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Efeito de extensores de cadeia e poliol de fonte renovável na estrutura e propriedades de poliuretanos termoplásticos obtidos por processamento reativo
dc.contributor.advisor | Bianchi, Otávio | |
dc.contributor.author | Ernzen, Juliano Roberto | |
dc.contributor.other | Bernardes, Giordano | |
dc.contributor.other | Crespo, Janaina da Silva | |
dc.contributor.other | Zorzi, Janete Eunice | |
dc.contributor.other | Martins, Johnny de Nardi | |
dc.date.accessioned | 2024-01-26T13:15:17Z | |
dc.date.available | 2024-01-26T13:15:17Z | |
dc.date.issued | 2024-01-25 | |
dc.date.submitted | 2023-09-15 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/11338/12959 | |
dc.description | Poliuretanos termoplásticos (TPUs) são polímeros versáteis que apresentam uma ampla gama de propriedades devido a combinações de matérias-primas como isocianatos, polióis e extensores de cadeia. Esta tese está dividida em dois grandes estudos, o primeiro destaca o efeito de dois extensores de cadeia (1,4-butanodiol (BDO) e dipropilenoglicol (DPG)) na estrutura-propriedade de TPUs sintetizados por extrusão reativa; o segundo estudo tem ênfase no efeito na estrutura e propriedades dos TPU pela substituição parcial de um poliol poliéster por por um poliol de fonte renovável obtido do óleo de soja. Para o primeiro estudo, os TPUs foram obtidos a partir de 4,4'-difenilmetano (MDI), poliéster dióis e dos extensores de cadeia BDO e DPG. As razões BDO/DPG estudadas foram 100/0, 75/25, 50/50, 25/75 e 0/100 % em peso. No segundo estudo foi realizado pela substituição parcial do poliol poliéster nas proporções de 1, 5, 10, 20 e 50 % em peso. Em ambos os estudos, os TPUs foram caracterizados por cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espalhamento de raios X de baixos ângulos (SAXS) e propriedades físico-mecânicas. Em relação ao efeito do DPG, pode-se notar que esse extensor promove compatibilidade entre segmentos rígidos (HS) e flexíveis (SS) de TPUs. Consequentemente, o aumento do conteúdo de DPG reduziu tanto a organização dos segmentos rígidos quanto o grau de separação de fases, aumentando a polidispersidade da distância entre domínios e a transparência no espectro visível dos TPUs. Além disso, o aumento do teor de DPG também reduziu a quantidade de ligações de hidrogênio presentes na fase rígida, reduzindo ou extinguindo sua temperatura de transição vítrea (TgHS) e temperatura de fusão (Tm), e aumentando a temperatura de transição vítrea da fase flexível (TgSS). Portanto, o aumento do teor de DPG leva a uma deterioração das propriedades mecânicas e da resistência à hidrólise. Quando foi realizada a substituição parcial do poliéster por poliol de soja, notou-se inicialmente o aumento da ramificação e em maiores teores a formação de ligações cruzadas. O poliol de fonte renovável por ser polifuncional formou ligações cruzadas que reduzem a mobilidade macromolecular e por consequência a separação de fases. Tanto o uso de extensores ou polióis permitem obter TPUs com propriedades ajustáveis para aplicações distintas. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
dc.description.abstract | Thermoplastic polyurethanes (TPUs) are highly versatile polymers known for their wide range of properties, achieved through the strategic combination of raw materials, including isocyanates, polyols, and chain extenders. This thesis comprises two significant studies exploring distinct aspects of TPUs' structure and properties. The first study focuses on the impact of two chain extenders, 1,4-butanediol (BDO) and dipropylene glycol (DPG), on the structure-property relationship of TPUs synthesized through reactive extrusion. Various BDO/DPG weight ratios, ranging from 100/0 to 0/100%, were studied alongside polyester diols and 4,4'-diphenylmethane (MDI). Through a comprehensive characterization involving size exclusion chromatography (SEC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), small angle X-ray scattering (SAXS), and physical-mechanical testing, the researchers evaluated the properties of the resulting TPUs. Regarding the influence of DPG, it was observed that this chain extender enhances compatibility between the rigid (HS) and flexible (SS) segments of TPUs. As the DPG content increased, the organization of rigid segments and the degree of phase separation decreased. This led to a higher polydispersity of the distance between domains and improved transparency in the visible spectrum of the TPUs. Additionally, the increased DPG content resulted in a reduction of hydrogen bonds in the rigid phase, leading to a decrease or even elimination of its glass transition temperature (TgHS) and melting temperature (Tm), while increasing the glass transition temperature of the flexible phase (TgSS). Consequently, a higher DPG content negatively impacted the mechanical properties and hydrolysis resistance of the TPUs. The second study focused on partially replacing the polyester polyol with a renewable source polyol derived from soybean oil. The replacement was performed in varying proportions, from 1wt.% to 50wt.%. Notably, this partial replacement led to increased branching initially and, at higher replacement levels, the formation of crosslinks. The polyfunctional nature of the renewable source polyol contributed to forming these crosslinks, reducing macromolecular mobility and minimizing phase separation. In conclusion, the combination of chain extenders and renewable source polyols allows precise customization of TPUs' properties for diverse applications. Understanding the impact of raw material combinations provides valuable insights to design TPUs. [resumo fornecido pelo autor] | en |
dc.language.iso | en | pt_BR |
dc.language.iso | pt | pt_BR |
dc.subject | Poliuretano | pt_BR |
dc.subject | Polímeros | pt_BR |
dc.subject | Materiais - Propriedades térmicas | pt_BR |
dc.subject | Polyurethanes | en |
dc.subject | Polymers | en |
dc.subject | Materials - Thermal properties | en |
dc.title | Efeito de extensores de cadeia e poliol de fonte renovável na estrutura e propriedades de poliuretanos termoplásticos obtidos por processamento reativo | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
mtd2-br.advisor.instituation | Universidade de Caxias do Sul | pt_BR |
mtd2-br.advisor.lattes | http://lattes.cnpq.br/1758693411622137 | pt_BR |
mtd2-br.author.lattes | Ernzen, JR | pt_BR |
mtd2-br.program.name | Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais | pt_BR |
mtd2-br.campus | Campus Universitário de Caxias do Sul | pt_BR |
local.data.embargo | 2024-01-24 |