Aprimoramento de um detector de espalhamento de luz laser em baixo ângulo e seu uso in-line na caracterização morfológica de misturas poliméricas bifásicas
Ano de defesa: | 2019 |
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Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
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Resumo: | A new prototype of the optical detector based on low angle laser light scattering (LALLS) was developed in order to follow in-line the morphology of polymer blends and composites during processing. For this, light from a laser source is scattered by the sample, solid or not, and collected by the detector plate. The signals are amplified by electronic circuits, converted into digital data and sent to a computer, in which real-time analysis of the pattern and scattered light profile is performed. Thus, valuable information is provided to help elucidate the size and shape of the second phase present. The LALLS detector was tested on bench using standard films, including those of a polyethylene blend, which revealed that the degree of anisotropy is proportional to the draw ratio by an asymptotic relationship. The in-line characterization on the CSS450 controlled simple shear system used samples of a blend of polypropylene and polystyrene, revealing by means of the curves of transmitted light intensity and the degree of anisotropy, the comminution and deformation of the dispersed second phase particles. Finally, the device was tested in-line on extrusion of polystyrene with transient concentration of the dispersed phase of alumina or polypropylene. Unlike the alumina, the dispersed particles of PP have variable morphology and the curve of the degree of anisotropy indicated that the particles are elongated in the direction of the flow and that the deformation is slight affected by concentration. Based on the Mie scattering theory, three models were applied during extrusion to estimate the mean particle diameter. In this way, the LALLS detector device confirmed to be a practical tool that allows real-time characterization of polymer systems morphology during processing. |
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Gasparini, Thiago ManhaCanevarolo Júnior, Sebastião Vicentehttp://lattes.cnpq.br/4153664441338178http://lattes.cnpq.br/71175046918133171158a789-0995-43f4-89bf-36b9cf21cb992019-04-25T13:09:02Z2019-04-25T13:09:02Z2019-02-27GASPARINI, Thiago Manha. Aprimoramento de um detector de espalhamento de luz laser em baixo ângulo e seu uso in-line na caracterização morfológica de misturas poliméricas bifásicas. 2019. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11315.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11315A new prototype of the optical detector based on low angle laser light scattering (LALLS) was developed in order to follow in-line the morphology of polymer blends and composites during processing. For this, light from a laser source is scattered by the sample, solid or not, and collected by the detector plate. The signals are amplified by electronic circuits, converted into digital data and sent to a computer, in which real-time analysis of the pattern and scattered light profile is performed. Thus, valuable information is provided to help elucidate the size and shape of the second phase present. The LALLS detector was tested on bench using standard films, including those of a polyethylene blend, which revealed that the degree of anisotropy is proportional to the draw ratio by an asymptotic relationship. The in-line characterization on the CSS450 controlled simple shear system used samples of a blend of polypropylene and polystyrene, revealing by means of the curves of transmitted light intensity and the degree of anisotropy, the comminution and deformation of the dispersed second phase particles. Finally, the device was tested in-line on extrusion of polystyrene with transient concentration of the dispersed phase of alumina or polypropylene. Unlike the alumina, the dispersed particles of PP have variable morphology and the curve of the degree of anisotropy indicated that the particles are elongated in the direction of the flow and that the deformation is slight affected by concentration. Based on the Mie scattering theory, three models were applied during extrusion to estimate the mean particle diameter. In this way, the LALLS detector device confirmed to be a practical tool that allows real-time characterization of polymer systems morphology during processing.Foi desenvolvido um novo protótipo do detector óptico baseado na técnica de espalhamento de luz laser em baixo ângulo (LALLS) para acompanhar in-line durante o processamento a morfologia de misturas e compósitos poliméricos. Para tal, a luz advinda de uma fonte laser é espalhada pela amostra, sólida ou não, e coletada por uma placa detectora. Os sinais são amplificados por circuitos eletrônicos, convertidos em dados digitais e enviados a um computador, no qual faz-se a análise em tempo real do padrão e do perfil da luz espalhada. Deste modo, tem-se valiosas informações que ajudam elucidar a tamanho e forma da segunda fase presente. O detector de LALLS foi testado em bancada com o uso de filmes-padrão, dentre os quais os de uma blenda de polietileno monorientados, o que revelou que o grau de anisotropia é proporcional à razão de estiramento por meio de uma relação assimptótica. A caracterização in-line junto ao sistema de cisalhamento simples controlado CSS450 utilizou amostras da mistura entre polipropileno e poliestireno, revelando por meio das curvas de intensidade de luz transmitida e do grau de anisotropia, a cominuição e a deformação das partículas de segunda fase dispersa. Por fim, o dispositivo foi testado in-line na extrusão de poliestireno com concentração transiente da fase dispersa de alumina ou polipropileno. Diferente da alumina, as partículas dispersas de PP possuem morfologia variável, sendo que a curva do grau de anisotropia indicou que as partículas são alongadas na direção do fluxo e que a deformação é pouco afetada por sua concentração. Baseados na Teoria de espalhamento de Mie, três modelos foram aplicados durante a extrusão para estimativa do diâmetro médio de partícula. Desta maneira, o dispositivo detector de LALLS confirmou ser uma ferramenta prática e que permite caracterizar em tempo real a morfologia de sistemas poliméricos durante o processamento.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: Código de Financiamento 001porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarEspalhamento de luz laser em baixo ânguloReo-ópticaCaracterização morfológicaSistemas poliméricos bifásicosCisalhamento simplesLow angle laser light scatteringRheo-opticsMorphological characterizationBiphasic polymer systemsSimple shearDispersión de luz láser en ángulo bajoCaracterización morfológicaCizallamiento simpleENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAAprimoramento de um detector de espalhamento de luz laser em baixo ângulo e seu uso in-line na caracterização morfológica de misturas poliméricas bifásicasImprovement of a low angle light laser scattering detector and its use in-line on the morphological characterization of biphasic polymer blendsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisOnline6006006b2d5997-da68-4e0a-acd3-60ce6225978finfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTeseTMG.pdfTeseTMG.pdfTese, versão finalapplication/pdf7481953https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11315/1/TeseTMG.pdf7716fe9dee008b93d47a4bf3f9bafb1dMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11315/3/license.txtae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD53TEXTTeseTMG.pdf.txtTeseTMG.pdf.txtExtracted texttext/plain184414https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11315/4/TeseTMG.pdf.txt1623d2b6398b74df9e054994da40f975MD54THUMBNAILTeseTMG.pdf.jpgTeseTMG.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6850https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11315/5/TeseTMG.pdf.jpgd3a552b8234ea89afdecd5c646ac3820MD55ufscar/113152023-09-18 18:31:22.09oai:repositorio.ufscar.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:22Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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