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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-17122020-112520
Document
Author
Full name
Suellen Signer Bartolomei
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Wiebeck, Hélio (President)
Esper, Fábio José
Morais, Douglas
Silva, Leonardo Gondim de Andrade e
Valera, Ticiane Sanches
Title in Portuguese
Compósitos de poliestireno expandido reciclado com solvente biodegradável e plastificado com glicerol para impressão 3D: processamento e caracterizações.
Keywords in Portuguese
Argila
Dióxido de titânio
Gesso
Glicerol
Impressão 3D
Manufatura
Materiais compósitos
Poliestireno expandido
Polímeros (Materiais)
Reciclagem
Abstract in Portuguese
Uma grande preocupação ambiental da atualidade é a geração de resíduos poliméricos, pois há registros de que estão poluindo áreas de preservação nos lugares mais remotos do mundo, devido ao descarte incorreto. Uma das alternativas para esse problema é a reciclagem, porém após alguns ciclos de reciclagem as propriedades dos polímeros são reduzidas consideravelmente. Para melhorar as propriedades deste material podem ser adicionados reforços e aditivos na matriz polimérica. As fases dispersas podem ser nanopartículas como argilas e dióxido de titânio ou podem ser partículas de tamanho micrométrico, como o gesso. Compósitos de poliestireno expandido reciclado (REPS) com solvente biodegradável (acetato de etila) e plastificado com glicerol, foram processados em extrusora dupla rosca seguido de injeção e impressão 3D de corpos de prova. As partículas das fases dispersas (gesso reciclado, argila e dióxido de titânio) foram caracterizadas por Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia Vibracional de Absorção no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), a distribuição de tamanho de partícula foi determinada por dispersão a laser e a morfologia foi estudada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG). Os compósitos foram caracterizados por DRX, FTIR, TG, MEV-FEG, por ensaios mecânicos, além de ser avaliada a propagação de chamas. Os resultados mostraram que a adição de glicerol melhorou significativamente as propriedades mecânicas e térmicas do material reciclado, ao mesmo tempo que mantém a característica de auto extinção de uma chama, mesmo após o processo de reciclagem. Corpos de prova foram impressos em 3D com filamento fabricados com as amostras recicladas. As propriedades mecânicas variaram de acordo com a composição do filamento, sendo para o compósito com gesso, similares as do material injetado. Sendo assim, os compósitos reciclados podem ser utilizados para a fabricação de filamentos para impressão 3D e podem ser usados para aplicações na construção civil.
Title in English
Expanded polystyrene composites recycled with biodegradable solvent and plasticized with glycerol for 3D printing: processing and characterizations.
Keywords in English
3D Printing
Clay
Expanded polystyrene
Glycerol
Plaster
Recycling
Titanium dioxide
Abstract in English
A major environmental concern today is the generation of polymeric waste, as there are records that they are polluting conservation areas in the most remote places in the world, due to incorrect disposal. One of the alternatives to this problem is recycling, after a few recycling cycles as properties of the polymers are considerably reduced. To improve the properties of this material, the reinforcements and additives can be used in the polymeric matrix. The dispersed phases can be nanoparticles like clays and titanium dioxide or they can be micrometric size, like plaster. Composites of recycled expanded polystyrene (REPS) with biodegradable solvent (ethyl acetate) and plasticized with glycerol, were processed in a twin screw extruder followed by injection and 3D printing of specimens. The dimensions of the dispersed phases (recycled plaster, clay and titanium dioxide) were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Vibrational Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TG), size distribution the particle was specified by laser dispersion and the morphology was studied by Scanning Electron Microscopy (SEM-FEG). The composities were characterized by DRX, FTIR, TG, MEV-FEG, by mechanical tests, in addition to being evaluated as flame propagation. The results show that the addition of glycerol improved the mechanical and thermal properties of the recycled material, while maintaining the self-extinguishing of the flame, even after the recycling process. The specimens were 3D printed with filament made from recycled samples. The mechanical properties varied according to the composition of the filament, being for the composite with plaster, similar to those of the injected material. Therefore, recycled composites can be used for the manufacture of filaments for 3D printing and can be used for civil construction applications.
 
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Publishing Date
2020-12-17
 
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