dc.contributor.advisor | Godinho, Marcelo | |
dc.contributor.author | Santos, Marcos Alves dos | |
dc.contributor.other | Baldasso, Camila | |
dc.contributor.other | Ferreira, Suelem Daiane | |
dc.contributor.other | Zimmermann, Matheus Vinicius Gregory | |
dc.date.accessioned | 2024-03-26T17:18:49Z | |
dc.date.available | 2024-03-26T17:18:49Z | |
dc.date.issued | 2024-03-22 | |
dc.date.submitted | 2023-12-14 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/11338/13148 | |
dc.description | O negro de fumo (NF), amplamente utilizado na indústria de borracha e pneus, é um produto da combustão parcial de combustíveis fósseis, enquanto o biochar, fonte natural, pode ser obtido a partir do processo de pirólise de diferentes biomassas. O biochar tem alto potencial para ser aplicado como substituto do negro de fumo, favorecido por apresentar entre suas propriedades elevado teor de carbono, baixo teor de cinzas, além de possuir baixo custo, ser de fácil armazenamento e alta eficiência energética. Por meio deste estudo, foi investigado o uso do biochar de Pinus elliottii (B), produzido a partir do processo de pirólise, à elevada temperatura (900 0C) e caracterização do biochar modificado (BM) com organosilano. Para o estudo foram produzidos compostos elastoméricos utilizando como carga apenas o negro de fumo comercial (NF/B 50/0), o biochar não modificado (NF/B 0/50), o biochar não modificado e negro de fumo comercial (NF/B 25/25). Os compostos elastoméricos foram avaliados por meio das propriedades reométricas, físico-químicas e mecânicas antes e após envelhecimento acelerado ao calor. Os resultados do presente estudo indicaram potencial para o desenvolvimento de compostos elastoméricos utilizando como carga o biochar. Foi observado um aumento para o tempo ótimo de vulcanização (t90) à medida que foi aumentada a participação do biochar (B) nos compostos elastoméricos. Foram obtidos t90 de 13,9 minutos para o composto NF/B 50/0 14,6 minutos para o composto NF/B 25/25 e 15,3 minutos para NF/B 0/50. Para propriedade da dureza foi observado um aumento de 1,6% e 1,9% nos compostos NF/B 0/50 NF/B 25/25 respectivamente quando comparados a dureza do composto NF/B 50/0. Foi observada um aumento nos valores da resistência ao rasgamento para os compostos NF/B 25/25(43,45 N/mm) e NF/B 50/0 (45,88 N/mm) quando comparados ao composto referência NF/B 50/0 (29,48 N/mm). A substituição do biochar pelo negro de fumo causou uma redução na DPC de 30,4% e 16,7% nos compostos NF/B 25/25 e NF/B 0/50 respectivamente quando comparados ao composto NF/B 50/0. Há uma redução da resistência a tração em relação a amostra referência para a propriedade de resistência a tração com o uso do biochar em substituição ao NF para ambos compostos NF/B 25/25 (7,3 MPa) e NF/B 0/50 (4,2 MPa) quando comparados ao composto referência NF/B 50/0 (13,3 MPa). Foi utilizado o trietoximetilsilano (C7H18O3Si) para a modificação química do biochar. Foi obtido ângulo de contato de 1140 para o biochar modificado, diferente do ângulo do biochar (B) com 1090, apontando para uma modificação química do biochar (aumento de hidrofobicidade) e validando o método da deposição do organosilano. Por meio das análises de FTIR foi possível identificar uma banda de absorção em 1025 cm-1 representada pelo alongamento Si-O-C, apontando presença de silício para o biochar modificado (BM). Foi verificada na análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV) presença de silício nas amostras BM. Os resultados do presente estudo indicaram potencial para o desenvolvimento de compostos elastoméricos utilizando como carga o biochar(B) e corroboraram para modificação química do biochar. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
