Desenvolvimento e caracterização de compostos elastoméricos de poli (butadieno-co-estiremo) com componentes de fonte renovável - Damo, Thamires Vizioli (My University, 2020)
Proposing an elastomeric composition becomes a complex development considering the need for synergy and compatibility of the components. The replacement of components traditionally used by others, from renewable sources, becomes a challenge for work in the area of elastomers. Silica and carbon black are the reinforcement fillers most used in elastomeric compositions, however, obtaining and using them, can result in damage to the environment and human health. The same happens in relation to the plasticizers used in elastomeric compounds, which contain a high content of polycyclic aromatics (PCA), being requested to decrease their use in tire industries. In order to use reinforcement and plasticizer loads from natural sources to replace elastomeric components, the performance of an elastomeric compound by partial replacement of carbon black with nanofibrillated cellulose (CNF) provided with Eucalyptus spp shavings, is evaluated in this work. such as the use of palm oil instead of aromatic oil. CNF was obtainedby grinding in a micronizer mill with a content of 2% by mass. As a characterization of the raw material, the thermal, chemical, morphological properties and particle size analysis of the cellulose suspension were evaluated by the particle size analyzer (DSL). From the nonvulcanized compound, rheometric properties were evaluated. From the vulcanized material, the physical, mechanical, dynamic-mechanical properties, cross-link density and the swelling index in solvents were evaluated. The mechanical properties are also evaluated, after accelerated heat aging after 7 and 14 days of exposure. The main results obtained are the presence of CNF clusters observed by scanning electron microscopy (SEM) with nanofibers with diameters from 100 - 85 nm. The DSL showed nanoparticles from 1 to 100 nm. The rheological properties showed lower values for the parameters ts1, t90 and MH, ML comparing the samples with the presence of nanofibrilates and those with carbon black. For tear resistance properties, samples with the presence of CNF obtained 48% more resistance than samples with NC, in the modulus of elasticity, cross-link density and swelling index, a better performance was also obtained for the samples. with CNF, in addition to presenting a similar behavior in the hardness property between samples with the presence of nanofibrilates and those with carbon black. In relation to plasticizer oils, palm oil, a substitute for aromatic oil, was found to be similar in the results of the evaluated properties, which can replace aromatic oil. In this way, the results converge in an improvement in the mechanical properties, be it in the properties of the compounds as proposed or by the use of products from renewable sources, which brings benefits for all. [resumo fornecido pelo autor]
Propor uma composição elastomérica torna-se um desenvolvimento complexo considerando a necessidade de sinergia e compatibilidade dos componentes. A substituição de componentes tradicionalmente utilizados por outros, de fontes renováveis, torna-se um desafio para trabalhos na área dos elastômeros. A sílica e o negro de fumo são as cargas de reforço mais utilizadas nas composições elastoméricas, contudo, a sua obtenção e uso, pode resultar em danos ao meio ambiente, e a saúde humana. O mesmo acontece em relação aos plastificantes utilizados em compostos elastoméricos, que contém um alto teor de aromáticos policíclicos (PCA), sendo solicitada a diminuição do seu uso em indústrias de pneumáticos. Com o intuito de utilizar cargas de reforço e plastificante de fontes naturais em substituição a componentes elastoméricos, neste trabalho é avaliado o desempenho de um composto elastomérico pela substituição parcial do negro de fumo por celulose nanofibrilada (CNF) provida de aparas de Eucalyptus spp, bem como a utilização do óleo de palma em substituição ao óleo aromático. A CNF foi obtida pela moagem em moinho micronizador com o teor de 2% em massa. Como caracterização da matéria-prima, foram avaliadas as propriedades térmicas, químicas, morfológicas e análise de tamanho de partícula da suspensão de celulose pelo analisador de tamanho de partícula (DSL). Do composto não vulcanizado, foram avaliadas as propriedades reométricas. Do vulcanizado, foram avaliadas as propriedades físicas, mecânicas, dinâmicomecânicas, densidade de ligações cruzadas e o índice de inchamento em solventes. As propriedades mecânicas são avaliadas também, após envelhecimento acelerado ao calor após 7 e 14 dias de exposição. Como principais resultados obtidos, observa-se a presença de aglomerados das CNF observadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com nanofibras de diâmetros de 100 - 85 nm. O DSL apresentou nanopartículas de 1 a 100 nm. As propriedades reológicas apresentaram menores valores para os parâmetros ts1, t90 e MH, ML comparando as amostras com a presença de nanofibrilada e as com negro de fumo. Para as propriedades de resistência ao rasgamento as amostras com a presença de CNF obtiveram 48% mais resistência do que as amostras com NF, no módulo de elasticidade, densidade de ligações cruzadas e índice de inchamento, também obteve-se um melhor desempenho para as amostras com CNF, além de apresentar um comportamento semelhante na propriedade de dureza entre as amostras com a presença de nanofibrilada e as com negro de fumo. Em relação aos óleos plastificantes, o óleo de palma, substituto do óleo aromático, constatou-se similaridade nos resultados das propriedades avaliadas, podendo esse, substituir o óleo aromático. Desta forma, os resultados convergem em uma melhoria nas propriedades mecânicas, seja ela nas propriedades dos compostos como proposto ou pela utilização produtos de fontes renováveis, o que traz benefícios para todos. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Elastômeros; Nanotecnologia; Polímeros; Elastomers; Nanotechnology; Polymers