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Tipo do documento: Tese
Título: Materiais à base de magnésio sintetizados em presença de extratos de plantas para aplicação em vulcanização de borrachas nitrílicas
Título(s) alternativo(s): Magnesium-based materials synthesized without the presence of plant extracts for application in the vulcanization of nitrile rubbers
Autor: Silva, Arianne Aparecida da 
Primeiro orientador: Furtado, Cristina Russi Guimarães
Segundo orientador: Carvalho, Nakédia Maysa Freitas
Primeiro coorientador: Sousa, Ana Maria Furtado de
Primeiro membro da banca: Sirqueira, Alex da Silva
Segundo membro da banca: Costa, Luciana da Cunha
Terceiro membro da banca: Pereira, Marcelo Maciel
Quarto membro da banca: Honorato, Luciana Ribeiro
Resumo: Esse trabalho visa avaliar comparativamente o potencial de ativadores a base de magnésio (G-MgO e Mg2+-P) sintetizados na presença de extrato de folhas de colônia na vulcanização de borrachas nitrílicas, NBR, em substituição ao usual ativador ZnO. Os compostos G-MgO e Mg2+-P foram sintetizados com a assistência do extrato hidroalcóolico de folhas de colônia (Alpinia Zerumbet). Os compostos foram caracterizados por Espectroscopia de absorção na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), difração de raios- X (DRX), análise termogravimétrica (TG e DTG), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV-EDS), microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (SEM-FEG) e determinação da distribuição de tamanho de partículas por espalhamento dinâmico de luz (DSL). O Mg-O verde (G-MgO) apresentou a estrutura cristalina cúbica com diâmetro médio do cristalito na faixa de 8 nm e partículas nanométricas em torno de 51 nm. O Mg2+-P apresentou bandas características da formação do complexo de magnésio(II) com polifenóis, de estrutura amorfa e partículas aglomeradas sem forma definida. Para estudar a viabilidade técnica do uso dos compostos de magnésio verdes como ativadores na vulcanização da NBR, em substituição ao ZnO, foram preparadas as composições NBR-33%-GMgO, NBR-33%-Mg2+-P e NBR-33%-ZnO. A avaliação dos materiais foi estudada com relação às propriedades reométricas, densidade de ligações cruzadas (DLC), cinética de vulcanização, propriedades mecânicas, estabilidade térmica e envelhecimento termo-oxidativo. Foi observado que as composições contendo os compostos de Mg apresentaram o processo de vulcanização diferente das composições com ZnO. Esse comportamento foi mais evidenciado no estudo cinético com o “modelo livre”. As composições com G-MgO apresentaram maior densidade de ligações cruzadas e melhor estabilidade térmica, enquanto que as composições com Mg2+-P apresentaram comportamento semelhante às com ZnO. Quanto às propriedades mecânicas, as composições com G-MgO e Mg2+-P apresentaram resultados promissores, principalmente com menores valores de relaxação de tensão. Foi realizado um estudo para comparar o desempenho das composições com NBR com 45% e 33% de acrilonitrila (ACN) contendo G-MgO e ZnO como ativadores. As comparações foram feitas em relação às propriedades reométricas, DLC, cinética de vulcanização, propriedades mecânicas, estabilidade térmica e envelhecimento termo-oxidativo. Neste caso, foi observado que as composições com G-MgO não sofreram mudanças significativas com os diferentes teores de ACN, porém, nas composições contendo ZnO, as propriedades reométricas e a cinética de vulcanização apresentaram mudanças no sistema de vulcanização na composição NBR-45%-ZnO, tornando o G-MgO um ativador mais atraente para vulcanizar NBR contendo maior teor de acrilonitrila. Um outro estudo foi realizado utilizando FTIR para entender a diferença do mecanismo de vulcanização do MgO versus ZnO, onde foi possível observar que a interação do óxido de magnésio com os componentes do sistema de vulcanização é diferente da interação do óxido de zinco, principalmente na formação dos estearatos de magnésio e zinco, sugerindo que os mecanismos de vulcanização são influenciados pelos ativadores empregados.
Abstract: This work aims to comparatively evaluate the potential of magnesium-based activators (G-MgO and Mg2+-P) synthesized in the assistance of colony leaf extract in the vulcanization of nitrile rubbers, NBR, as a substitute for the usual activator ZnO. The compounds, G-MgO and Mg2+-P, were synthesized with the assistance of the hydroalcoholic extract of colony leaves (Alpinia Zerumbet). The compounds were characterized by Fourier Transform Infrared Absorption Spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG and DTG), scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), high resolution scanning electron microscopy (SEM-FEG) and determination of particle size distribution by dynamic light scattering (DSL). The green Mg-O (G-MgO) presented the cubic crystalline structure, average crystallite diameter in the range of 8 nm and nanometric particles around 51 nm. Mg2+-P showed bands characteristic of the formation of the magnesium(II)-polyphenol complex, amorphous structure and agglomerated particles with no defined shape. In order to study the technical feasibility of using green magnesium compounds as activators in the vulcanization of NBR, replacing ZnO, compositions NBR-33%-GMgO, NBR-33%-Mg2+-P and NBR-33%-ZnO were prepared. Comparisons were made with regard to rheometric properties, density of cross-links (DLC), vulcanization kinetics, mechanical properties, thermal stability and thermo-oxidative aging. It was observed that the compositions containing Mg compounds showed a different vulcanization process to those containing ZnO. This behavior was more evident in the kinetic study with the “free model”. The compositions with G-MgO showed a higher density of cross-links and higher thermal stability, while the compositions with Mg2+-P showed similar behavior to those with ZnO. As for mechanical properties, the compositions with G-MgO and Mg2+-P showed promising results, especially with lower stress relaxation values. A study was carried out to compare the performance of NBR compositions with 45% and 33% acrylonitrile (ACN) containing G-MgO and ZnO as activators. Comparisons were made with regard to rheometric properties, DLC, vulcanization kinetics, mechanical properties, thermal stability and thermo-oxidative aging. In this case, it was observed that the compositions with G-MgO did not undergo significant changes with the different ACN contents, however, in the compositions containing ZnO, the rheometric properties and vulcanization kinetics showed changes in the vulcanization system in the NBR-45%-ZnO composition, making G-MgO a more attractive activator for vulcanizing NBR containing a higher acrylonitrile content. Another study was carried out using FTIR to understand the difference in the vulcanization mechanism of MgO versus ZnO, where it was possible to observe that the interaction of magnesium oxide with the components of the vulcanization system is different from that of zinc oxide, especially in the formation of magnesium and zinc stearates, suggesting that the vulcanization mechanisms are influenced by the activators used.
Palavras-chave: Magnesium oxide
Plant extract
Activator
Nitrile rubber
Vulcanization
Organic chemistry
Óxido de magnésio
Extrato de plantas
Ativador
Borracha nitrílica
Vulcanização
Química orgânica
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: SILVA, Arianne Aparecida da. Materiais à base de magnésio sintetizados em presença de extratos de plantas para aplicação em vulcanização de borrachas nitrílicas. 2024. 145 f. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23654
Data de defesa: 6-Dez-2024
Aparece nas coleções:Doutorado em Química



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