Cinética de cristalização não-isotérmica de resíduos de polietileno de alta densidade (PEAD)

Nos últimos anos, a presença dos polímeros nos resíduos sólidos urbanos tem aumentado significativamente. Dentre todos os tipos de polímeros encontrados no lixo urbano, o polietileno de alta densidade (PEAD) ganha destaque, pois está presente em grande quantidade. A reciclagem de plásticos, neste âmbito, se configura como uma importante forma de reduzir a quantidade deste material nos lixões e aterros. Entretanto, sabe-se que os artefatos produzidos com material reciclado possuem propriedades inferiores. Outro ponto importante é o conhecimento da relação estrutura-propriedade, este conhecimento é fundamental na aplicação de qualquer material. Sendo assim, foram caracterizadas amostras de PEAD (embalagens pós-consumo) retiradas do lixo urbano através da calorimetria exploratória diferencial (DSC). Utilizando-se os modelos cinéticos de Avrami modificado e Liu, foi possível verificar que dependendo do tipo de carga ou colorante encontrado, há diferenças importantes na formação e morfologia dos cristais.

Avaliação de propriedades mecânicas e térmicas de compósito à base de polietileno de alta densidade e hidroxiapatita deficiente de cálcio

No presente trabalho, foram processados compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com hidroxiapatita deficiente de cálcio (HA), com o objetivo de obter materiais com melhores propriedades mecânicas e bioatividade. A adição da HA deficiente de cálcio proporcionou um aumento no módulo de elasticidade (maior rigidez), menor resistência ao impacto e decréscimo do grau de cristalinidade do PEAD, proporcionando uma maior bioatividade ao material. A análise térmica exploratória (sistema não isotérmico) foi realizada por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e foram avaliados os teores de fosfato de cálcio e a velocidade de rotação da rosca no processamento dos materiais. No estudo da cristalização não-isotérmica observou-se uma diminuição da temperatura de cristalização com o aumento da taxa de resfriamento para todos os materiais sintetizados. A energia de ativação (Ea) da cristalização dos materiais foi avaliada por meio dos métodos Kissinger e Ozawa. A amostra com 5% de HA deficiente de cálcio e velocidade de processamento de 200 rpm foi a que apresentou menor valor de energia de ativação, 262 kJ/mol, menor desvio da linearidade e a que mais se assemelhou à matriz de PEAD sem HA. O teor de hidroxiapatita deficiente de cálcio não favorece o processo de cristalização devido à alta energia de ativação determinada pelos métodos descritos. Provavelmente, a velocidade de rotação, favorece a dispersão da carga na matriz de PEAD, dificultando o processo de cristalização. Na aplicação do método de Osawa-Avrami, os coeficientes de correlação indicaram perda na correlação linear. Estas perdas podem estar associadas a uma pequena percentagem de cristalização secundária e/ou à escolha das temperaturas utilizadas para determinar a velocidade de cristalização. Na determinação dos parâmetros pelo método de Mo, as menores percentagens de cristalização apresentaram um grande desvio da linearidade, com coeficiente de correlação bem menor que 1 e com o aumento da percentagem de cristalização, o desvio da linearidade diminui, ficando próximo de 1. Os resultados obtidos mostraram que o modelo de Mo e de Osawa-Avrami não foram capazes de definir o comportamento cinético dos materiais produzidos neste trabalho.

Otimização da co-pirólise de gasóleo pesado com embalagens de PEAD pós-uso utilizando planejamento fatorial

A co-pirólise é uma rota promissora, uma vez que minimiza o impacto ambiental causado pela disposição do plástico de maneira inadequada, evita seu acúmulo em lixões e permite um melhor aproveitamento de um recurso natural não-renovável, o petróleo, matéria prima importante para a geração de energia e obtenção de produtos químicos. O presente trabalho teve como objetivo a definição das condições experimentais mais propícias à obtenção de líquidos pirolíticos com alta fração de óleo diesel, resultantes da co-pirólise de polietileno de alta densidade (PEAD) pós-consumo com gasóleo pesado tilizando-se catalisador de FCC (Fluid Catalytic Cracking). Como instrumento de otimização das condições experimentais, optou-se pela Metodologia Planejamento Fatorial. Foi também estudado o efeito das condições experimentais, como: a temperatura de reação, a relação gasóleo/polietileno e a quantidade de catalisador no meio reacional. As amostras de polietileno, gasóleo e catalisador foram submetidas à co-pirólise em sistema de leito fixo, sob fluxo constante de nitrogênio, variando-se a temperatura entre 450 C a 550 C, a quantidade de PEAD no meio reacional foi de 0,2 a 0,6 g, e a quantidade de catalisador foi de zero a 0,06 g, mantendo-se fixa a quantidade de gasóleo em 2 g. Foram efetuadas as caracterizações física e química do gasóleo, polietileno pós-uso e do catalisador. Como resultado, obteve-se a produção de 87% de fração de óleo diesel em duas condições diferentes: (a) 550 0C de temperatura sem catalisador; (b) 500 0C de temperatura e 25% de catalisador FCC. Em ambos os casos, a quantidade de gasóleo pesado e PEAD foram constantes (2 g Gasóleo; 0,2 g PEAD), assim com o tempo de reação de 15 minutos. A fração de óleo diesel obtida neste estudo alcançou o poder calorífico de 44,0 MJ/Kg que é similar ao óleo diesel comercial. É importante ressaltar que em ambos os casos nenhum resíduo foi produzido, sendo uma rota ambientalmente importante para reciclagem de embalagens plásticas contaminadas com óleo lubrificante originárias de postos de serviço, visando à recuperação de ambos conteúdo energético e orgânico dos resíduos de embalagens plásticas pós-uso

