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Compósitos particulados de polietileno de alta densidade e concha de molusco: efeito do teor e da granulometria

By Patrícia Maria Alves de Melo

Abstract

Nos últimos anos existe uma preocupação muito grande com meio ambiente. O presente estudo tem como objetivo estudar a viabilidade do uso de pó de conchas de moluscos, como carga particulada em compósitos poliméricos de polietileno de alta densidade, (PEAD) a fim de que essa pesquisa contribua potencialmente para amenizar o impacto ambiental causado pelo aumento da produção dessas conchas, associadas com as atividades comerciais de moluscos, ao longo de toda a costa do estado da Paraíba. Com este objetivo foi realizado um estudo sobre a influência da concha, nas concentrações de 2, 5, 8% em massa, nas granulometrias de 200 e 325 mesh, sobre as propriedades mecânicas, morfológica e térmica do PEAD puro. Neste estudo, um agente de acoplamento titanato também foi utilizado para tratar as superfícies das partículas do pó da concha do compósito contendo uma concentração de 5 % de concha. Os compósitos foram processados em uma extrusora mono rosca com um componente de mistura(Madock) e os corpos de prova foram moldados por injeção. Foi realizado uma caracterização química no pó da concha por fluorescência de Raio X para verificar seus constituintes, e encontrando 97,95% de oxido de cálcio constituinte principal do carbonato de cálcio. Também foi realizada análise de MFI, caracterização térmica, morfológica e mecânica para todos os compósitos e para o PEAD puro. O MFI dos compósitos teve pequena alteração, logo a carga não influenciou o comportamento reológico do PEAD. O grau de cristalinidade do PEAD puro aumentou à medida que o teor de pó de concha foi aumentado, sendo que a composição de 5% em massa, na granulometria de 325 mesh foi a que apresentou maior aumento, quase 29% com relação ao puro, já o compósito com 5% em massa de pó de concha(200 mesh) tratado com agente de acoplamento titanato teve um aumento de quase 38%. Esse comportamento indica um provável efeito nucleante dessas partículas. A superfície de Fratura mostrou que existe pouca adesão entre as fases presentes e que existem aglomerados das partículas, principalmente com a composição de 8% nas duas granulometrias. A adição da concha alterou as propriedades mecânicas sob tração do PEAD puro, de um modo geral, sua rigidez foi aumentada, exceto os compósitos contendo 5% em massa, que diminuíram o módulo de elasticidade do PEAD puro. A resistência ao impacto e as propriedades mecânicas sob flexão do PEAD puro foram aumentadas com a adição do pó de concha, com a granulometria mais fina. O pó da concha é um reforço particulado potencial para o uso em compósitos de PEAD.In last years there has been a huge concern about environment. This present study aims to study the viability of using mollusk shell powder, as particulate reinforcement in polymer composites of High Density Polyethylene (HDPE), in order to this research contributes potentially to mitigate the environmental impact caused by increase of shell waste associated with mollusk commercial activities on the coast of Paraiba State. To this end, a study on influence of mollusk shell additions (for concentrations of 2, 5 and 8% in weight and for granulometries with both 200 and 325 meshes) in changing the mechanical, morphological, and thermal properties of pure HDPE is done. In addition, a titanate coupling agent was used to treat surfaces of mollusk shell powder of the composite having 5% in weight of shell. All composites were processed in a single-screw extruder with a mixing component (Madock) and specimens are molded by injection. It was performed a chemical characterization of the shell powder by X-ray fluorescence in order to identify its constituents and it was found 97.95% calcium oxide, which is the main constituent of calcium carbonate. In addition, it was performed a MFI analysis and thermal, morphological, and mechanical characterization for all composites as well as for pure HDPE. The MFI analysis of the composites showed only slight changed, therefore the mollusk shell did not influence definitely on rheological behavior of the pure HDPE.The cristalinity degree of the pure UHWPE increased when mollusk shell powder was increased. The composition of 5% in weight with granulometry of 325 mesh produced the highest increase of cristalinity degree of non-treated powders, almost 29%, whereas 38% cristalinity degree was obtained when a 200-mesh composition of 5% in weight was treated with the titanate coupling agent. This behavior suggest a probable effect of particles as nucleating agent. Fracture surfaces show there is both low bonding among the phases and particle agglomerates, mainly in 8% composite for both granulometries. The addition of shell powder changed tensile mechanical properties of pure HDPE, where in major cases its stiffness was increased excepted for 5% compositions. Both the impact strength and bending mechanical properties of the pure HDPE were increased when the thinner shell powders were additioned. Hence shell powder is a potential particle reinforcement for use in HDPE composites

Topics: Compósitos particulados de polietileno, Concha de molusco, Granulometria, Composite particles of polyethylene, Clam shell, particle size, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Publisher: Universidade Federal da Paraí­ba
Year: 2013
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UFPB:oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/446
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