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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2020.tde-08012021-171846
Document
Author
Full name
Pedro Felipe Garcia Martins da Costa
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2020
Supervisor
Committee
Chinelatto, Marcelo Aparecido (President)
Lima Neto, Benedito dos Santos
Marconcini, José Manoel
Title in Portuguese
Modificação química do EVA com óleo de babaçu para o desenvolvimento de blendas poliméricas de PP
Keywords in Portuguese
Babaçu
Blendas
EVA
Modificação Química
PP
Abstract in Portuguese
O polipropileno isotático (iPP) é utilizado em diversas aplicações devido ao seu baixo custo e às suas elevadas propriedades mecânicas e térmicas em comparação a outras poliolefinas. Porém, o iPP apresenta fragilidade, principalmente a baixas temperaturas. Portanto, existe grande interesse científico em otimizar suas propriedades, como a tenacidade e a resistência à tração. Um dos métodos mais utilizados para modificar as propriedades de polímeros é por meio da elaboração de blendas poliméricas. O objetivo deste trabalho foi modificar quimicamente o copolímero poli(etileno-co-acetato de vinila), EVA, alterando sua estrutura química com a inserção de cadeias carbônicas saturadas provenientes do óleo de babaçu, visando o aumento da tenacidade e da resistência à tração em blendas iPP/EVA, em comparação ao iPP puro. Inicialmente, foi realizada a transesterificação do óleo de babaçu, seguida da hidrólise dos produtos ésteres metílicos para se obter os ácidos graxos de babaçu (AGB). Estas reações químicas e o óleo de babaçu foram caracterizados por meio de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio. O EVA utilizado neste trabalho (EVA65) contém 65% (m/m) de acetato de vinila. A primeira etapa da modificação química do EVA65 consistiu na sua hidrólise, na qual foi alcançado o rendimento de 83,7 %, verificado pela retro-titulação do EVA65 hidrolisado (EVAOH). A segunda etapa foi a esterificação do EVAOH com os AGB sintetizados. Os AGB tiveram o grupo acila ativado por meio da reação com cloreto de tionila para a formação de um cloreto de acila, o que tornou possível a reação de esterificação e a obtenção do EVA modificado (EVAm). Estas reações e os polímeros sintetizados foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier e Termogravimetria. Ambas as técnicas confirmaram o desaparecimento dos sinais do grupo acetato de vinila do EVA65 e o aparecimento dos sinais referentes aos grupos hidroxila no EVAOH, assim como na recuperação do perfil éster do EVAm, comparado ao EVA65. O EVAm se apresentou insolúvel em todos os solventes testados. Uma hipótese para a insolubilidade do EVAm é a formação de ligações cruzadas entre as cadeias poliméricas por meio das insaturações, visto que o óleo de babaçu apresentou 13 % de ácidos graxos insaturados. Foram feitas blendas de iPP/EVA65, iPP/EVAOH e iPP/EVAm por meio de pulverização em moinho criogênico seguido de dissolução, nas composições de 5 e 10 % de EVAs. Ensaios de tração foram realizados e foi observado aumento na resistência à tração e no módulo de elasticidade para as blendas iPP/EVAOH. Valores menores no elongamento foram identificados em todas as blendas em comparação ao iPP puro.
Title in English
Chemical modification of EVA with babassu oil for the development of polymeric PP blends
Keywords in English
Babassu
Blends
Chemical Modification
EVA
PP
Abstract in English
The isotactic polypropylene (iPP) is utilized in a wide variety of applications due to its low cost and good mechanical and thermal properties when compared to polyolefins. However, iPP presents fragility, especially at low temperatures. Therefore, there is an increasing scientific interest in optimizing its properties, such as tenacity and mechanical resistance. One of the most important methods to modify the properties of polymers is by polymeric blends. This work aims to chemically modify the copolymer poly(ethylene-co-vinyl acetate), EVA, by modifying its chemical structure with the addition of saturated organic chains from babassu oil with the aim to increase its tenacity and tensile strength in iPP/EVA blends. First, transesterification of babaçu oil, followed by hydrolysis of methyl esters to obtain babassu fatty acids (ácidos graxos de babaçu – AGB). These chemical reactions and babassu oil were characterized by Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance. The EVA used in this work (EVA65) contains 65 % (m/m) of vinyl acetate. The first step of the chemical modification of EVA65 consisted in its hydrolysis, which yielded by 83.7 %, verified by the retro-titulation of hydrolysed EVA65 (EVAOH). The second step was the esterification of EVAOH with synthetic AGB. The AGB had its acyl group activated by reacting with thionyl chloride to form the acyl chloride, which allowed the esterification and obtain the modified EVA (EVAm). These reactions and the synthetic polymers were characterized by Infrared Spectroscopy with Fourier transformation and Thermogravimetry. Both techniques confirmed the vanishing of vinyl acetate from EVA65 and the appearance of signals related to the hydroxyl groups from EVAOH as well as the recuperation of the ester profile from EVAm when compared to EVA65. EVAm presented insoluble in all solvents tested. An hypothesis to the insolubility of EVAm its to the presence of crosslinks between polymeric chains due to unsaturation, in the view that babassu oil presented 13 % of unsaturated fat acids. Blends of iPP/EVA65, iPP/EVAOH and iPP/EVAm were made by pulverization in a cryogenic mill followed by dissolution, with compositions of 5 and 10 % of EVAs. Tensile strength tests were performed from which an increase in tensile strength and Young's modulus were observed for the iPP/EVAOH blends. Lower values in the elongation were identified in all blends in comparison to pure iPP.
 
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Publishing Date
2021-06-18
 
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