Propriedades mecânicas e análise térmica de resíduos de polietileno de alta densidade (PEAD) reciclado

Atualmente grande parte dos resíduos descartados rotineiramente no Brasil é composta por material plástico como, por exemplo, o polietileno de alta densidade (PEAD), o qual é muito comum no lixo doméstico. Nesta Dissertação, embalagens de PEAD pós-consumo foram coletadas e moídas. Após processamento em extrusora, o material definido como PEAD reciclado (mistura de embalagens brancas, marfins e incolores) foi injetado e as propriedades mecânicas foram avaliadas e comparadas com uma amostra de PEAD comercial (HD7600U). A análise térmica através da calorimetria exploratória diferencial (DSC), em conjunto com a análise estatística dos resultados experimentais, também foi conduzida. Em relação à resistência à tração, a diferença entre as amostras de PEAD reciclado e PEAD comercial foram tão pouco expressivas que, dentro das condições experimentais adotadas, se pode afirmar que o material reciclado é equivalente ao comercial.Por sua vez, os modelos cinéticos aplicados na análise térmica revelaram quea amostra de PEAD comercial demonstra um processo de nucleação e crescimento dos cristais mais homogêneo e simples, embora a energia de ativação seja consideravelmente maior do que o das demais amostras de PEAD.

Yielding of engineering polymers at strain rates of up to 500 s-1

A method is described for measuring the mechanical properties of polymers in compression at strain rates in the range approximately 300-500 s-1. A gravity-driven pendulum is used to load a specimen on the end of an instrumented Hopkinson output bar and the results are processed by a microcomputer. Stress-strain curves up to high strains are presented for polycarbonate, polyethersulphone and high density polyethylene over a range of temperatures. The value of yield stress, for all three polymers, was found to vary linearly with log (strain rate) at strain rates up to 500 s-1. © 1985.

Packaging and storage studies of dried lizard fish

Packaging and storage studies of salted and dried lizard fish (Saurida sp.) have been conducted using different synthetic films like low density polyethylene (LDPE) of different gauges, high density polyethylene (HDPE) of 200 gauge, polyvinylidene chloride (PVDC) coated 400 MXXT cellophane, 100 gauge polypropylene (PP) and paper laminate of 100 gauge polythene. The films found most effective in the preliminary studies were subsequently used for packaging and storage of dried fish at atmospheric and lower temperature and humidity conditions for confirming their suitability under these conditions. Polyethylene films of higher gauges showed better results under both sets of conditions. PVDC coated cellophane film also performed satisfactorily under the latter conditions which under the former condition got easily attacked by insects. Lower temperature and humidity conditions in general enhanced the storage life of the dried product.

Bulk packages for storage and transportation of salted and dried fish

The effect of bulk packaging on the storage of salted and dried fish was studied at ambient conditions. Four different packaging systems were tried, among which gusseted type high density polyethylene woven sacks having either circular loom or traditional loom laminated with 100 gauge low density polyethylene were found to be best suited for dry fish packaging as they could withstand the hazards of handling, transportation and storage.

