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https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1733
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Obtenção e caracterização do compósito PLA/argila refratária com propriedades de retardância de chama |
Título(s) alternativo(s): | Production and characterization of the composite PLA/refractory clay with flame retardancy properties |
Autor: | RABELO, Letícia Heldt |
Primeiro orientador: | MAESTRELLI, Sylma Carvalho |
Primeiro coorientador: | MARINI, Juliano |
Primeiro membro da banca: | MELO, Maria do Socorro Fernandes |
Segundo membro da banca: | RIGO, Eliana Cristina da Silva |
Resumo: | Biopolímero com boa resistência mecânica, biodegradabilidade e boa reciclabilidade quando comparado aos polímeros comercializados na atualidade, o poli(ácido lático) (PLA) vem chamando atenção na comunidade acadêmica e no setor industrial devido às suas propriedades promissoras; todavia, apresenta limitações quanto à propriedade de retardância de chama. Nesta pesquisa investigou-se a influência da adição, como reforço e agente retardante de chama, de uma argila refratária (AR) em uma matriz de PLA. A utilização desta argila foi motivada por sua grande abundância na região de Poços de Caldas/MG, contribuindo tanto na melhoria em flamabilidade do PLA, quanto em seu custo final. Compósitos foram produzidos por mistura no estado fundido, variando-se o teor de AR em 2,5; 5; 7,5; 10; 15 e 20% em relação à massa de PLA/AR. PLA puro também foi processado nas mesmas condições para ser utilizado como material de referência. Os compósitos com melhor performance em termos mecânicos (determinados por análise estatística ANOVA) foram selecionados para que em uma segunda etapa fossem processados por extrusão e injeção. Conforme resultados da ANOVA, foram produzidos materiais com 0; 2,5; 10 e 15% de AR em relação à massa de PLA/AR. Análises de TGA, DSC, FTIR, MEV e ensaios de tração, flexão e impacto Izod foram realizados para caracterizar tanto o PLA puro quanto os compósitos. As análises térmicas apontaram que a adição de diferentes teores de AR na matriz polimérica não apresentou influência negativa na estabilidade térmica do material; já os ensaios mecânicos demostraram resultados de grande relevância, tendo em vista que a AR não passou por uma modificação de superfície para se obter melhor uma melhor adesão com a matriz e mesmo assim as reduções na tensão de ruptura e deformação foram pequenas (cerca de 11%) se comparadas com PLA puro. Houve uma elevada redução em flamabilidade do PLA (conforme UL 94), tendo em vista que os compósitos PLA/AR apresentaram auto extinção de chama mais rápida do que o material de referência (PLA puro). A utilização da AR nesta pesquisa apresentou uma inovação na área de estudo, trazendo resultados superiores àqueles encontrados em literatura, tendo em vista que uma maior incorporação de argila foi possível, mantendo-se boas propriedades mecânicas, estabilidade térmica e baixa flamabilidade do compósito obtido. |
Abstract: | A biopolymer with good mechanical strength, biodegradability and good recyclability when compared to polymers commercialized nowadays, poly (lactic acid) (PLA) has attracted great attention from the academic community and the industrial sector due to its promising properties; however, it still has limitations regarding its flame retardancy properties. In this research, the effect of the incorporation, as reinforcement and flame retardant agent, of a refractory clay (RC) in a PLA matrix was investigated. The use of this clay was motivated due to its great abundance in the region of Poços de Caldas/MG, contributing not only in flammability improvements, but also in the final cost of the material. Composites were produced by melt compounding in an internal mixer varying the mass content of RC in 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 15 and 20 wt% regarding the mass of PLA/AR. Neat PLA was also processed under the same conditions in order to act as reference. The composites that presented better mechanical performance (determined by statistical analysis ANOVA) were selected so, in a second set of experiments they were processed by extrusion and injection molding. According to ANOVA results, composites were produced with RC mass ratio of 0, 2.5, 10 and 15% in the mass of PLA/AR. TGA, DSC, FTIR, MEV, tensile, flexural and Izod impact tests were performed to characterize the polymer itself and the composites. Thermal analysis showed that the addition of different ratios of RC in the polymer matrix did not have a negative influence on the thermal stability of the material. The mechanical tests showed results of great relevance, since the RC did not go through surface modification in order to achieve better adhesion with the polymer matrix, and still the reductions in stress and strain were small (around 11%) when compared to neat PLA. There was a great reduction in the PLA flammability (according to UL 94 tests), since PLA/RC composites had faster self-extinguish properties than the reference material (neat PLA). The use of RC in this research brought an innovation in this field of study, with superior results from those found in the literature, considering that a greater incorporation of clay was possible, maintaining good mechanical properties, thermal stability and low flammability for the composites produced. |
Palavras-chave: | Argila. Polímeros. Microscopia. Chama (Combustão). |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal de Alfenas |
Sigla da instituição: | UNIFAL-MG |
Departamento: | Instituto de Ciência e Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
Citação: | RABELO, Letícia Heldt. Obtenção e caracterização do compósito PLA/argila refratária com propriedades de retardância de chama. 2020. 109 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, 2020. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
URI: | https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1733 |
Data de defesa: | 20-Fev-2020 |
Aparece nas coleções: | Mestrado |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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