Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Um estudo sobre a caracterização superficial de filmes lldpe funcionalizados por meio de diversos tratamentos, incluindo tratamento por chama, descarga corona, modificação química, plasma e irradiação por feixe de partículas. Os autores avaliaram as propriedades dos filmes funcionalizados através de ensaios termogravimétricos, calorimetria diferencial de varredura, índice de fluidez, espectroscopia de infravermelho e índice de carbonila, ângulo de contato e energia de superfície, microscopia de força atômica e ensaio de descolamento. Os resultados mostraram que os filmes funcionalizados obtiveram um incremento na energia de superfície, tornando-os menos hidrofóbicos conforme a concentração da adição do agente funcionalizante.
O que você vai aprender
Tipologia: Provas
1 / 99
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
ii
Trabalho realizado no Departamento de Materiais da Escola de Engenharia da UFRGS, dentro do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais – PPGEM, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia.
Área de Concentração: Ciência e Tecnologia dos Materiais
iv
A grandeza não consiste em receber honras, mas em merecê-las.
Aristótoles
v
Dedico este trabalho à minha família pela ajuda, carinho e compreensão nos dias difíceis e conturbados, bem como aos meus amigos pelos momentos de reflexão e também de descontração, que tão importantes foram ao longo desta jornada.
vii
Ao Martin pela disponibilidade de ajudar quando necessário, e pelas longas conversas e momentos de reflexão.
Aos colegas e professores do LACOR pelo convívio e trocas de informações.
A professora Annelise do LACER por disponibilizar o medidor de ângulo de contato sempre que solicitado.
Ao Ângelo Morrone da FazCI pelo auxílio e operação do AFM para a obtenção das imagens.
A Braskem e a Quattor Petroquímica pelo fornecimento de material, auxílio técnico e recursos financeiros para o desenvolvimento deste projeto.
viii
QUENTAL, A. C., Avaliação da energia de superfície de substrato de PEBDL funcionalizado. 19º Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais CBECIMAT-2010, 2010, Campos de Jordão, SP.
SANTANA, R. M. C., Influence of the functionalizing agent on the LDPE films properties. 27th World Congress of the Polymer Processing Society PPS-27, 2011, Marrakech, Morocco.
Surface modification of LLDPE films by functionalizing agents. IX Simposio Argentino de Polímeros SAP, 2011, Bahía Blanca, Argentina.
PIRES, M., Surface characterization of LLDPE films modified by functionalization. IX Simposio Argentino de Polímeros SAP, 2011, Bahía Blanca, Argentina
x
........................................................................................................... ........................................................................................ ........................................................................................................ ....................................................................................................
- .......................................................................................... ............................................................................................ ........................................................... ............................................................................................................................ ........................................................................................................ ................................................. ............................... ....................................................................................................... ............................................................................. ............................................................................................................... ........................................................................................................... .................................................... ........................................................................................................... ............................... ................ ....................................................................... ............................................................................................................... ..................................................................................................
................................................................................................................
....................................................................... ......................................................................................
xi
............................................................................................ ..................................................................................................... xiii
xiv
AFM – Microscopia de força atômica
CAMI − Copolímero etileno/ácido metacrílico com grupo parcialmente neutralizados
CEAM – Copolímero de etileno e acrilato de metila
DSC – Calorimetria diferencial de varredura
DTG – Derivada primeira da termogravimetria
FTIR – Espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier
IC – Índice de carbonila
MFI – Índice de fluidez
PE – Polietileno
PEAD – Polietileno de alta densidade
PEBD – Polietileno de baixa densidade
PELBD – Polietileno linear de baixa densidade
PEUBD – Polietileno de ultra baixa densidade
PEL – Polietileno linear
PGAM − Polietileno graftizado com anidrido maleico
PP − Polipropileno
PTFE – Politetrafluoretileno
TGA – Análise termogravimétrica
LV −^ Energia interfacial entre as fases líquido e vapor (mJ/m^2 ) SL −^ Energia interfacial entre as fases sólido e líquido (mJ/m^2 ) SV −^ Energia interfacial entre as fases sólido^ e vapor (mJ/m^2 ) C −^ Energia interfacial crítica − Ângulo de contato entre as fases
xvi
The polyolefin films are widely used, due to their properties as physical and chemical properties and low cost. However, the films presents hydrophobicity, a surface chemically inert and a low surface energy causing problems to be coated, printed or laminated. Several surface treatments are realized to intend to increase this surface energy, including chemical and physical process. The techniques used for films are: flame treatment, corona discharge, chemical modification, plasma and the irradiation of particle beam (electrons, ions, neutrons, photons). Among these treatments the corona discharge is the most used in the thermoplastic films. So, this work aims to increase the surface energy of LLDPE films using three functionalizing agents in 1 - 4% wt., and the agents are: a copolymer of ethylene and methyl acrylate (CEAM); an anhydride modified polyethylene (PGAM); and ethylene/methacrylic acid in which the MAA acid groups have been partially neutralized with sodium ions (CAMI). In other to evaluate the functionalized films were characterized by thermogravimetry (TGA), melt flow index (MFI), differential scanning calorimetry, FTIR spectroscopy and carbonyl index, contact angle and surface energy, atomic force microscopy and peel test. Results showed that functionalized films presented a higher surface energy and lowest hydrophobic behavior conform the increase of the functionalizing agents concentration. Therefore the films functionalized with 3% wt. of PGAM showed better results, with an increase of 40% in the adhesion force when compared with the unfunctionalized films.
