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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo do envelhecimento de dutos de polietileno de alta densidade (PEAD)
Título(s) alternativo(s): Study of ageing pipelines high density polyethylene (HDPE)
Autor: Coelho, Natalia Nogueira 
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: Oliveira, Carlos Ivan Ribeiro de
Resumo: O uso do polietileno como material de tubulação se deu a partir da década de 50 na América do Norte e desde então vem ganhando espaço no mercado. Entre os polietilenos utilizados, destaca-se o polietileno de alta densidade (PEAD). Apesar de suas excelentes propriedades, o PEAD pode ter seu tempo de uso limitado em muitas situações dependendo da sua área de aplicação. Conhecer os diferentes mecanismos que atuam sobre um material polimérico ajuda a prevenir e a controlar o modo e o momento de falha. O objetivo desse trabalho é a caracterização do Polietileno de Alta Densidade usado na fabricação de dutos, antes e após o envelhecimento, por ação do óleo LUBRAX OB 440, sob temperatura ambiente e na temperatura de 50°C, durante os intervalos de tempo de uma, três, seis e doze semanas. As propriedades mecânicas foram avaliadas através de ensaios mecânicos de tração e impacto. A caracterização das amostras também foi efetuada através de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), determinações de índice de fluidez (MFI), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), gravimetria e pela determinação da absorção de óleo pelas amostras durante o tempo de imersão. Os resultados obtidos demonstraram que a temperatura é uma variável que exerce influência significativa no processo de envelhecimento do polímero no óleo, visto que as propriedades mecânicas do PEAD envelhecido a temperatura ambiente, quase não sofreram variações durante o período de imersão. As amostras submetidas ao envelhecimento a 50°C, entretanto, apresentaram um aumento na resistência ao impacto e tendência a diminuição do módulo de elasticidade. O resultado dos ensaios de DSC das amostras envelhecidas mostrou que as amostras submetidas ao processo de envelhecimento em óleo apresentaram um aumento do índice de cristalinidade, independente da temperatura utilizada. Esse resultado foi corroborado pelo ensaio de DRX. A análise termogravimétrica, a gravimetria e o FTIR mostraram que o fenômeno de difusão do óleo na amostra é fortemente influenciado pela temperatura. As análises de FTIR para as amostras envelhecidas à temperatura ambiente e à temperatura de 50°C apresentaram um pico em 1377 cm-1 correspondente à difusão do óleo LUBRAX na matriz polimérica. A microscopia eletrônica de varredura do PEAD envelhecido, mostrou o efeito mais acentuado do envelhecimento a 50°C, com a presença de buracos e regiões com rachaduras.
Abstract: The use of polyethylene to produce pipes began in the 1950s, in North America, and since this time, it has been gaining market space, whether in the sanitation, oil and gas or mining industry. High-density polyethylene (HDPE) is the most used polyethylene grade for this application, because offers an excellent choice from both an economical and a technical point of view. However, despite its excellent properties, HDPE may have limited use time in many situations, depending on its area of application due to its low temperature resistance and contact with various fluids. The study of the ageing of this polymer in the different fluids becomes quite interesting, because the physical and chemical changes that can occur contribute to the reduction of the useful life of the parts in service. Knowing the different mechanisms that act on a polymeric material helps prevent and control the mode and time of failure. The objective of this work is the characterization of the High Density Polyethylene used in the production of pipelines, before and after aging, by the action of LUBRAX OB 440 oil, at room temperature and at 50 °C, during the time intervals of one, three, six and twelve weeks, respectively. The mechanical properties in tensile and impact mode were evaluated by using standard tests. The samples were also characterized by infrared spectroscopy (FTIR), melt flow index (MFI) determinations, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), gravimetry and oil absorption determinations. The results showed that the temperature exerts a significant influence on the aging process of the polymer in the oil, since the mechanical properties of the HDPE aged at room temperature did not change during the immersion period. The samples submitted to aging at 50 ° C, however, showed an increase in the impact strength and a trend to decrease the modulus of elasticity. The results of the DSC tests of the aged samples showed that the samples submitted to the aging process in oil showed an increase in the crystallinity degree, regardless of the temperature used. This result was corroborated by the obtained XRD data. The thermogravimetric analysis, gravimetry and FTIR showed that the diffusion phenomenon of the oil in the sample is strongly influenced by temperature. The FTIR analyzis for samples aged at room temperature and at 50 ° C showed a peak at 1377 cm -1 corresponding to the diffusion of LUBRAX oil in the polymer matrix. Scanning electron microscopy of the samples showed that the most pronounced effect of aging ocurred at 50 ° C, with the presence of holes and regions with cracks in the micrographs.
Palavras-chave: High-density polyethylene
Pipes
Ageing
Temperature
Oil
Diffusion
Tubos
Desgaste mecânico
Termoplásticos - Propriedades mecânicas
Compósitos poliméricos
Polietileno de alta densidade
Envelhecimento
Temperatura
Óleo LUBRAX OB 440
Difusão
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 (IPRJ)
Citação: COELHO, Natalia Nogueira. Estudo do envelhecimento de dutos de polietileno de alta densidade (PEAD). 2018. 105 f. Dissertação (Mestrado em Materiais não-metálicos; Física e mecânica dos materiais) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7970
Data de defesa: 24-Ago-2018
Aparece nas coleções:Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais (IPRJ)

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