Preparação e caracterização de biocompósitos e bionanocompósitos com matriz de poli(ácido láctico)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014O descarte indevido dos resíduos sólidos tem gerado grande acúmulo de material nos últimos anos. Os materiais biodegradáveis produzidos a partir de fontes renováveis podem ter um papel fundamental na redução do problema ambiental. Um dos polímeros que tem chamado atenção dos consumidores e das indústrias é o poli(ácido láctico), sigla PLA. O PLA é um polímero termoplástico biodegradável, compostável, atóxico e utilizado nos processos industriais para produção de artigos destinados à aplicação de engenharia, na área têxtil, agricultura e como material de embalagem. No entanto, não foram observados na literatura estudos do PLA com fibra de celulose (Eucalyptus spp.) e fibra/talco; tratamento da superfície da fibra com hidróxido de sódio (mercerização) e anidrido acético (acetilação), adição da fibra mercerizada e da fibra acetilada na matriz do PLA, aplicações do polímero com fibra acetilada/nanotubo de caulim (haloisita), fibra acetilada/nanopartícula de dióxido de titânio e nanopartícula de dióxido de titânio/nanotubo de caulim. Nesta pesquisa, a fibra de celulose foi modificada com diferentes soluções de hidróxido de sódio (1%, 5% e 10%) e em etapa seguinte, apenas a fibra resultante da mercerização com 1% de hidróxido de sódio foi tratada com anidrido acético em excesso. Na análise dos tratamentos da superfície da fibra foi verificado maior potencial de aplicação da fibra mercerizada (1% e 5%) com o PLA, devido a melhorias na adesão com a matriz do polímero. No estudo, os biocompósitos e bionanocompósitos foram preparados com matriz de PLA via extrusão e conformação dos filmes por prensagem a quente. Os resultados da caracterização dos filmes mostraram modificações na morfologia, propriedades térmicas, mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água do PLA. A cristalinidade, a temperatura de fusão cristalina e as entalpias de cristalização e fusão do PLA não foram alteradas significativamente com a adição da fibra de celulose, talco, fibra/talco, fibra mercerizada, fibra acetilada, nanopartícula de dióxido de titânio, nanotubo de caulim e adição simultânea dos materiais nanopartícula/nanotubo. As temperaturas de transição vítrea e de cristalização do PLA foram reduzidas, respectivamente, apenas com a adição da fibra acetilada e dos materiais talco, fibra/talco, fibra acetilada, nanotubo de caulim. Na análise da morfologia e das propriedades mecânicas, o efeito da adição no PLA dos materiais 1 g da fibra mercerizada com 1%, 1 g da fibra mercerizada com 5% e 1 g da nanopartícula de dióxido de titânio favoreceram a adesão com a matriz do polímero, apresentando, respectivamente, elevação da tensão na ruptura em 13,7%, 9% e 13,5%. A permeabilidade ao vapor de água do PLA foi reduzida com a adição de 10 g do talco, 7,5 g da nanopartícula de dióxido de titânio, 7,5 g do nanotubo de caulim e 0,5 g dos materiais nanopartícula/nanotubo, apresentando melhorias, respectivamente, de 16%, 36%, 38% e 11% na matriz do polímero.Abstract: The unsuitable discard of solid waste has generated large accumulation of material in last years. Biodegradable materials made from renewable sources can play an essential role in reducing the exploration of environmental resources. The polymer that has attracted active interest of consumers and industries is poly(lactic acid) (PLA). PLA polymer is a biodegradable thermoplastic, compostable, nontoxic and is used in industrial processes for the production of articles to engineering applications, textiles, agriculture and packaging material. However, were not observed studies in literature with PLA/cellulose fiber (Eucalyptus spp.) and PLA/fiber/talc; fiber surface treatment with sodium hydroxide (mercerization) and acetic anhydride (acetylation);PLA application with mercerized fiber, acetylated fiber, acetylated fiber/halloysite nanotube, acetylated fiber/titanium dioxide nanoparticle, titanium dioxide nanoparticle/halloysite nanotube in the polymer matrix. In this search, the cellulose fiber was modified with solutions of sodium hydroxide (1%, 5% and 10%) and the next stage, only the fiber resulting from mercerization treatment (1% of NaOH) was treated with excess acetic anhydride. The treatments surface analysis was observed largest potential application of mercerized fiber (1% and 5% of NaOH) with the PLA, because of improvements in adhesion with the polymer matrix. Poly (lactic acid) biocomposites and bionanocomposites were prepared by extrusion process and the films were prepared by compression molding. The film characterization results showed morphology and thermal, mechanical, water vapor permeability properties changes the PLA matrix. The crystallinity, the melt temperature, crystallization enthalpy and melting enthalpy of PLA were not significantly changed with the addition of cellulose fiber, talc, fiber/talc, mercerized fiber, acetylated fiber, titanium dioxide nanoparticle, halloysite nanotube and addition of the nanoparticle/nanotube. The glass transition temperature and crystallization temperature of PLA were reduced, respectively, with the addition of acetylated fiber and talc, fiber/talc, acetylated fiber, halloysite nanotube. The results of morphology and mechanical properties analysis showed if the addition effect of the materials 1 g of mercerized fiber (1% of NaOH), 1 g of mercerized fiber (5% of NaOH) and 1 g of the titanium dioxide nanoparticle improved adhesion with the PLA matrix and also showed increased tensile stress, respectively, 13.7%, 9% and 13.5%. The water vapor permeability of PLA was reduced with addition of talc (10 g), titanium dioxide nanoparticle (7.5 g), halloysite nanotube (7.5 g) and materials nanoparticle/nanotube (0.5 g) and showed improvements, respectively, 16%, 36%, 38% and 11% in the polymer matrix

