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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.46.2018.tde-20032018-115939
Documento
Autor
Nome completo
Paulo Guilherme de Souza Campos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2003
Orientador
Banca examinadora
Petri, Denise Freitas Siqueira (Presidente)
Catalani, Luiz Henrique
Giudici, Reinaldo
Título em português
Obtenção e caracterização de poliolefinas modificadas com anidrido maléico e anidrido tetrahidroftálico
Palavras-chave em português
Polímeros (Materiais) (Características)
Resumo em português
O polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) com comonômeros 1-buteno e 1-octeno apresenta fácil processabilidade e baixo custo. Por outro lado, as poliolefinas em geral possuem baixa reatividade, dificultando a adesão com outros substratos e limitando suas aplicações. Por esta razão tratamentos foram desenvolvidos para minimizar essa característica, sendo conhecidos como processos de enxertia ou funcionalização. Este trabalho teve por finalidade avaliar a influência do tamanho dos comonômeros buteno e octeno e dos dois tipos de agentes funcionalizantes anidrido maléico (AM) e anidrido tetrahidroftálico (ATF) no processo de funcionalização via úmida das poliolefinas. Para se avaliar a significância estatística de quatro variáveis dos experimentos: porcentagem do agente funcionalizante (AM ou ATF), porcentagem do iniciador peróxido de benzoíla (BPO), tipo de comonômero (buteno e octeno) e o tempo de reação, usou-se as ferramentas estatísticas conhecidas como planejamento fatorial fracionário e planejamento fatorial composto central. O grau de funcionalização das poliolefinas modificadas foi determinado por espectroscopia vibracional no infravermelho (IR). Os efeitos do grau de funcionalização e do tipo de anidrido sobre o grau de cristalinidade das amostras foram obtidos por difração de raios-X e calorimetria exploratória diferencial (DSC). A molhabilidade das poliolefinas foi determinada, antes e depois da funcionalização, por medidas de ângulo de contato, utilizando-se gotas de água como líquido. Observamos que (1) a funcionalização das poliolefinas modificadas com AM se mostrou mais eficiente do que com ATF, porque as moléculas de ATF são mais reativas, o que as torna mais suscetíveis a reações paralelas como a homopolimerização e/ou reticulação; (2) a modificação das poliolefinas com AM apresentou significância estatística só nas variáveis: porcentagem de BPO e porcentagem de AM; (3) as, poliolefinas modificadas com ATF apresentaram duas variáveis significativas, o tempo da reação e a interação existente entre o tempo de reação e a porcentagem de ATF; (4) as poliolefinas modificadas com AM e ATF apresentaram uma redução na temperatura de fusão de até 3,3°C e 4,3°C respectivamente, evidenciando alterações na estrutura cristalina do polímero; (5) ensaios de difração de raios-X corroboram com os valores obtidos por calorimetria exploratória diferencial (DSC), uma vez que não ocorreu deslocamento dos máximos de difração e tampouco do halo amorfo; mas houve uma diminuição acentuada nos picos de difração (diminuição da altura e aumento da largura), reflexo da desestruturação causada pelo agente funcionalizante nos domínios cristalinos; (6) observou-se que o aumento no GF promoveu uma maior molhabilidade da superfície, indicando uma maior interação dos grupos polares enxertados com a água. Os valores altos de Li8 indicam alta rugosidade e ou heterogeneidade química da superfície; (7) não houve variação significativa no grau de funcionalização quando utilizado poliolefinas com diferentes comonômeros; (8) o aumento na concentração de poliolefina promove uma maior funcionalização. (9) o método de funcionalização desenvolvido levou à reticulação mínima da poliolefinas.
Título em inglês
Modification of polyolefins with maleic and tetrahyorophthalic anhydrides and their characterization
Palavras-chave em inglês
Polymers (Materials) (Features)
Resumo em inglês
Linear low-density polyethylene with comonomer 1-butene and 1-octene presents the advantages of easy processing and low cost. On the other hand, polyolefins are inert materials with very low surface energy, impeaching the adhesion to other materials. In order to improve the adhesion to other materials, grafting or functionalization processes have been developed. This work evaluates the influence of the comonomers butene and octene and of two types of anhydride, maleic anhydride (MA) and tetrahydrophthalic anhydride (THA), on the functionalization of polyolefins by means of chemical reactions in solution. In order to evaluate the statistic meaning of four variables (content of anhydride, content of benzoyl peroxide, type of comonomer, and time of reaction) in the functionalization process the fractional factorial design and the central composite experimental design were used. The degree of functionalization (DF) was determined by means of infrared spectroscopy (IR). The effects of (DF) and of the type of anhydride on the crystallinity of the modified samples were obtained from X-ray diffraction and differential scanning calorimetry (DSC). The wettability of polyolefins was determinated before and after of the functionalization by means of contact angle measurements using water drops like liquid. We observe that ( 1) the functionalization of polyolefins modified with MA are more efficient than the polyolefins modified with THA because the THA molecules are more reactive than the MA molecules, favoring side reactions as homopolymerization and cross-linking; (2) the modification of the polyolefins with MA shows statistic meaning only in the following variables: contents of BPO and MA percentage; (3) the polyolefins modified with THA show significative variables: the time of reaction and the interaction between the time of reaction and the THA content; (4) the polyolefins modified with MA and THA show a reduction in the melt temperature of 3,3°C and 4,3°C respectively, indicating changes in the crystalline structure of polymer; (5) X-ray diffractograms confirmed the results obtained by differential scanning calorimetry (DSC), since the diffraction peaks turned smaller; (6) the increase in the DF improved the surface wettability; (7) the size of comonomer has no influence on the DF; (8) the DF depends on the polyolefin concentration; (9) the polyolefins modification by chemical reactions in solution presented very low cross-linking degree.
 
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Data de Publicação
2018-03-20
 
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