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Orientador : Liliane Maria Ferrareso Lona Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: As propriedades dos materiais poliméricas são fortemente afetadas pela distribuição dos seus pesos moleculares, densidades e incorporação de monômeros na cadeia polimérica. Sendo que a produção de polímeros com propriedades específicas, em termos de pesos moleculares, densidade, propriedades mecânicas, propriedades óticas, etc., dependem do ajuste das condições operacionais do reator de polimerização. Esta tese apresenta um novo modelo heterogêneo do reator de leito fluidizado para produção de polímeros e utiliza-se da técnica de contribuição de grupos para estimar as propriedades finais do polímero produzido no reator. O modelo desenvolvido considera as fases bolha, emulsão e partículas poliméricas e um caso de estudo baseado na produção de polietileno é apresentado. Redes neurais foram utilizadas para determinação das condições operacionais do reator de leito fluidizado a partir das propriedades físico-químicas desejadas de um polímero (modelagem inversa). Em outra aplicação, as redes neurais foram usadas para predizer as propriedades físico-químicas dos polímeros a partir das condições operacionais do reator de leito fluidizado, procedimento que pode ser utilizado industrialmente para caracterização "on-line" do polímero produzido em reatores industriais Abstract: The properties of a polymer are influenced by its molecular weight distribution, density and composition. The production of a polymer with specific properties (specific molecular weight, density, mechanical properties, and other) depends on the operating conditions of the polymerization reactor. This thesis presents a new heterogeneous model of the fluidized bed reactor used in polymer production. The model was developed assuming the bubble, emulsion and particulate phases; and polyethylene production was used as case study. Neural networks were used to determine the reactor's operating conditions based on the desired properties of the polymer (inverse modeling). In another application, the neural networks were used to predict the properties of the polymer based on the reactor's operating condition, procedure that can be used in the industry to measure "on-line" the polymer being produced. Doutorado Doutor em Engenharia Química

Polyethylene and polypropylene are vastly employed for packaging due to their high versatility and low cost. However, their films are permeable at different degree to small molecules like gases and the use of additives improves the barrier properties. Therefore, the aim of this work is to investigate the effect of organically modified montmorillonite on oxygen transport properties of PE and PP films. Nanocomposites were prepared by means of polymer dissolution in organic solvent and subsequent nanoparticle addition at 3, 5 and 10% (w/w). Scanning electron microscopy images of the films indicate the presence of microcavities and some agglomerated nanoclay. On the other hand, X-rays diffraction analysis shows clay in well-dispersed state independent of polyolefin type. Enhancement of oxygen barrier is achieved, but this property is dependent on the nanoclay content, polyolefin type and film morphology.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar as propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas de sistemas à base de poliolefinas (PP e HDPE) e copolímero metalocênico de etileno/1-octeno (EOC), produzido pela Dow Chemical. Foi também investigada a atuação de um copolímero metalocênico de propileno/1-octeno (POC), sintetizado em laboratório, como agente compatibilizante da mistura PP/EOC. Os resultados mostraram que a adição de teores específicos de EOC ao HDPE e PP pode levar à produção de materiais com boas propriedades mecânicas. Os dados obtidos também revelaram que o copolímero POC pode ser usado como agente compatibilizante das misturas PP/EOC.The aim of this work was to evaluate the mechanical, thermal and morphological properties of systems based on polyolefins (PP and HDPE) and ethylene/1-octene metallocene copolymer (EOC), produced by Dow Chemical. The effect of a propylene/1-octene metallocene copolymer (POC), obtained in the laboratory was also investigated as a compatibilizer agent for the PP/EOC blend. The results showed that the addition of certain contents of EOC to PP and HDPE may carry the production of materials with good mechanical properties. The data obtained also revealed that the POC copolymer can be used as compatibilizer agent of the PP/EOC blends.