Mechanical and moisture barrier properties of titanium dioxide nanoparticles and halloysite nanotubes reinforced polylactic acid (PLA)

Polylactic acid (PLA) has been larger used in biomedical field due to its low toxicity and biodegradability. The aim of this study was to produce PLLA nanocomposites, by melt extrusion, containing Halloysite nanotubes (HNT) and/or titanium dioxide (TiO2) nanoparticles. Immediately after drying, PLLA was mechanically homogenized with the nanofillers and then melt blended using a single screw extruder (L/D = 30) at a speed of 110 rpm, with three heating zones in which the following temperatures were maintained: 150, 150 and 160ºC (AX Plásticos model AX14 LD30). The film samples were obtained by compression molding in a press with a temperature profile of 235 ± 5ºC for 2.5 min, after pressing, films were cooled up to room temperature. The mechanical tests were performed according to ASTM D882-09 and the water vapor permeability (WVP) was measured according to ASTM E-96, in triplicate. The tensile properties indicated that the modulus was improved with increased TiO2 content up to 1g/100g PLLA. The Young's modulus (YM) of the PLA was increased from 3047 MPa to 3222 MPa with the addition of 1g TiO2/100g PLLA. The tensile strength (TS) of films increases with the TiO2 content. In both cases, the YM and TS are achieved at the 1% content of TiO2 and is due to the reinforcing effect of nanoparticles. Pristine PLA showed a strain at break (SB) of 3.56%, while the SB of nanocomposites were significant lower, for instance the SB of composite containing 7.5 g HNT/100g PLLA was around 1.90 %. The WVP of samples was increased by increasing the nano filler content. It should be expected that an increase of nanofiller content would decrease the mass transfer of water molecules throughout the samples due to the increase in the way water molecules will have to cross to permeate the material. However, this was not observed. Therefore, this result can be explained considering the molecular structure of both fillers, which contain several hydroxyl groups in the surface, making the end material more hydrophilicPostprint (published version

Preparação e caracterização de compósitos de polipropileno, carbonato de cálcio e poli(etileno-co-acetato de vinila) utilizados na produção de chapas termoplásticas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciências e Engenharia de Materiais.No mercado cada vez mais competitivo, a sobrevivência das indústrias depende da redução dos custos de produção e do aumento significativo da produtividade. Estudar as propriedades de compósitos poliméricos utilizados em processos de transformações de polímeros é uma das maneiras encontradas para reduzir os custos. Por outro lado, a possibilidade de empregar tecnologias como a co-extrusão, também apresenta vantagens econômicas. A produção de compósitos poliméricos não pode ser realizada sem que sejam previstos ou calculados os impactos gerados no processamento e as modificações provocadas nas propriedades físicas, químicas, térmicas, mecânicas, morfológicas e reológicas dos materiais. A adição de 30% de CaCO3-EVA aumentou a estabilidade térmica do polipropileno na ordem de 32,6ºC, reduzindo a propriedade referência para projetos de embalagens plásticas, o DTUL em 15ºC. Volumes mássicos até o limite de 20% da composição de CaCO3-EVA podem ser utilizados nas formulações dos compósitos de polipropileno. Acima desse valor, podem ocorrer problemas com a estabilidade do fluxo do material fundido nos processos de extrusão ou co-extrusão, prejudicando, consequentemente, as propriedades mecânicas dos compósitos. Para preservar a integridade durante e após o envasamento de produtos, sugere-se que a composição de CaCO3-EVA seja utilizada na linha de embalagens projetadas para atender a solicitações mecânicas entre 20 MPa e 30 MPa e térmicas na faixa de 20ºC a 50ºC