茂金属线性低密度聚乙烯的光氧化和热力学降解研究

聚乙烯是广泛应用的合成高分子材料之一，工业化己有几十年历史，为适应不断扩展的加工及应用的要求，氧化降解反应一直是较活跃的研究领域。目前为止，一些氧化降解的规律和机理已经确定，某些还在积极地研究探索之中。茂金属线性低密度聚乙烯（m-LLDPE）是进入九十年代以后才出现的采用新型茂金属催化剂催化合成的树脂，与传统 Ziegler-Natta线性低密度聚乙烯（LLDPE）相比，其具有分子量分布窄，共聚单体在主链中分布均匀的特点，决定了它具有比传统LLDPE更加优异的使用性能，因而在生产生活中得到广泛应用。目前对其氧化降解的研究较少，因此对m-LLDPE的氧化及稳定性的研究对指导其应用有着积极的意义。本论文选择催化剂和共聚单体类型不同的三种m-LLDPE和两种传统LLDPE对比研究了m-LLDPE的光氧化和热力学降解稳定性，而且研究了过渡金属化合物光敏化剂对它的热力学降解的影响，热力学降解和光敏化剂对m-LLDPE的光、热氧化稳定性的影响。化测试方法表征m-LLDPE的光氧俐反应，长时间光氧化后支化度和结晶度都有不同程度的上升，光氧化速率主要受亚乙烯基双链浓度的影响，受支化度的影响不明显。因此在合成m-LLDPE的过程中应该合理设计茂金属催化剂，降低聚合产品中亚乙烯基双键的浓度，提高它的光氧化稳定性。采用熔体流动速率、流变法和红外光谱法研究了m-LLDPE和传统LLDPE在密炼过程中的热力学降解反应，和光敏化剂对热力学降解反应的影响，利用氧化诱导温度法快速表征热力学降解对m-LLDPE和LLDPE的氧化稳定性的影响，并利用自然光曝晒测试碳基指数和力学性能的变化和热氧化观察脆化时间的方法研究了热力学降解对它们的光、热氧化稳定性的影响，为m-LLDPE在气候条件下应用提供理论依据。共聚单体类型相同的m-LLDPEI和m-LLDPEZ相比较，m-LLDPEI在热力学降解过程中生成更多的氧化产物，光敏化剂硬脂酸钻和乙酰基丙酮钻对m-LLDPEI热力学降解生成氧化产物的敏化作用更强，也更显著地降低了密炼后样品的氧化诱导温度。流变法不仅表征了m-LLDPEI热力学降解过程中的分子结构的变化，也反映了样品的热稳定性。共聚单体类型不同的m-LLDPE3和LLDPEZ相比较，热力学降解后熔体流动速率下降得多，但拨基指数上升较少，这是m-LLDPE3密炼过程中熔融粘度较高的原因。光敏化剂更强烈得增强了LLDPE2的热力学降解过程中氧化产物的形成。热力学降解明显的降低了 LLDPE2的光氧化稳定性而没有对m-LLDPE3的光氧化稳定性产生明显作用，同时敏化剂对LLDPE2的光氧化敏化作用也更强烈一些。本文还研究了光敏化剂硬脂酸钻和硬脂酸铁对三种共聚单体类型不同的传统LLDPE和LDPE的光敏化效果，发现光敏化剂对不同链结构的聚乙烯的光敏化效果存在很大的差异，光敏化作用的顺序为：乙烯一辛烯共聚LLDPE＜乙烯一丁烯共聚LLDPE＜LDPE，光敏化效果并不随敏化剂浓度的增大而增强。从红外光谱可以分析聚乙烯中亚乙烯基浓度越高，光照过程中形成的氢过氧化物浓度越高，光敏化剂的敏化效果越强。

Strengthening carbon deposition of polyolefin using combined catalyst as a general method for improving fire retardancy

Combination of Ni2O3 and solid acid with Bronsted acid sites and Lewis acid sites (such as HZSM-5 and H-beta) could dramatically improve fire retardancy of polyolefin, including polypropylene and linear low-density polyethylene. This is mainly attributed to the formation of a large amount of residual char from degradation products of polyolefin in the intermediate stage of combustion. Thus, the amount of flammable components diffusing into the flame zone was small.

Study on the Cell Structure and Compressive Behavior of Biodegradable Poly(epsilon-caprolactone) Foam

Biodegradable poly(e-caprolactone) (PCL) foams with a series of controlled structures were prepared by using chemical foaming method. The cell morphology was detected by scanning electron microscope (SEM). The compressive behavior of the foams was investigated by uniaxial compression test. The effect of density and structural parameters on the foam compressive behavior was analyzed. It was found that the relative compressive modulus has a power law relationship with relative density. Increasing of both the cell wall thickness and the cell density lead to higher compressive modulus of the foam; however, the cell size has no distinct effect on compressive behavior.

