Desenvolvimento de um filamento de polietileno com propriedade termocrômica para aplicações têxteis
dc.contributor.advisor | Ito, Edson Noriyuki | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0001-7784-9035 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/7249500407405478 | pt_BR |
dc.contributor.author | Costa, Carla Laize dos Santos Cruz | |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0001-5843-8660 | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/8570219363286437 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Silva, Erik dos Santos | |
dc.contributor.referees2 | Medeiros, José Ivan de | |
dc.contributor.referees2ID | https://orcid.org/0000-0002-8888-4765 | pt_BR |
dc.contributor.referees2Lattes | http://lattes.cnpq.br/0875521131771417 | pt_BR |
dc.contributor.referees3 | Reinaldo, Juciklécia da Silva | |
dc.contributor.referees3ID | https://orcid.org/0000-0002-4228-9709 | pt_BR |
dc.contributor.referees3Lattes | http://lattes.cnpq.br/0106357784933202 | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2022-06-14T20:04:10Z | |
dc.date.available | 2022-06-14T20:04:10Z | |
dc.date.issued | 2022-03-21 | |
dc.description.abstract | The objective of this work was to develop a continuous filament of high density polyethylene (HDPE) with thermochromic property, for application in textile materials. For this purpose, two thermochromic pigments, in orange and purple, both with a color change at a temperature of 31 °C, were mixed with HDPE during extrusion processing to obtain a filament through fusion spinning, with the proportions used of 0.5, 1.0 and 2.0 wt% of pigment. The micrographs obtained from the pigment powders showed that the materials showed a spherical morphology. To identify the activation of the pigments, the powders were subjected to heating, where the thermochromic transition temperature could be identified and, through images taken with a digital camera, the difference in color at 21 and 45 °C was shown. After the mixing process by extrusion and granulation of all samples, part of the granulates was used for injection molding, which were used in the preliminary characterizations to evaluate the incorporation of pigments in HDPE before the production of filaments. The rest of the granules were used for the production of continuous filaments, keeping the screw rotation speed and the filament pulling speed constant in all samples. Melt flow index (MFI) measurements were performed on pure HDPE granules and on mixtures of HDPE with pigments for the three proportions used. Shore D hardness that decreased, such behavior is an indication that the proportions of thermochromic pigments used promoted an increase in the mobility of HDPE polymer chains. The photomicrographs obtained by scanning electron microscopy (SEM) of the injected specimens showed that the pigments kept the spherical structure preserved within the polymer, maintaining its protected function. The images obtained from the specimens by digital camera showed the color change of pure HDPE from beige to orange and purple, as well as the color change to yellow and blue, respectively, when the samples were submitted to thermochromic activation temperature, the color change is reversible. The yarns obtained from the granules also acquired the thermochromic property and, through images taken with a digital camera, it was possible to identify the difference in color when the samples were exposed to 21 and 45 °C. The UV-vis analysis showed the change in the reflectance spectra when these materials were exposed to these two temperatures, evidencing the color alteration caused by the structural alterations of the pigments. The atomic force microscopy test showed that despite a slight difference in the surface roughness of the HDPE additives, the thermochromic pigment particles were incorporated into the matrix and the additive filaments showed greater roughness in relation to the pure HDPE filament, when the microcapsules were found in the matrix. filament surface. The uniaxial tensile results showed that the addition of thermochromic pigments, at the concentrations used, interfered in the mechanical properties of the HDPE polymer matrix, as a function of the difference in size of the microcapsules of the two pigments used. It was concluded in this work that the optimal composition of thermochromic addition in filaments is less than 0.5% wt% of pigment, as this proportion already gives the material thermochromic characteristics that are not lost during the melt spinning process. | pt_BR |