Trabalhos completos - Engenharia Química

Trabalhos completos - Engenharia Químic

Obtention and Characterization of Polypropylene, Calcium Carbonate and Poly(ethylene-co-vinyl acetate) Composites

In the increasingly competitive market, the survival of the industries that manufacture components or pieces of polymer is strictly linked to the reduction of production costs. An alternative could be the use of composites of polypropylene, calcium carbonate and poly(ethylene-co-vinyl acetate) for the production of thermoplastics sheets. The thermoplastics sheets obtained by extrusion and co-extrusion processes were characterized through the chemical, physical, thermal, mechanical and morphological characteristics of materials, enabling the performance analysis of the production processes and application to the design of components or parts. The results showed that the addition of 30 wt% CaCO3-EVA increased the thermal stability of polypropylene (PP) around 32°C, decreasing the processing temperature of composites in 15°C, also by decreasing the crystallinity of the polymer from 43% to 30% and the deflection temperature of plastics under flexural load in the edgewise position (DTUL) from 122°C to 107°C. Regarding to the mechanical tests, the yield stress of the composites obtained by extrusion and co-extrusion processes decreased with the addition of CaCO3-EVA. According with the obtained results, we suggest that PP/CaCO3-EVA composites could be used in the production of polymeric parts or components where tensile strengths higher than 25 MPa are not required and for service temperatures between 30°C and 70°C

Trabalhos completos - Engenharia de Produção

Trabalhos completos - Engenharia de Produçã

Trabalhos completos - Engenharia de Produção

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As influências do marketing na educação de crianças para o consumo

A presença das crianças como potenciais consumidores é uma realidade no mercado. Por outro lado, a ausência dos pais em tempo integral tem favorecido o acesso das empresas de marketing à alcançar com maior facilidade o público infantil. A justificativa para realizar esta pesquisa foi a constante necessidade de conhecer a ponte realizada pelo público infantil entre o comércio e seus consumidores, utilizando-se como ferramenta a publicidade em meios de comunicação visual, com foco específico nos meios de televisão. O trabalho teve por objetivo apresentar a ação do marketing no comportamento das crianças. Os métodos utilizados foram a pesquisa bibliográfica e a abordagem qualitativa, que possibilitaram estabelecer a compreensão do entendimento da relação existente entre o público infantil e a propaganda na televisão, a identificação de quais fatores chamam maior atenção das crianças em um comercial de televisão e o conhecimento do tempo médio de contato com a televisão e, prováveis consequências para as crianças brasileiras. Os resultados mostraram claramente a ligação da imaginação das crianças com os comerciais, onde empresas de marketing tem utilizado personagens de desenhos animados para chamar a atenção do público infantil. A principal relação encontrada foi entre personagens e produtos alimentícios, onde existe grande possibilidade que as empresas elevem as ações de marketing sobre este seguimento de mercado

As influências do marketing na educação de crianças para o consumo

A presença das crianças como potenciais consumidores é uma realidade no mercado. Por outro lado, a ausência dos pais em tempo integral tem favorecido o acesso das empresas de marketing à alcançar com maior facilidade o público infantil. A justificativa para realizar esta pesquisa foi a constante necessidade de conhecer a ponte realizada pelo público infantil entre o comércio e seus consumidores, utilizando-se como ferramenta a publicidade em meios de comunicação visual, com foco específico nos meios de televisão. O trabalho teve por objetivo apresentar a ação do marketing no comportamento das crianças. Os métodos utilizados foram a pesquisa bibliográfica e a abordagem qualitativa, que possibilitaram estabelecer a compreensão do entendimento da relação existente entre o público infantil e a propaganda na televisão, a identificação de quais fatores chamam maior atenção das crianças em um comercial de televisão e o conhecimento do tempo médio de contato com a televisão e, prováveis consequências para as crianças brasileiras. Os resultados mostraram claramente a ligação da imaginação das crianças com os comerciais, onde empresas de marketing tem utilizado personagens de desenhos animados para chamar a atenção do público infantil. A principal relação encontrada foi entre personagens e produtos alimentícios, onde existe grande possibilidade que as empresas elevem as ações de marketing sobre este seguimento de mercado