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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35584| Título: | Efeito da fotodegradação no comportamento tribológico e propriedades físico-químicas e mecânicas do polipropileno |
| Título(s) alternativo(s): | Effect of photodegradation on the tribological behavior and physicochemical and mechanical properties of polypropylene |
| Autor(es): | Freddo, Icaro Pierre Schmitz |
| Orientador(es): | Silva, Carlos Henrique da |
| Palavras-chave: | Fotodegradação Tribologia Desgaste mecânico Atrito Polipropileno Polímeros - Testes Polímeros - Aditivos Photodegradation Tribology Mechanical wear Friction Polypropylene Polymers - Testing Polymers - Additives |
| Data do documento: | 9-Mai-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | FREDDO, Icaro Pierre Schmitz. Efeito da fotodegradação no comportamento tribológico e propriedades físico-químicas e mecânicas do polipropileno. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024. |
| Resumo: | Neste trabalho, investigou-se o impacto da fotodegradação induzida pela radiação UV-A sobre as propriedades físicas, químicas, mecânicas e tribológicas do polipropileno sem e com negro de fumo, denominados PP e PPNF, respectivamente. Os materiais foram submetidos ao envelhecimento acelerado sob o Ciclo 1 da norma ASTM G154, em intervalos de 250, 500 e 1000 horas, além de serem examinadas amostras em estado de fornecimento. A caracterização compreendeu análises de microdureza, para avaliação de dureza e módulo de elasticidade; DSC, para determinação do grau de cristalinidade; FTIR, para identificação da presença de grupos carbonila; e MEV e interferometria de luz branca, para análise de parâmetros de superfície. Ensaios de microrriscamento foram conduzidos para avaliar o comportamento tribológico, utilizando-se MEV e interferometria para investigar os mecanismos de desgaste e elaborar um mapa de deformações, correlacionando o tempo de envelhecimento com o nível de carga aplicada. Análises de EDS foram realizadas para quantificar o percentual de oxigênio nas diferentes profundidades dos materiais, especialmente no fundo dos riscos. Os resultados demonstraram que a exposição à radiação UV-A altera significativamente as propriedades mecânicas e físico-químicas do PP e do PPNF, com destaque para as mudanças no grau de cristalinidade, formação de grupos carbonila e variações nas propriedades mecânicas como módulo de elasticidade e microdureza. A adição de negro de fumo ao PP mostrou conferir proteção contra a fotodegradação, mitigando alterações no grau de cristalinidade, além de manter as propriedades mecânicas próximas aos valores iniciais após envelhecimento. O estudo tribológico revelou uma complexa interação entre as modificações microestruturais e as novas propriedades mecânicas e físicoquímicas, influenciando o coeficiente de atrito e o desgaste representado pela profundidade dos riscos de abrasão. Este estudo contribui para a compreensão das interações entre fotodegradação e tribologia em polímeros, trazendo à luz informações valiosas sobre o efeito protetor do negro de fumo e sobre como as alterações induzidas pela radiação UV-A influenciam o comportamento tribológico do polipropileno ao longo do tempo. |
| Abstract: | In this work, the impact of photodegradation induced by UV-A radiation on the physical, chemical, mechanical, and tribological properties of polypropylene without and with carbon black, referred to as PP and PPNF, respectively, was investigated. The materials were subjected to accelerated aging under Cycle 1 of the ASTM G154 standard, at intervals of 250, 500, and 1000 hours, in addition to the examination of samples in the as-supplied state. Characterization included microhardness analyses, to evaluate hardness and elastic modulus; DSC, to determine the degree of crystallinity; FTIR, to identify the presence of carbonyl groups; and SEM and white light interferometry, for surface parameter analysis. Microscratch tests were conducted to evaluate tribological behavior, using SEM and interferometry to investigate wear mechanisms and develop a deformation map, correlating aging time with the applied load level. EDS analyses were performed to quantify the oxygen percentage at different depths of the materials, especially at the bottom of the scratches. The results demonstrated that exposure to UV-A radiation significantly alters the mechanical and physicochemical properties of PP and PPNF, with particular emphasis on changes in crystallinity, carbonyl group formation, and variations in mechanical properties such as elastic modulus and microhardness. The addition of carbon black to PP was shown to provide protection against photodegradation, mitigating changes in crystallinity, as well as maintaining mechanical properties close to initial values after aging. The tribological study revealed a complex interaction between microstructural modifications and new mechanical and physicochemical properties, influencing the coefficient of friction and wear represented by the depth of abrasion scratches. This study contributes to the understanding of the interactions between photodegradation and tribology in polymers, shedding valuable light on the protective effect of carbon black and how the changes induced by UV-A radiation influence the tribological behavior of polypropylene over time. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35584 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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