dc.description.resumo | O objetivo deste trabalho foi desenvolver um filamento contínuo de polietileno de alta densidade (PEAD) com propriedade termocrômica, para aplicação em materiais têxteis. Para isto dois pigmentos termocrômicos, nas cores laranja e roxo, ambos com alteração da cor na temperatura de 31 °C, foram misturados ao PEAD durante o processamento por extrusão para obtenção de um filamento por meio da fiação por fusão, sendo as proporções utilizadas de 0,5; 1,0 e 2,0% em massa de pigmento. As micrografias obtidas dos pós dos pigmentos mostraram que os materiais apresentaram uma morfologia esférica. Para identificar a ativação dos pigmentos os pós foram submetidos ao aquecimento, onde pode-se identificar a temperatura de transição termocrômica e por meio de imagens realizadas em câmera digital mostrou-se a diferença da cor em 21 e 45 °C. Após o processo de mistura por extrusão e granulação de todas as amostras, utilizou-se parte dos granulados para moldar corpos de prova por injeção, os quais foram utilizados nas caracterizações preliminares e na avaliação da incorporação dos pigmentos no PEAD antes da produção de filamentos. O restante dos granulados foi utilizado para a produção de filamentos contínuos mantendo constante a velocidade de rotação de rosca e a velocidade de puxamento dos filamentos em todas as amostras. Medidas de índice de fluidez (MFI) foram realizadas nos granulados do PEAD puros e nas misturas de PEAD com os pigmentos para as três proporções utilizadas, os resultados da análise de índice de fluidez (MFI) tiveram valores crescentes ao contrário dos resultados da análise de dureza Shore D que decresceram, tal comportamento foi um indício de que as proporções de pigmentos termocrômicos utilizadas promoveram o aumento da mobilidade das cadeias poliméricas do PEAD. As fotomicrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) dos corpos de prova injetados mostraram que os pigmentos mantiveram a estrutura esférica preservada dentro do polímero, mantendo sua função protegida. As imagens obtidas dos corpos de prova por câmera digital mostraram a mudança de cor do PEAD puro de bege para laranja e roxo, bem como a alteração da cor para amarelo e azul, respectivamente, quando as amostras foram submetidas a temperatura de ativação dos termocrômicos, sendo a alteração da cor de maneira reversível. Os filamentos obtidos a partir dos granulados também adquiriram a propriedade termocrômica e por meio de imagens realizadas em câmera digital foi possível identificar a diferença da cor quando as amostras foram expostas a 21 e 45 °C. A análise de UV-visível mostrou a mudança dos espectros de refletância quando esses materiais foram expostos a essas duas temperaturas, evidenciando a alteração da cor provocada pelas alterações estruturais dos pigmentos. O ensaio de microscopia de força atômica, mostrou que apesar de ligeira diferença na rugosidade superficial dos PEAD aditivados, as partículas de pigmentos termocrômicos foram incorporadas a matriz e os filamentos aditivados apresentaram maior rugosidade em relação ao filamento de PEAD puro, quando encontradas as microcápsulas na superfície do filamento. Os resultados de tração uniaxial mostraram que a adição dos pigmentos termocrômicos, nas concentrações utilizadas, interferiu nas propriedades mecânicas da matriz polimérica de PEAD, em função da diferença de tamanho das microcápsulas dos dois pigmentos utilizados. Concluiu-se neste trabalho que a composição ótima de adição de termocrômico em filamentos seja menor que 0,5 % em massa de pigmento, pois essa proporção já confere ao material características termocrômicas que não são perdidas durante o processamento de fiação por fusão. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | pt_BR |
dc.identifier.citation | COSTA, Carla Laize dos Santos Cruz. Desenvolvimento de um filamento de polietileno com propriedade termocrômica para aplicações têxteis. 2022. 56f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Têxtil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47660 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA TÊXTIL | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Polietileno de alta densidade (PEAD) | pt_BR |
dc.subject | Filamento | pt_BR |
dc.subject | Aditivação | pt_BR |
dc.subject | Fiação | pt_BR |
dc.subject | Pigmento termocrômico | pt_BR |
dc.title | Desenvolvimento de um filamento de polietileno com propriedade termocrômica para aplicações têxteis | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
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