Extrusão reativa da blenda PEAD/PP/PS com polímeros pós-consumo compatibilizada via reação de Friedel-Crats

dc.contributor.advisor1Pinheiro, Luís Antonio
dc.contributor.advisor1Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.contributor.instituicao-banca1Universidade Federal de São Carlospt_BR
dc.contributor.instituicao-banca2Universidade Federal do Paranápt_BR
dc.contributor.instituicao-banca3Universidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.contributor.instituicao-banca4Universidade Estadual de Ponta Grossapt_BR
dc.contributor.referee1Canevarolo Jr., Sebastião Vicente
dc.contributor.referee1Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.contributor.referee2Zawadzki, Sônia Faria
dc.contributor.referee2Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.contributor.referee3Kloss, Juliana Regina
dc.contributor.referee3Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.contributor.referee4Chinelatto, Adriana Scoton Antonio
dc.contributor.referee4Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.creatorCarvalho, Vinícius Luiz de
dc.creator.Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.date.accessioned2025-04-20T21:58:45Z
dc.date.accessioned2026-06-29T14:33:42Z
dc.date.available2025-04-20T00:00:00Z
dc.date.available2025-04-20T21:58:45Z
dc.date.issued2024-09-10
dc.description.abstractAn in situ compatibilization reaction is proposed for the post-consumer polymer blend of the polyolefins high-density polyethylene and polypropylene containing polystyrene, using the reactive extrusion process. In this approach, alkyl groups are grafted onto the aromatic rings of the polystyrene through the Friedel-Crafts chemical reaction. The synthesis of the compatibilizing agent generated during the polymer mixing process was proven in a previous work prior to this thesis. This work, therefore, presents a compatibilization route aimed at plastic recycling, applicable to post- consumer polymer fractions, specifically the polyethylene and polypropylene blend. The study thus presents two key issues regarding the problem: the feasibility of obtaining compatibilized polymer blends from polymers degraded during the continuous extrusion process, and the identification of critical points that require improvement to make the route suitable for post-consumer polymer fractions. For the first aspect, the proposed synthesis mechanism was applied to polymers with controlled degradation induced by the extrusion equipment itself. The characterizations conducted included the assessment of the degradation level, the morphological state resulting from the synthesis, and the mechanical behavior in tensile and impact tests, focusing on the effects associated with the presence of the compatibilizing agent. The resulting reactive blend demonstrated an improvement in interfacial interaction, evidenced by the increase in complex viscosity and storage modulus compared to the physical blend. The morphology revealed the emulsifying effect of the compatibilizing agent, as well as changes in the encapsulation pattern of the dispersed phase, indicating alterations in the thermodynamic affinities between the phases. Regarding the second aspect, reactive compatibilization was applied to real post-consumer polymers obtained from urban selective collection. The degradation level of these polymers was assessed through rheological analyses, correlating molecular weight with zero-shear viscosity and melt flow index. The resulting blend was investigated regarding the nature of the grafted groups through solubilization and differential scanning calorimetry. The morphological modifications resulting from the grafting were also explored. The presence of the compatibilizing agent was assessed through changes in rheological behavior and tensile mechanical properties, correlated with oscillatory mechanical analyses. Additionally, the thermal properties were examined through analytical and kinetic analysis. The rheological analysis of the reactive sets did not indicate the presence of compatibilizing agents. The comparison between the studied sets revealed greater interfacial interaction with the use of shorter-chain polystyrene. There was a preference for grafting onto the polystyrene chains by the secondary alkyl segments, as demonstrated by differential scanning calorimetry alongside the solubilization results. The morphology evidenced degradation resulting from the compatibilization reaction. The mechanical and thermal tests revealed the degradative effect of the compatibilization process, which resulted in mass loss of the polypropylene and polystyrene phases simultaneously with the compatibilization process.pt_BR
