[en] HDPE CHARACTERIZATION BEFORE AND AFTER AGING IN DIFFERENT CONDITIONS AND MEDIUM

• Main Author: ANDRES FELIPE CRUZ BECERRA
• Other Authors: JOSE ROBERTO MORAES D ALMEIDA
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2016
• Subjects: [pt] VISCOELASTICIDADE; [en] VISCOELASTICITY; [pt] ENVELHECIMENTO; [en] AGING; [pt] FLUENCIA; [en] CREEP; [pt] PEAD; [pt] COMPORTAMENTO MECANICO
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=26152@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=26152@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.26152

[pt] O interesse deste trabalho está baseado no estudo da influência das diferentes condições e meios de envelhecimento nas propriedades mecânicas, térmicas, estruturais e químicas do polietileno de alta densidade (PEAD) utilizado para a fabricação das tubulações para o transporte de óleo e gás. Foram fabricados corpos de prova com o formato para o teste de tração tipo V segundo a norma ASTM D638. Para o desenvolvimento deste trabalho os corpos de prova foram submetidos a diferentes tipos de envelhecimento em diferentes meios, a saber: i) radiação UV com uma energia radiante de comprimento de onda de 365 nm e tempos de exposição de 8, 12 e 18 semanas; ii) envelhecimento sob temperatura, os corpos de prova foram imersos em três diferentes tipos de óleo lubrificantes, a 50, 70 e 90 graus celsius em tempos de 2, 3, 4 e 6 meses; iii) envelhecimento sob pressão, onde os corpos de prova foram submetidos a 7, 14 e 17 bar e imersos em água corrente a 50 graus celsius durante 1 e 2 semanas e no óleo padrão BASIC OB 440 a 70 graus celsius durante 1, 2 e 5 semanas. As amostras envelhecidas foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia infravermelha, espectroscopia RAMAN, calorimetria diferencial de varredura, análise termogravimétrica, ensaio de tração, ensaios de fluência, índice de fluidez, microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica. Os resultados das caracterizações das amostras após envelhecimento foram comparados com os resultados obtidos do PEAD virgem, cujas propriedades foram obtidas usando os mesmos métodos de caracterização. Foi avaliado, ainda, o comportamento viscoelástico do PEAD, mediante a simulação matemática dos modelos viscoelásticos, partindo dos resultados experimentais dos testes de fluência antes e após de envelhecimento. Os resultados obtidos demostraram que comportamento mecânico do PEAD após ser envelhecido foi fortemente influenciado pelas diferentes variáveis, como temperatura, pressão, meio e tempo de exposição. Sendo que a soma de cada efeito gerado por cada parâmetro contribui para a variação do desempenho mecânico do polímero. Qualquer que seja a variável externa imposta ao PEAD, temperatura, tempo, pressão ou meio de exposição, sempre acarretam alterações nas propriedades mecânicas. Porém, dependendo de qual dos parâmetros mencionados anteriormente seja o predominante, o envelhecimento do PEAD será mais ou menos relevante. Da simulação do comportamento sob fluência, o modelo dos 4 parâmetros foi quem apresentou a melhor descrição gráfica e aproximação matemática do comportamento experimental. === [en] The interest of this work was based on the study of the influence of different aging conditions and medium in mechanical, thermal, structural and chemical properties of high-density polyethylene (HDPE) used for the manufacture of line pipes for transporting oil and gas. Prototypes for type-V tensile testing according to ASTM D 638. For development this work, the samples were submitted to different types of aging in different medium, namely: i) UV irradiation with a radiant energy with 365 nm of wavelengths and exposure times of 8, 12 and 18 weeks; ii) For aging under temperature, the samples were immersed in three different types of lubricating oil, to 50, 70 and 90 celsius degree for periods of 2, 3, 4 and 6 months; iii) aging under pressure, where the samples were submitted to 7, 14 and 17 bar and immersed in ordinary water at 50 celsius degree for 1 and 2 weeks and pattern Oil BASIC B 440-70 celsius degree for 1, 2 and 5 weeks. The aged samples was characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, differential scanning calorimetric, thermal gravimetric analysis, tensile and creep tests, melt flow rate, scanning electron microscopy and optical microscopy. The results of the characterization of the samples after aging were compared with the results obtained from virgin HDPE, whose properties were obtained using the same characterization methods. Besides, was evaluated, the viscoelastic behavior of the HDPE, by mathematical simulation of viscoelastic models, based on experimental results of creep tests before and after aging. The results showed that mechanical behavior of HDPE after aging was strongly influenced by different variables, such as temperature, pressure, medium and exposure time. Since the sum of each effect generated by each parameter contributes to the variation of the mechanical performance of the polymer. Whichever the external variable imposed on HDPE - temperature, time, pressure, or exposure medium - always leads to changes in mechanical properties. However, depending on which of the parameters mentioned above is predominant, the aging HDPE will be more or less relevant. Simulating the creep behavior, the four parameters model was the one who presented the best graphic and mathematical description approximation of the experimental behavior.