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Tipo do documento: Dissertação
Título: Obtenção e caracterização de compósito em matriz polimérica de ABS utilizando argila refratária para a retardância de chama
Título(s) alternativo(s): Obtaining and characterizing composite in ABS polymeric matrix using refractory clay for flame retardancy
Autor: MACEDO, Bárbara Rodrigues 
Primeiro orientador: MAESTRELLI, Sylma Carvalho
Primeiro coorientador: MARINI, Juliano
Primeiro membro da banca: ARANTES, Vera Lucia
Segundo membro da banca: SANFELICE, Rafaela Cristina
Resumo: O desenvolvimento de compósitos revolucionou o mundo com relação à ciência e engenharia de materiais, buscando novos produtos que tenham melhor custo/benefício e cuidado com o meio ambiente. Polímeros apresentam grande limitação quanto à sua propriedade de flamabilidade e uma potencial alternativa para melhorar essa característica é a inclusão de material cerâmico em uma matriz polimérica. A argila refratária é um material cerâmico abundante, possui baixo custo e suporta temperaturas bastante elevadas (acima de 1300C), além de muitas vezes ser descartada do processo produtivo fabril e armazenada em galpões abertos por não apresentar plasticidade suficiente para fácil conformação. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi a obtenção e caracterização de um compósito produzido em uma matriz polimérica de ABS (acrilonitrila butadieno estireno) utilizando como reforço argila refratária (AR), com intuito de otimizar a retardância de chama. Os compósitos foram inicialmente produzidos por mistura no estado fundido em pequena escala, variando-se o teor de AR em 2,5; 5; 7,5; 10; 15 e 20% em relação à massa de ABS/AR. ABS puro também foi processado nas mesmas condições para ser utilizado como material de referência. Os compósitos com melhor performance mecânica (determinados por análise estatística ANOVA) foram selecionados para que em uma segunda etapa fossem processados por extrusão e injeção. Assim, foram produzidos materiais com 0; 10, 15 e 20% de AR em relação à massa de ABS/AR. Análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), temperatura de deflexão térmica (HDT), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ensaios de tração, flexão e impacto Izod foram realizados para caracterizar o ABS puro e os compósitos. As análises térmicas e mecânicas apontaram que a adição de AR na matriz polimérica não apresentou influência negativa nos compósitos produzidos, que tiveram uma temperatura de transição vítrea de aproximadamente 109ºC, módulo de elasticidade e de flexão de até 3,52 GPa e 72,96 GPa, respectivamente. No ensaio de flamabilidade foi mostrado que houve uma considerável redução em flamabilidade do ABS (conforme norma UL 94), considerando que o compósito ABS/AR com 20% em massa de AR apresentou auto extinção de chama e os demais tiveram uma redução na velocidade de queima quando comparados ao material de referência (ABS puro), obtendo-se uma taxa de queima de 33,4 mm/min para a amostra com maior teor de AR. Desse modo, observou-se que a utilização da AR em ABS apresentou uma inovação, trazendo resultados superiores àqueles encontrados em literatura, visto que foi possível uma maior incorporação de argila, mantendo-se boas propriedades mecânicas, estabilidade térmica e menor flamabilidade do compósito obtido.
Abstract: The development of composites revolutionized the world with regard to materials science and engineering, seeking new products that are more cost-effective and care more for the environment. Polymers have a great limitation regarding their flammability property and a potential alternative to improve this characteristic is the inclusion of ceramic material in a polymer matrix. Refractory clay is an abundant ceramic material. It has a low cost and withstands very high temperatures (above 1300ºC), in addition to being often discarded from the manufacturing process and stored in open warehouses as it does not have enough plasticity for easy conformation. Thus, the objective of this project is to obtain and characterize a composite produced in an ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) polymer matrix using refractory clay (AR) as reinforcement, in order to optimize flame retardancy. Composites were produced by melt compounding in an internal mixer varying the mass content of RC in 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 15 and 20 wt% regarding the mass of ABS/AR. Neat ABS was also processed under the same conditions in order to act as reference. The composites that presented better mechanical performance (determined by statistical analysis ANOVA) were selected so, in a second set of experiments they were processed by extrusion and injection molding. The composites were produced with RC mass ratio of 0, 10, 15 and 20% in the mass of ABS/AR. Thermogravimetric analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermal Deflection Temperature (HDT), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), tensile, flexural and Izod impact tests were performed to characterize the polymer itself and the composites. Thermal and mechanical analysis showed that the addition of RC in the polymer matrix did not have a negative influence on the composites produced, that had a glass transition temperature of approximately 109ºC, elastic and flexural modulus of up to 3.52 GPa and 72.96 GPa, respectively. There was a good reduction in the ABS flammability (according to UL 94 tests), considering that the ABS/AR composite with 20wt% had faster self-extinguish properties and the other composites had a reduction in burning speed when compared to the reference material (neat ABS), obtaining a burning rate of 33.4 mm/min for the sample with the highest RC content. The use of RC in this research brought an innovation, with superior results from those found in the literature, considering that a greater incorporation of clay was possible, maintaining good mechanical properties, thermal stability and low flammability for the composites produced.
Palavras-chave: Compósito.
Argila refratária.
Flamabilidade.
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciência e Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citação: MACEDO, Bárbara Rodrigues. Obtenção e caracterização de compósito em matriz polimérica de ABS utilizando argila refratária para a retardância de chama. 2023. 111 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, MG, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2335
Data de defesa: 30-Jan-2023
Aparece nas coleções:Mestrado

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