dc.description.resumoUma reação de compatibilização in situ é proposta para a blenda polimérica pós- consumo das poliolefinas polietileno de alta densidade e polipropileno contendo poliestireno, utilizando o processo de extrusão reativa. Nesta abordagem, grupos alquila são enxertados nos anéis aromáticos do poliestireno por meio da reação química de Friedel-Crafts. A síntese do agente compatibilizante gerado durante o processo de mistura dos polímeros foi comprovada em trabalho anterior. Esse trabalho, por conseguinte, apresenta uma rota de compatibilização voltada para a reciclagem dos polímeros, aplicável às frações pós-consumo, especificamente a mistura de polietileno com polipropileno. O estudo apresenta, portanto, duas questões em relação ao problema: a viabilidade de obter misturas poliméricas compatibilizadas a partir de polímeros degradados durante o processo contínuo de extrusão, e a identificação dos pontos críticos para que a rota seja adequada à fração de polímeros pós-consumo. Para o primeiro aspecto, o mecanismo de síntese proposto foi aplicado a polímeros com degradação controlada, induzida pelo próprio equipamento de extrusão. As caracterizações realizadas abrangeram a avaliação do nível de degradação, o estado morfológico resultante da síntese e o comportamento mecânico, ensaios de tração e impacto, com foco nos efeitos associados à presença do agente compatibilizante. As blendas reativas resultantes demonstraram uma melhora na interação interfacial, evidenciada pelo aumento da viscosidade complexa e do módulo de armazenamento, em comparação à blenda física. A morfologia revelou o efeito de emulsificação do agente de compatibilização, além de alterações no padrão de encapsulamento da fase dispersa, indicando mudanças nas afinidades termodinâmicas entre as fases. Em relação ao segundo aspecto, a compatibilização reativa foi aplicada a polímeros pós-consumo provenientes da coleta seletiva urbana. O nível de degradação destes foi avaliado por meio de análises reológicas, correlacionando a massa molar à viscosidade zero de cisalhamento e de índice de fluidez. A blenda resultante foi investigada em relação à natureza dos grupos enxertados via solubilização e calorimetria exploratória diferencial. As modificações morfológicas decorrentes do enxerto também foram exploradas. A presença do agente compatibilizante foi avaliada por alterações no comportamento reológico e nas propriedades mecânicas de tração, correlacionadas com análises mecânicas oscilatórias. A análise reológica dos conjuntos reativos não indicou a presença de agentes de compatibilização. A comparação entre os conjuntos estudados revelou uma maior interação interfacial com o uso de poliestireno de cadeias menores. Houve preferência de enxerto nas cadeias do poliestireno pelos segmentos alquila secundários das cadeias do PEAD demonstrada pela calorimetria exploratória junto ao resultado da solubilização. A morfologia evidenciou degradação dos polímeros resultante da reação de compatibilização. Os ensaios mecânicos revelaram o efeito degradativo do processo de compatibilização, que resultou na perde de massa das fases de polipropileno e poliestireno simultaneamente ao processo de compatibilização.pt_BR
dc.identifier.citationCARVALHO, Vinícius Luiz de. Extrusão Reativa da Blenda PEAD/PP/PS com Polímeros Pós-Consumo Compatibilizada Via Reação de Friedel-Crafts. 2024. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciências de Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://ri.uepg.br/handle/123456789/2327
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Estadual de Ponta Grossapt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUEPGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiaispt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectcompatibilizaçãopt_BR
dc.subjectfriedel-craftspt_BR
dc.subjectmorfologiapt_BR
dc.subjectreativapt_BR
dc.subjectreologiapt_BR
dc.subjectcompatibilizationpt_BR
dc.subjectfriedel-craftspt_BR
dc.subjectmorphologypt_BR
dc.subjectreactivept_BR
dc.subjectrheologypt_BR
dc.subject.cnpqEngenharia e Ciências de Materiaispt_BR
dc.titleExtrusão reativa da blenda PEAD/PP/PS com polímeros pós-consumo compatibilizada via reação de Friedel-Cratspt_BR
dc.typeTesept_BR

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