Influence of Annealing on Microstructure and Mechanical Properties of Isotactic Polypropylene with beta-Phase Nucleating Agent

The microstructure and mechanical properties of beta-nucleated iPP before and after being annealed at different temperatures (90-160 degrees C) have been analyzed, Annealing induced different degrees of variation in fracture toughness of beta-nucleated iPP samples. namely, slight enhancement at relatively low annealing temperatures (< 110 degrees C) and great improvement at moderate temperatures (120-130 degrees C), whereas dramatic deterioration at relatively high temperatures ( > 140 degrees C) has been observed. The variation of fracture toughness of beta-nucleated iPP is observed to be dependent on the content of beta-NA. Experiments, including scanning electronic microscope (SEM), wide-angle X-ray diffraction (WAXD), differential scanning calorimetry (DSC), small-angle X-ray scattering (SAXS), and dynamic mechanical analysis (DMA), are performed to study the variations of microstructures as well as the toughening mechanism of the beta-nucleated iPP after being annealed.

Characterization of the Microstructure of Bimodal HDPE Resin

In this work, two industrial bimodal high density polyethylene resins, resin A and resin B having similar molecular weight (M-w), molecular weight distribution (M-wD), and short-chain branching (SCB) content but different mechanical properties, were fractionated through cross-fractionation. The fractions were further, characterized by GPC, C-13 NMR, DSC AND FT IR techniques. These two resins were firstly fractionated into two franctions, i.e. high-temperature and low temperature fractions, via preparative solution crystallization fractionation. Resin A with much better mechanical properties contains more high-temperature fractions with longer crystalizable sequences. The SCB content in the low temperature fraction of resin A is lower than the of resin B. Both low-temperature fractions were then further fractionated using solvent gradient fractionation (SGF). The characterization of SGF fraction indicates that most of the branches fall into the high molecular weight chain in both low-temperature fractions.

Crystal Growth Transition from Flat-On to Edge-On Induced by Solvent Evaporation in Ultrathin Films of Polystyrene-b-Poly(ethylene oxide)

The transition of lamellar crystal orientation from flat-on to edge-on in ultrathin films of polystyrene-b-poly(ethylene oxide) (PS-b-PEO) via solvent vapor (toluene) treatment Was investigated. When the as-prepared film was treated in saturated solvent vapor, breakout crystals could form quickly, and then they transformed from square single crystals (flat-on lamellae) to dendrites and finally to nanowire crystals (edge-on lamellae). Initially, heterogeneous nucleation tit the polymer/substrate interface dominated the structure evolution, leading to flat-on lamellar crystals orientation. And the transition from faceted habits to dendrites indicated a transition of underlying mechanism from nucleation-controlled to diffusion-limited growth. As the solvent molecules gradually diffused into the polymer/substrate interface, it will subsequently weaken the polymer-substrate interaction.

Toughening effects of poly(butylene terephthalate) with blocked isocyanate-functionalized poly(ethylene octene)

BACKGROUND: Blocked isocyanate-functionalized polyolefins have great potential for use in semicrystalline polymer blends to obtain toughened polymers. In this study, poly(butylene terephthalate) (PBT) was blended with allyl N-[2-methyl-4-(2-oxohexahydroazepine-1 -carboxamido)phenyl] carbamate-functionalized poly(ethylene octene) (POE-g-AMPC).RESULTS: New peaks at 2272 and 1720 cm(-1), corresponding to the stretching vibrations of NCO and the carbonyl of NH-CO-N, respectively, in AMPC, appeared in the infrared spectrum of POE-g-AMPC. Both rheological and X-ray photoelectron spectroscopy results indicated a new copolymer was formed in the reactive blends. Compared to uncompatibilized PBT/POE blends, smaller dispersed particle sizes with narrower distribution were found in the compatibilized PBT/POE-g-AMPC blends. There was a marked increase in impact strength by about 10-fold over that of PBT/POE blends with the same rubber content and almost 30-fold higher than that of pure PBT when the POE-g-AMPC content was 25 wt%.

Preparation of a blocked isocyanate compound and its grafting onto styrene-b-(ethylene-co-1-butene)-b-styrene triblock copolymer

The epsilon-caprolactam was used to block the isocyanate group to enhance the storage stability of allyl (3-isocyanate-4-tolyl) carbamate. The spectra of FTIR and NMR showed that blocked allyl (3-isocyanate-4-tolyl) carbamate (BTAI) possesses two chemical functions, an 1-olefin double bond and a blocked isocyanate group. The FTIR spectrum showed BTAI could regenerate isocyanate group at elevated temperature. DSC and TG/DTA indicated the minimal dissociation temperature was about 135 degrees C and the maximal dissociation rate appeared at 226 degrees C. Then the styrene-b-(ethylene-co-1-butene)-b-styrene triblock copolymer (SEBS) was functionalized by BTAI via melt free radical grafting. The effect of temperature, monomer and initiator concentrations on the grafting degree and grafting efficiency was evaluated. The highest grafting degree was obtained at 200 degrees C. The grafting degree and grafting efficiency increased with the enhanced concentration of BTAI or initiator.