos, é o fato de que de maneira geral, durante o reprocessamento, observa-se a perda gradual de suas propriedades, das quais destacam-se: alteração da massa molar, viscosidade e a diminuição da resistência à tração. Assim, é necessário que a reciclagem mecânica seja vantajosa, tanto ecológica quanto economicamente, sendo que a manutenção de um limite mínimo de algumas destas propriedades torna-se uma variável pertinente a questões envolvendo estes materiais. Diante do apresentado, o objetivo deste trabalho foi analisar as propriedades mecânicas e térmicas de duas amostras de polietileno de alta densidade (PEAD) reciclado, uma pós-consumo (PEI) e outra pó-industrial (PE II), utilizando aditivos sintéticos à base de fibras de polietileno de ultra alto peso molecular (PEUAPM) ou poliéster encapsulado, ambos desenvolvidos para este fim. Afim de facilitar a dispersão dos aditivos no PEAD, foi inicialmente preparado um concentrado constituído de 95% de polietileno de baixa densidade com 5% de cada um dos respectivos aditivos. Após obtido o concentrado, foram processadas quatro composições para cada um dos materiais reciclados, sendo elas: uma sem aditivos, outra contendo 4% do concentrado de cada um dos aditivos e a outra apenas 4% do PEBD. Submeteu-se estas composições ao processo de moldagem por injeção, caracterizando-as em seguida, quanto às suas propriedades térmicas e mecânicas, utilizando-se das seguintes técnicas: espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), ensaios mecânicos de resistência à tração, calorimetria diferencial de varredura (DSC), termogravimetria (TGA) e índice de fluidez (MFI). A composição PE13 (polímero pós industrial), contendo 4% do concentrado de aditivo à base de fibras de PEUAPM, exibiu o resultado mais representativo entre as composições, com um aumento do seu módulo elástico, e uma resistência maior à deformação, mantendo praticamente a mesma tensão máxima. Em síntese, a alteração das propriedades não segue para um único caminho, mas norteia-se principalmente pela aplicação que se busca para o objeto produzido com tal material. Por exemplo, uma composição mais rígida, com maior resistência à tração pode ser muito útil em embalagens rígidas, ou engradados para bebidas, da mesma maneira que um polímero mais dúctil pode dar origem a dutos, mangueiras, filmes ou qualquer material que exija uma maior maleabilidade da peça. Qualquer controle sobre o comportamento do reciclado pode ser útil para favorecer o processo e gerar um resultado positivo econômico, e social. 2022-05-05T13:10:43Z 2032-05-05 2022-05-05T13:10:43Z 2021-12-02 bachelorThesis AZEVEDO, Eduardo Izaias de. Análise das propriedades mecânicas e térmicas do polietileno reciclado com fibras sintéticas. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28281 por embargoedAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Bacharelado em Química UTFPR |
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Constantly, many actions have been maid, to make the population and companies in general, aware of the importance of recycling and the need for proper disposal of polymeric materials, especially those for quick disposal. However, Brazil is far from achieving ideal policies about this issue. Another widely discussed factor about plastic polymers is the fact that, during the reprocessing operation, there is a gradual loss of their properties, such as: change in molar mass, viscosity and decrease in tensile strength. Thus, it is necessary that the mechanical recycling be advantageous, both ecologically and economically, and the maintenance of a minimum limit for some of these properties becomes a relevant variable, to issues involving these materials. Given the above, the objective of this work was to analyze the mechanical and thermal properties of two samples of recycled high-density polyethylene (HDPE), one postconsumer (PEI) and another post-industrial (PE II), using synthetic based additives of ultra-high molecular weight polyethylene fibers (PEUAPM) or encapsulated polyester, both developed for this purpose. In order to facilitate the dispersion of additives in HDPE, a concentrate consisting of 95% of low-density polyethylene with 5% of each of the respective additives was initially prepared. After obtaining the concentrate, four compositions were processed for each one of the recycled materials, namely: one without additives, another containing 4% of the concentrate of each one of the additives and the other only 4% of LDPE. These compositions were submitted to the injection molding process, characterizing them as to their thermal and mechanical properties, using the following techniques: infrared spectroscopy (FTIR), mechanical tests of tensile strength, calorimetry differential scanning (DSC), thermogravimetry (TGA) and melt index (MFI). The PE13 composition (powder industrial polymer), containing 4% of the PEUAPM fiber-based additive concentrate, exhibited the most representative result among all the compositions, with an increase in its elastic modulus, and a greater resistance to deformation, practically maintaining the same maximum voltage. In summary, the alteration of properties does not follow a single path, but is mainly guided by the application that is sought for the object produced with such material. For example, a more rigid composition with greater tensile strength can be very useful in rigid packaging or beverage crates, in the same way that a more ductile polymer can give rise to ducts, hoses, films or any material that requires a greater malleability of the piece. Any control over the behavior of the recycled can be useful to favor the process and generate a positive economic and social result. |
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