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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2022.tde-28042022-164132
Document
Author
Full name
Clístian de Paiva Irineu
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2022
Supervisor
Committee
Saron, Clodoaldo (President)
Baptista, Carlos Antonio Reis Pereira
Borges, Simone Pereira Taguchi
Montoro, Sérgio Roberto
Title in Portuguese
Influência de carga mineral talco na degradação térmica e nas propriedades dos compósitos de polipropileno utilizados na indústria automotiva
Keywords in Portuguese
Compósitos
Envelhecimento térmico
Indústria automotiva
Polipropileno
Talco
Abstract in Portuguese
O polipropileno (PP) é o polímero mais empregado na indústria automotiva e encontra aplicações em componentes internos e externos dos veículos. Com o propósito de melhorar propriedades mecânicas do material, diminuir a contração de peças moldadas e reduzir custos de matéria-prima, cargas minerais são incorporadas ao polipropileno, gerando compósitos. O talco é um mineral largamente utilizado na forma de carga particulada em compósitos de PP para a indústria automotiva. Entretanto, apesar das vantagens dos compósitos PP/talco, o seu uso em determinados componentes de veículos ainda apresenta alguns desafios. Peças produzidas de PP/talco localizadas em regiões próximas a fontes de calor como no habitáculo motor e em suporte das lâmpadas do farol podem sofrer falhas prematuras por deformação plástica ou completo amolecimento durante o uso do veículo. Neste sentido, o presente estudo teve como propósito avaliar o efeito do teor de talco nas propriedades térmicas e mecânicas de compósitos PP/talco e na estabilidade do polímero frente à degradação térmica em longo prazo. Foram preparados 9 compósitos diferentes de PP/talco, variando o teor de talco de 0 a 40% em massa por meio de extrusão e moldagem por injeção para a preparação de corpos de prova que foram empregados para ensaios mecânicos de tração e impacto, análise dinâmico-mecânica, termogravimetria, determinação de índice de fluidez e realização de ensaios de envelhecimento térmico acelerado. O talco em teores de até 25% em massa no PP causa efeito de plastificação na matriz polimérica e somente teores acima de 30% podem melhorar a rigidez do material e sua estabilidade dimensional em temperaturas mais elevadas. Por outro lado, o PP não sofre efeitos significativos de degradação quando exposto a 100 ºC por até 1 ano e a presença de talco, independente do teor, não afeta este comportamento. Eventuais falhas dos componentes produzidos a partir de PP/talco não devem ser resultantes de processos de degradação térmica do material, mas sim por condições de temperatura extrapolam os limites de aplicação do polímero.
Title in English
Influence of talc mineral filler on thermal degradation and properties of polypropylene composites used in automotive industry
Keywords in English
Automotive industry
Composites
Polypropylene
Talc
Thermal aging
Abstract in English
Polypropylene (PP) is the most used polymer in the automotive industry and finds applications in internal and external components of vehicles. In order to improve the mechanical properties of the material, decrease the shrinkage of molded parts and cost saving of raw material, mineral fillers are incorporated into polypropylene, generating composites. Talc is a mineral widely used in the form of particulate filler in PP composites for the automotive industry. However, despite the advantages of PP/talc composites, their use in certain vehicle components still presents some challenges. Parts produced from PP/talc located in regions close to heat sources such as in the engine compartment and in the headlamp holder (housing) may suffer premature failure due to plastic deformation or complete softening during the use of the vehicle. In this sense, this study aimed to evaluate the effect of talc content on the thermal and mechanical properties of PP/talc composites and on the stability of the polymer against long-term thermal degradation. Nine different PP/talc composites were prepared, varying the talc content from 0 to 40 wt% through extrusion and injection molding for the preparation of specimens that were used for tensile and impact mechanics tests, dynamic-mechanical analysis, thermogravimetry, determination of melt flow rate and accelerated thermal aging tests. Talc in contents of up to 25 wt% in PP causes a plasticizing effect in the polymer matrix and only contents above 30% can improve the material's rigidity and its dimensional stability at higher temperatures. On the other hand, PP does not have significant degradation effects when exposed to 100 ºC for up to 1 year and the presence of talc, regardless of the content, does not affect this behavior. Any failures of components produced from PP/talc should not be the result of thermal degradation processes of the material, but rather by temperature conditions that exceed the limits of application of the polymer.
 
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EMD21010_C.pdf (1.50 Mbytes)
Publishing Date
2022-04-28
 
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