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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18948
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Potencial de uso da perlita como carga e/ou aditivo no poliestireno em aplicação nos setores de embalagens termoformadas e construção civil |
Título(s) alternativo(s): | Potential use of perlite as a filler and/or aditive in Polystyrene in application in the thermoformed packaging and civil construction sectors |
Autor: | Ferreira, Amanda Gerhardt de Oliveira ![]() |
Primeiro orientador: | Sousa, Ana Maria Furtado de |
Segundo orientador: | Silva, Ana Lúcia Nazareth da |
Primeiro membro da banca: | Sirqueira, Alex da Silva |
Segundo membro da banca: | Furtado, Cristina Russi Guimarães |
Terceiro membro da banca: | Nascimento, Christine Rabello |
Quarto membro da banca: | Souza Junior, Fernando Gomes de |
Resumo: | Compósitos à base de poliestireno e perlita expandida (PS/Perlita) foram preparados com o objetivo de avaliar o efeito dos parâmetros de processamento e do teor de carga mineral sobre as propriedades físicas, mecânicas, térmicas, morfológicas e reológicas dos compósitos finais. As variáveis de resposta do planejamento de experimentos aplicado à ETAPA INICIAL do estudo indicaram um aumento da densidade dos compósitos após extrusão e injeção, indicativo de uma provável quebra das partículas de perlita inicialmente porosas e com ar represado em seu interior. Apesar da boa interação entre a perlita e a matriz de PS, a morfologia também confirmou a quebra das esferas da carga. A análise estatística do planejamento de experimentos sinalizou que os fatores de processo - velocidade e elementos de condução, não exerceram efeito significativo sobre as variáveis de resposta – Índice de Fluidez, resistência ao Impacto e Módulo de Young. Uma ETAPA COMPLEMENTAR foi realizada para substituição da etapa de injeção (supostamente responsável pela quebra das partículas) por uma etapa de formação de fita para obtenção de novos corpos de prova após extrusão. No entanto, as variáveis de resposta mais uma vez indicaram a quebra da perlita por meio do aumento da densidade e da morfologia dos compósitos. A análise estatística do planejamento de experimentos confirmou este evento ao sinalizar o efeito significativo dos elementos de condução e do teor de perlita sobre o aumento da densidade dos compósitos nas condições de processamento utilizadas. O estudo reológico mostrou uma tendência a um comportamento elástico mais pronunciado para composições processadas em condições menos cisalhantes (2 elementos de condução). Além disso, o comportamento de fluxo da composição com maior teor de perlita de menor tamanho de partícula (perlita 50BC 20%) apresentou estabilidade dimensional adequada para termoformação, mesmo com as perlitas fraturadas e ainda identificou a não existência de aglomerados nos compósitos PS/Perlita, fatos confirmados pelas análises de SEM e TGA. O aumento da condutividade térmica (K) e a diminuição da capacidade calorífica (Cp), comportamento oposto ao que era esperado, reforçaram a conclusão de que a quebra da perlita inviabilizou o uso do material como isolante térmico. Entretanto, os resultados apontaram para a obtenção de um material adequado para a termoformação, já que o aumento da condutividade térmica seria adequado para a fase de resfriamento do molde, acelerando a produção da peça. |
Abstract: | Composites based on polystyrene and expanded perlite (PS/Perlite) were prepared in order to assess the processing effect parameters and the mineral filler content on physical, mechanical, thermal, morphological and rheological properties of the final composites. The data obtained from the design of experiments applied to the INITIAL STAGE of the study indicated an increase in the density of the composites after the extrusion and injection processes, suggesting the probable breakdown of the perlite particles. The morphology analysis indicated a good interaction between the perlite and the PS matrix, however confirmed the breakage of the filler spheres. The statistical analysis of the design of experiments also showed that the process factors (speed and conduction elements) did not significantly alter the response variables (MFI, Impact Resistance and Young’s Modulus). A COMPLEMENTARY STEP replaced the injection process step (supposedly responsible for breaking the particles) by a tapering step to obtain new specimens after the extrusion process. However, the response variables once again indicated the perlite breakdown by the density increase and the morphology of the composites. The statistical analysis of the design of experiments confirmed this event by signaling the significant effect of the conduction elements and the perlite content on the composite’s density increase under the processing conditions used. The rheological study showed a pronounced elastic behavior tendency for the compositions processed with lower shear conditions (2 conductions elements). In addition, the composites with higher perlite content with smaller particle size (perlite 50BC 20%) flow behavior showed adequate dimensional stability for thermoforming, even with fractured perlites and also identified the absence of agglomerates in PS/Perlite composites, facts that were confirmed by SEM and TGA analysis. The thermal conductivity (K) increase and the heat capacity (Cp) decrease were not expected, however it reinforced the conclusion that the perlite breakage made the use of the composites as a thermal insulator unfeasible. On the other hand, the results pointed towards a material suitable for thermoforming, since the increase in thermal conductivity would be suitable for the cooling phase of the process, accelerating the production of the artifacts. |
Palavras-chave: | Poliestireno Compósitos Perlita Propriedades térmicas Propriedades de tração Comportamento reológico Perlite Polystyrene Composite Thermal properties Tensile properties Rheology behavior |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDES |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Química |
Citação: | FERREIRA, Amanda Gerhardt de Oliveira. Potencial de uso da perlita como carga e/ou aditivo no poliestireno em aplicação nos setores de embalagens termoformadas e construção civil. 2022. 134 f. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022 . |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18948 |
Data de defesa: | 22-Jul-2022 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Química |
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Tese - Amanda Gerhardt de Oliveira Ferreira - 2022 - Completa.pdf | 7,78 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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