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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7969
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Desenvolvimento de compósitos híbridos de polipropileno carregados com alumina e reforçados com fibra de vidro |
Título(s) alternativo(s): | Hybrid composite material of alumina-filled polypropylene reinforced with fiberglass development |
Autor: | Silva, Raquel Muylaert Camargo da ![]() |
Primeiro orientador: | Rocha, Marisa Cristina Guimarães |
Primeiro coorientador: | D´almeida, José Roberto Moraes |
Primeiro membro da banca: | Silva, Antonio Henrique Monteiro da Fonseca Thomé da |
Segundo membro da banca: | Costa, Helson Moreira da |
Resumo: | Neste trabalho, o efeito da incorporação de alumina (Al2O3) e de fibra de vidro (FV), assim como de ambas as cargas (reforço híbrido) ao polipropileno (PP) foi investigado. Os efeitos do tratamento superficial da alumina com vinil-trietóxi-silano , do uso do polipropileno graftizado com anidrido maleico (PP-g-MA) como agente de acoplamento, assim como do tratamento superficial da fibra de vidro com γ-aminopropil-trietóxi-silano e com solução alcalina de NaOH, sobre as propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas dos compósitos produzidos, PP/Al2O3 e PP/Fibra de Vidro, respectivamente, também foram investigados. O comportamento mecânico dos materiais obtidos foi avaliado em tração, flexão e sob carga de impacto. As propriedades térmicas foram determinadas através de calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA) e ensaios de condutividade térmica. A morfologia foi analisada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos demonstraram que os tratamentos superficiais efetuados na alumina, assim como na fibra de vidro, não promoveram uma melhor adesão interfacial entre as cargas e a matriz polimérica. Devido a essas propriedades de adesão insatisfatórias foi observado que, de forma geral, os compósitos carregados com alumina tratada e com fibra de vidro tratada apresentaram propriedades mecânicas inferiores às dos compósitos carregados com alumina e fibra de vidro não tratadas, respectivamente. O uso do PP-g-MA como agente de acoplamento, entretanto, promoveu melhor adesão interfacial tanto entre a alumina e o PP, quanto entre a fibra de vidro e o PP, resultando na obtenção de propriedades mecânicas superiores. Entre todos os compósitos estudados, o compósito processado com 5% Al2O3 sem tratamento e 20% de fibra de vidro sem tratamento (FVnt), na presença de 2% de PP-g-MA, foi o que apresentou melhor combinação de propriedades mecânicas, apresentando os maiores valores de resistência ao impacto, de módulo de elasticidade, de resistência à tração, de módulo de flexão e de resistência à flexão. Esse compósito apresentou valor de resistência ao impacto médio superior até mesmo ao do polipropileno puro. A condutividade térmica do polipropileno não foi melhorada com o desenvolvimento dos compósitos, mas a estabilidade térmica dos compósitos foi superior à do polipropileno. Os resultados obtidos indicam a possibilidade da utilização desse material em aplicações de engenharia onde materiais à base de PP rígidos e resistentes tanto em flexão quanto em tração e com boa resistência ao impacto e estabilidade térmica satisfatória sejam necessários. |
Abstract: | In this work, composite materials made from polypropylene (PP) and alumina (Al2O3), as well as from polypropylene and glass fiber (GF) were developed, aiming to improve the polymer thermal and mechanical properties. The effect of each reinforcement element, as well as of the hybrid reinforcement, on the polymer properties was evaluated. The influence of some process variables such as: the surface treatment of alumina with vinyltrietoxisilane, the addition of a coupling agent, polypropylene grafted with maleic anhydride (PP-g-MA), the surface treatment of glass fiber with γ-aminopropyltriethoxy- silane and with an alkaline NaOH solution, on the properties of the composites, PP/Al2O3 and PP/Fiber Glass, respectively, were also investigated. The tensile, flexural and impact properties of the obtained materials were determined. The thermal properties were evaluated through differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) and thermal conductivity measurements. The morphology of the samples was examined by using scanning electron microscopy (SEM). The results obtained showed that the alumina and glass fibers surface treatments exerted no effect on the interfacial adhesion between the matrix and the reinforcements. The composite prepared with 5 wt.% Al2O3 , 20 wt.% of glass fiber in nature and 2 wt.% of PP-g-MA was the material that presented the better combination of mechanical. Due to the poor adhesion properties, the composites processed with the reinforcement elements without any superficial treatment even presented superior mechanical properties. The addition of PP-g-MA to the composites, however, promoted better adhesion between the polypropylene and the reinforcements leading to obtaining better mechanical properties, showing the higher values of impact resistance, Young Modulus, tensile resistance, flexural modulus and resistance. This material presented impact resistance higher than the impact resistance of polypropylene. The thermal conductivity of polypropylene was not improved with the development of the composites. However, the thermal stability was higher than that of polypropylene. The results obtained shows that this material may be used in engineering applications where strong and hard PP based materials with good impact properties and satisfactory thermal stability are necessary. |
Palavras-chave: | Polypropylene Hybrid composite Fiberglass Alumina Coupling agente Superficial treatment Polipropileno Compósitos poliméricos Materiais compostos Plástico reforçado Fibras de vidro Plástico reforçado com vidro Agente de acoplamento Tratamento superficial Compósitos híbridos Alumina |
Área(s) do CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
Idioma: | por |
País: | BR |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais |
Citação: | SILVA, Raquel Muylaert Camargo da. Desenvolvimento de compósitos híbridos de polipropileno carregados com alumina e reforçados com fibra de vidro. 2018. 106 f. Dissertação (Mestrado em Materiais não-metálicos; Física e mecânica dos materiais) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2018. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7969 |
Data de defesa: | 24-Ago-2018 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais |
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