dc.contributor.advisor | Andrade, Mara Zeni | |
dc.contributor.author | Rocetto, Luiza Bedin | |
dc.contributor.other | De Paoli, Marco-Aurélio | |
dc.date.accessioned | 2017-03-21T13:22:48Z | |
dc.date.available | 2017-03-21T13:22:48Z | |
dc.date.issued | 2017-03-21 | |
dc.date.submitted | 2016-11-23 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/handle/11338/1874 | |
dc.description | A indústria automobilística responde por grande parte do mercado mundial do consumo de materiais poliméricos, sendo que estes representam o segundo material predominante em veículos, atualmente. Os polímeros combinam propriedades como flexibilidade em processamento, boa resistência química, baixa densidade e baixo custo. A poliamida 6 (PA6) é um polímero de
engenharia amplamente utilizado em peças automotivas, substituindo peças metálicas, o que motiva a obtenção de misturas e compósitos que otimizem as propriedades deste polímero, principalmente a sua tenacificação, a qual pode ser obtida a partir da adição de uma fase
elastomérica. Entretanto, isso normalmente leva à perda de rigidez e de resistência mecânica da matriz. Um equilíbrio entre rigidez e tenacidade pode ser obtido com a adição de partículas rígidas em misturas poliméricas de PA6. Buscando atender a especificações da indústria automotiva no que diz respeito ao desempenho da aplicação de compósitos de PA6 em tubos corrugados, neste trabalho foram desenvolvidos compósitos de PA6 com poli(etileno-co-acetato de vinila) (EVA) com carbonato de cálcio (CaCO3). Em uma etapa inicial foram desenvolvidas misturas PA6/EVA com 10, 20 e 30% em massa de EVA e, em seguida, compósitos PA6/CaCO3 com 10, 20 e 30 partes por cem de resina (pcr) de dois tipos de CaCO3, natural e precipitado, produzidos por
extrusão duplarrosca. As misturas PA6/EVA apresentam imiscibilidade, com perda de propriedades mecânicas e térmicas comparadas à PA6, proporcionando aumento de resistência ao impacto e alongamento na ruptura. A mistura com 10% em massa de EVA apresenta os melhores resultados das proporções estudadas. Para os compósitos, a presença dos dois tipos de CaCO3
possibilita a melhora da resistência à flexão, ao impacto e módulos de elasticidade da PA6, com perda da resistência à tração. O aumento da temperatura de deflexão térmica é a melhora mais significativa nos compósitos, chegando a 170%. Enquanto os melhores resultados para o CaCO3 natural ocorrem na presença de 30 pcr do reforço, para o CaCO3 precipitado o melhor desempenho é observado em misturas com 20 pcr, visto que em teores maiores as partículas formam aglomerados. Com base nestes resultados, foram desenvolvidos compósitos de PA6 com 10% em massa de EVA e 20 pcr dos CaCO3 natural e precipitado. A análise morfológica mostra que as partículas de CaCO3 ficam localizadas preferencialmente na matriz de PA6, o que leva ao aumento de rigidez do compósito e redução de tenacidade. Por fim, tubos corrugados foram produzidos por extrusão monorrosca em escala industrial, para a realização de ensaios segundo norma padrão específica para a utilização como proteção para fios elétricos. Os tubos produzidos com os compósitos apresentam maior estabilidade dimensional em relação ao padrão, produzido com PA6, melhorando resistência ao impacto e à compressão. Em contrapartida, a redução na resistência à chama torna o tubo com CaCO3 precipitado inadequado para uso, enquanto o tubo com o CaCO3
natural mostra-se a melhor opção para a substituição dos tubos corrugados de PA6. | pt_BR |
dc.description.abstract | The automotive industry is responsible for a large share of the of the global market consumption of polymeric materials, which represent today the second predominant material in vehicles. Polymers combine properties such as flexibility in processing, good chemical resistance, low
density and low cost. Polyamide 6 (PA6) is an engineering polymer widely used in automotive parts, replacing metal parts, which motivates the development of mixtures and composites that optimize its properties, particularly toughness, which can be obtained by the addition of an
elastomeric phase. However, this usually leads to loss of rigidity and mechanical strength of the
matrix. A balance between rigidity and toughness can be achieved with the addition of rigid
particles to PA6 blends. Seeking to meet specifications of the automotive industry regard to the application performance of PA6 composites in corrugated pipes, in this study PA6 composites with poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) with calcium carbonate (CaCO3) were developed. In the initial stage PA6/EVA blends with 10, 20 and 30% by weight of EVA were prepared and then
PA6/CaCO3 composites with 10, 20 and 30 parts per hundred resin (phr) of two CaCO3 types, natural and precipitated, produced by twin screw extrusion. PA6/EVA blend shows immiscibility, with loss of mechanical and thermal properties compared to the neat PA6, providing increased impact resistance and elongation at break. The blend with 10% (w/w) EVA shows the most satisfactory results of the proportions studied. For the composites, the presence of both CaCO3 types improves PA6 flexural and impact strength and elastic modulus, with loss of tensile strength. The increase in heat deflection temperature is the most significant improvement on the composites,
reaching 170%. While the best results for natural CaCO3 occur in the presence of 30 phr, for precipitated CaCO3 the best performance is observed in composites with 20 phr, since in larger quantities the particles form agglomerates. Based on these results, two PA6 composites with 10% by weight EVA and 20 phr of natural and precipitated CaCO3 were developed. Morphological
analysis shows that CaCO3 particles are preferentially located in the PA6 matrix, which leads to an increase in composite stiffness and reduction of toughness. Finally, PA6/EVA/CaCO3 corrugated pipes were produced by single screw extrusion in industrial scale, for performing testing according to the specific standard for use as protection for electrical wires. The pipes produced with the composites show greater dimensional stability compared to the standard, produced with PA6, improving impact and compression resistance. However, the reduction of flame resistance disables the pipe with precipitated CaCO3 for use, while the pipe with natural CaCO3 proves to be the best option for replacing PA6 corrugated pipes. | en |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul. | pt_BR |
dc.language.iso | pt | pt_BR |
dc.subject | Polímeros | pt_BR |
dc.subject | Compósitos poliméricos | pt_BR |
dc.subject | Indústria automobilística | pt_BR |
dc.title | Desenvolvimento de compósitos de matriz PA6/EVA com carbonato de cálcio com potencial aplicação na indústria automobilística | 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/3879338493474408 | pt_BR |
mtd2-br.author.lattes | ROCETTO, L. B. | pt_BR |
mtd2-br.program.name | Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais | pt_BR |
mtd2-br.contributor.coorientador | Brandalise, Rosmary Nichele | |