Desenvolvimento de um filamento de polietileno com propriedade termocrômica para aplicações têxteis

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Costa, Carla Laize dos Santos Cruz
• Orientador(a): Ito, Edson Noriyuki
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA TÊXTIL
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Polietileno de alta densidade (PEAD); Filamento; Aditivação; Fiação; Pigmento termocrômico
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47660

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.