dc.description.abstract | Carbon black (NF), widely used in the rubber and tire industry, is a product of the partial combustion of fossil fuels, while biochar, a natural source, can be obtained from the pyrolysis process of different biomasses. Biochar has high potential to be applied as a substitute for carbon black, favored by its properties including a high carbon content, low ash content, in addition to being low cost, easy to store and highly energy efficient. This study investigated the use of biochar from Pinus elliottii (B), produced from the pyrolysis process, at high temperature (900 °C) and characterization of biochar modified with organosilane. Elastomeric compounds were produced using only commercial carbon black as filler (NF/B 50/0), unmodified biochar (NF/B 0/50), unmodified biochar and commercial carbon black (NF/B 25/25). The elastomeric compounds were evaluated using rheometric, physicochemical and mechanical properties before and after accelerated heat aging. The optimum vulcanization time (t90) was observed as the amount of biochar (B) in the elastomeric compounds was increased. A t90 of 13.9 minutes was obtained for the NF/B 50/0 compound, 14.6 minutes for the NF/B 25/25 compound and 15.3 minutes for the NF/B 0/50 compound. For the hardness property, an increase of 1.6% and 1.9% was observed in the NF/B 0/50 and NF/B 25/25 composites respectively when compared to the hardness of the NF/B 50/0 composite. An increasing in tear strength values was observed for NF/B 25/25 (43.45 N/mm) and NF/B 0/50 (45.88 N/mm) when compared to NF/B 0/50 (29.48 N/mm). Replacing biochar with carbon black caused a rise in DPC of 30.4% and 16.7% in the NF/B 25/25 and NF/B 0/50 composites respectively when compared to the NF/B 50/0 composite. There is a reduction in tensile strength in relation to the reference sample for the tensile strength property with the use of biochar instead of NF for both NF/B 25/25 (7.3 MPa) and NF/B 0/50 (4.2 MPa) composites when compared to the NF/B 50/0 (13.3 MPa) reference composite. The biochar was chemically modified using Triethoxymethylsilane (C7H18O3Si). A contact angle of 1140 was achieved for the modified biochar, which differs from the angle of the biochar (B) at 1090, providing evidence of a chemical modification of the biochar (resulting in greater hydrophobicity) and confirming the efficacy of the organosilane deposition technique. Analysis via Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) demonstrated an absorption band at 1025 cm-1 indicating the presence of silicon in the modified biochar (MB), via Si-O-C stretching. Furthermore, scanning electron microscopy (SEM) analysis evidenced the presence of silicon within the MB samples. The findings of this investigation demonstrate the potential for the development of elastomeric compounds applying biochar (B) as a filler and confirm the chemical alteration of biochar. [resumo fornecido pelo autor] | en |
dc.language.iso | en | pt_BR |
dc.language.iso | pt | pt_BR |
dc.subject | Pinus elliotti | pt_BR |
dc.subject | Pirólise | pt_BR |
dc.subject | Biocarvão | pt_BR |
dc.subject | Fuligem | pt_BR |
dc.subject | Slash pine | en |
dc.subject | Pyrolysis | en |
dc.subject | Biochar | en |
dc.subject | Soot | en |
dc.title | Desenvolvimento e caracterização de compostos elastoméricos com biochar para utilização como carga em compostos elastoméricos a base de poli (Butadieno-co-estireno) | pt_BR |
dc.type | Dissertação | pt_BR |
mtd2-br.advisor.instituation | Universidade de Caxias do Sul | pt_BR |
mtd2-br.advisor.lattes | http://lattes.cnpq.br/9308679833889308 | pt_BR |
mtd2-br.author.lattes | Marcos Alves dos Santos | pt_BR |
mtd2-br.program.name | Mestrado Acadêmico em Engenharia de Processos e Tecnologias | pt_BR |
mtd2-br.contributor.coorientador | Brandalise, Rosmary | |
mtd2-br.campus | Campus Universitário de Caxias do Sul | pt_BR |
local.data.embargo | 2024-03-21 | |