SILVEIRA, M. R. S. INTRODUÇÃO
Os materiais poliméricos sofreram um grande acréscimo do seu uso após a segunda guerra mundial, com a criação e aperfeiçoamento de tecnologias e o desenvolvimento de novos polímeros. Um dos usos mais difundidos é o de embalagem, sendo a baixa densidade, custo e as boas propriedades de barreira os principais atrativos.
A fabricação de embalagens possui etapas importantes desde a seleção do tipo de material até a arte gráfica da mesma, que inclui a descrição do produto, a afirmação da marca entre outras informações. Para isso é necessária a realização de um processo de impressão no filme polimérico, sendo os mais comuns a rotogravura e a flexografia. Entretanto, os polímeros mais utilizados para essa finalidade são as poliolefinas tais como PEAD, PP, PEBD, PELBD, que apresentam dificuldade na adesão à tintas e outros substratos polares. As causas destas dificuldades são múltiplas, entre as mais importantes: a baixa energia superficial na superfície das poliolefinas, cuja composição são hidrocarbonetos saturados, a baixa coesão entre as camadas superficiais e as camadas sub-superficiais destes polímeros [ 1 ].
A possibilidade de modificar a superfície aparentemente inerte despertou enorme interesse nos pesquisadores [ 2 ]. Para contornar esse problema são executados tratamentos superficiais para que ocorra um aumento nessa energia utilizando diferentes técnicas de tratamento, entre eles: tratamento por descarga corona, chama, plasma, tratamentos químicos e físicos. Tratamentos físicos comuns são: a radiação de ondas eletromagnéticas e oxidação com gases. Enquanto os tratamentos químicos comuns são: mistura, revestimento e metalização [ 3 ].
O processo mais difundido para impressão é o tratamento corona, que consiste em uma descarga de alta tensão elétrica, produzindo ozônio, óxidos de nitrogênio e íons radicais, os quais oxidam a superfície do filme. O oxigênio atômico, hidroxilas, fótons UV e íons presentes na descarga elétrica, criam radicais nas superfícies dos polímeros, os quais têm a possibilidade de reagir com oxigênio
SILVEIRA, M. R. S. OBJETIVOS
O objetivo geral deste trabalho é propor uma alternativa aos tratamentos convencionais, por conseguinte, avaliar a modificação superficial de filmes de PELBD funcionalizados por meio de agentes funcionalizantes para promover adesão à tintas e outros revestimentos, assim como a estabilidade deste tratamento.
Os objetivos específicos são os que seguem.
Avaliar a influência dos três agentes funcionalizantes (Copolímero de etileno e acrilato de metila - CEAM, Polietileno graftizado com anidrido maleico - PGAM e Copolímero de etileno/ácido metacrílico - CAMI) nas propriedades físico-químicas, térmica e morfológicas do filme de PELBD;
Mensurar as propriedades dos filmes com diferentes concentrações (1 - 4% m/m) de agentes funcionalizantes;
Determinar o tipo e a concentração do agente funcionalizante com melhor desempenho;
Acompanhar a estabilidade da funcionalização da poliolefina durante 120 dias, por meio de ângulo de contato, energia de superfície e índice de carbonila;
Avaliar a influência e a eficiência dos agentes na adesão pelo ensaio mecânico de descolamento.
SILVEIRA, M. R. S. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O polietileno (PE) foi descoberto por Reginald Gibson e Eric Fawcett em 1933 na indústria britânica Imperial Chemical Industries (ICI). Desde que foi produzido pela primeira vez há mais de 75 anos, o polietileno continua sendo um polímero com diversos usos tornando-o o polímero de maior volume consumido mundialmente.
Em suas formas mais simples, o polietileno é constituído basicamente por uma longa cadeia de átomos de carbono ligados covalentemente com um par de átomos de hidrogênio ligados a cada carbono [ 13 ]. Em situações ideais, onde as extremidades das cadeias não são formadas por catalisadores utilizados nas reações de polimerizações, essas extremidades são formadas por grupos de metila (CH 3 ) [ 14 ]. Essa estrutura é apresentada na Figura 1.
Figura 1 – Molécula do polietileno [ 15 ].
As resinas poliméricas de polietileno quimicamente puras são constituídas por meros de (C 2 H 4 )n, onde o grau de polimerização é dado pelo número de vezes que o mero se repete, podendo variar entre 100 até 250 mil ou mais; quando transformado para massa molar apresentam valores de 2800 até mais de 7 milhões de gramas por mol [ 13 , 14 ]. As condições reacionais e do sistema catalítico utilizado na polimerização promovem variações nas propriedades do polímero, podendo produzir quatro tipos diferentes de polietileno, quanto às suas densidades: Polietileno de baixa densidade (PEBD ou LDPE); de alta densidade (PEAD ou HDPE); linear de baixa densidade (PELBD ou LLDPE) e de ultra baixa densidade (PEUBD ou ULDPE) [ 16 ].