En este Proyecto de Fin de Carrera, mediante un equipo de plasma en vacío, se ha realizado un estudio sobre la efectividad del tratamiento superficial de polímeros; en este caso, los materiales a probar son el polietileno de alta densidad (PEHD) y el polipropileno (PP), aplicado en cámara de plasma. En la evaluación del proceso se han empleado diferentes técnicas de caracterización. Se aplica un envejecimiento a las probetas mediante un tratamiento de plasma a baja presión. En este proyecto, el gas utilizado en estado de plasma es el aire. Para optimizar el resultado del tratamiento, se varía la potencia y los tiempos del tratamiento, realizando así un estudio más objetivo. La intención de este tratamiento es aumentar la energía superficial del polímero en la superficie tratada y así conseguir optimizar su función en posteriores usos. El estudio de la variación en la energía superficial para los polímeros tratados en la cámara de plasma se realizará midiendo el ángulo de contacto de varias gotas en la superficie de los polímeros. Apoyándose en esos ángulos de contacto, se obtiene la energía superficial de los polímeros tratados, que posteriormente reportarán unas conclusiones objetivas del estudio. A lo largo de este proyecto se describen de manera más específica las técnicas, materiales y equipos utilizados para realizar los tratamientos y estudios necesarios. ______________________________________________________________________________________________________________________ In this End of Degree Proyect, using a vacuum plasma equipment, a study about the effectiveness of the surface treatment in polymers has been made; in our case, the materials to be tested are the high density polyethylene (PEHD) and the polypropylene (PP), applied in plasma chamber. In the evaluation of the process different characterization techniques have been used. An aging is applied to the specimens by a low pressure plasma treatment. In this study, the gas used in plasma state is the air. To optimize the outcome of the treatment the power and the time are varied in order to get a more exhaustive study. The goal of this treatment is to increase the surface energy of the polymer in the treated surface and thus achieve and optimization of its function in later uses. The study of the variation in the surface energy for the treated polymers in the plasma chamber will be make measuring the contact angle of some drops in the surface of the polymers. Using this contact angles we are able to obtain the surface energy of the polymers, that lately will report an obtective conclusions of the study. Along this proyect, it is described in a more specific way the techniques, materials and equipments used to make the treatments and the necessary studies. Ingeniería Técnica en Mecánica

Con esta tesis se ha pretendido establecer las bases para la preparación y caracterización de compuestos nanoestructurados formados por laminillas de espesor nanométrico a partir de la exfoliación de un hidróxido doble laminar (LDH) organofílico y poliolefinas mediante proceso de mezclado en fundido. En una primera fase de la investigación se estableció una metodología sencilla para preparar un LDH híbrido con aniones dodecilsulfato a partir de LDH precursor del tipo hidrotalcita. Para ello se probaron cuatro rutas: reconstitución en dos pasos y directa del LDH precursor calcinado con aniones dodecilsulfato e intercambio iónico en dos pasos y directo de los carbonatos del LDH precursor por los aniones orgánicos. Las tres primeras rutas resultaron en la formación de un híbrido, tal como se confirmó por medidas de Difracción de rayos X (DRX) y Espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR). La formación de dicho híbrido provocó una expansión del espacio interlaminar, que pasó de 7.7 Å a unos 30 Å, conduciendo a una disminución de la densidad. El mayor grado de intercambio resultó para la ruta de intercambio en dos pasos. La ruta de reconstitución en dos pasos permitió obtener un LDH híbrido libre de óxidos sin reconstituir, mientras que el híbrido obtenido por la ruta de reconstitución directa resultó con impurezas de dichos óxidos. Además, el método de reconstitución en dos pasos condujo a un híbrido con mayor estabilidad termooxidativa. En segundo lugar, se prepararon una serie de materiales compuestos, tanto con el LDH precursor como con el híbrido, y tres polímeros de naturaleza olefínica: polipropileno, polietileno de alta densidad y un ionómero de etileno y ácido metacrílico parcialmente neutralizado con sodio. Algunas de las formulaciones también se prepararon con compatibilizantes. En los materiales con polipropileno se utilizó copolímero de polipropileno con injertos de anhídrido maléico (PP-g-MAH) y un copolímero tribloque de estireno-etileno/butileno-estireno con injertos de anhídrido maléico (SEBS-g-MAH) mientras que en los materiales con polietileno, se utilizó el ionómero de etileno y ácido metacrílico parcialmente neutralizado con sodio. La estructura de los nanocompuestos resultantes consistió en agregados cristalinos intercalados (tactoides) con laminillas individuales y grupos de unos pocas laminillas procedentes de la exfoliación, tal como confirmaron las medidas de DRX y Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM). El empleo de los copolímeros favoreció la formación de la estructura exfoliada. La cristalización del polipropileno desde el estado fundido resultó afectada por el híbrido, acelerándose su nucleación, incrementándose la velocidad de cristalización y formándose una población cristalina más uniforme. La incorporación de las partículas contribuyó a incrementar ligeramente la rigidez de los polímeros sin una disminución acusada de la resistencia máxima. El análisis mecánico-dinámico confirmó como el módulo de almacenamiento se incremento ligeramente en los nanocompuestos, siendo este incremento de mayor o menor grado función de la composición. En los compuestos con el ionómero las altas fuerzas de interacción que se generan entre las laminillas del LDH y los grupos iónicos, tuvieron un efecto acusado sobre el comportamiento reológico, contribuyendo a una importante aumento de la viscosidad de los compuestos. Dichas partículas también contribuyeron a la formación de agregados iónicos más estables térmicamente. Las laminillas de LDH contribuyeron a una mejora de la degradación termooxidativa de los nanocompuestos una vez iniciada la descomposición. La combustibilidad de los compuestos se vio fuertemente afectada por las partículas, incrementándose el tiempo que transcurre desde que se inicia la combustión hasta que cae la primera gota considerablemente.