Compósitos de poli(fluoreto de vinilideno), nanotubos de carbono e óxido de zinco aplicados a dutos de petróleo - Gondim, Fernanda Fabbri (UFRJ, 2020)
[PT]O poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) é um dos polímeros utilizados na fabricação das camadas de pressão interna dos dutos de petróleo, as quais tem como objetivo suportar a pressão interna, manter a integridade do duto e promover uma barreira contra vazamentos. Entretanto, em reservatórios contendo altos teores de gases ácidos, este polímero apresenta permeabilidade ao CO2 e H2S que, ao se difundirem e entrarem em contato com a água, iniciam um processo de corrosão nos dutos, diminuindo o tempo de vida útil dos mesmos. Devido a este problema, neste trabalho, foram processados em extrusora compósitos de PVDF contendo 0,2% de nanotubos de carbono (CNT), PVDF contendo 5% de óxido de zinco (ZnO) e compósitos de PVDF contendo ambas as cargas na mesma matriz polimérica, com 0,2% de CNT e 5% de ZnO e com 0,1% de CNT e 2,5% de ZnO. Também foram processados compósitos contendo partículas de CNT e ZnO modificadas quimicamente pelo agente vinil trimetoxi silano, nos mesmos teores utilizados para os compósitos sem silano. Todos os compósitos foram caracterizados pelas técnicas de análise termogravimétrica (TGA), calorimetria de varredura diferencial (DSC), difração de raios X (XRD), análise dinâmico-mecânica (DMA), ensaio de tração, ângulo de contato (CA) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). Também foi realizado um planejamento estatístico de experimentos, a fim de verificar se as partículas estudadas tinham efeito sinérgico nas variáveis-resposta estudadas. Os resultados mostraram que, em geral, houve uma boa dispersão da carga na matriz polimérica para os compósitos sem silano. Já nos compósitos contendo silano, houve formação de aglomerados para algumas amostras. Em contrapartida, houve uma melhor adesão e molhabilidade da carga na matriz, indicando que a modificação química com o VTMS pode ser uma boa alternativa para melhorar a interface carga-polímero.O planejamento estatístico de experimentos mostrou que não houve significância dentro da faixa dos teores de carga estudados. Em geral, os compósitos não diminuíram seu desempenho térmico e mecânico quando comparado com o polímero puro, o que é muito importante para a aplicação desejada. Sendo assim, estes materiais podem ter suas propriedades de permeabilidade estudadas em futuros trabalhos.[EN]Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) is one of the polymers used in the manufacture of flexible pipe’s internal pressure sheath layers, which are designed to withstand internal pressure, maintain pipe integrity and promote a leak barrier. However, this polymer presents some permeability to CO2 and H2S found in reservoir containing high concentrations of acid gases, which can diffuse and in contact with water is a potential failure to corrosion damage, shortening its service life. Due to this problem, in this work, PVDF composites containing 0,2% of carbon nanotube (CNT), PVDF with 5% of zinc oxide (ZnO) and composites containing both particles in the same matrix, PVDF with 0,2% of CNT and 5% of ZnO and PVDF with 0,1% of CNT and 2,5% of ZnO were processed from the melt in a mini-extruder machine. Composites containing CNT and ZnO particles chemically modified with vinyl trimethoxy silane were also processed, using the same CNT and ZnO contents. All composites were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), dynamic-mechanical analysis (DMA), tensile tests, contact angle tests (CA) and scanning electron microscopy (SEM). Statistical design of experiments (DOE) was carried out in order to verify whether the particles studied had a synergistic effect on the selected variable responses. The results showed that, in general, there was a good particle dispersion on the matrix for the composites with no silane. In composites containing silane, some agglomerates were formed. However, there was an improvement on the particle adhesion and a wettability of the particles in the matrix, showing that chemical modification with VTMS could be a good alternative to improve particle-matrix interface. Statistical design of experiments showed that there was no significance in the studied range of particle contents.In general, composites have not decreased their thermal and mechanical performance, which is very important for the desired application. Therefore, these materials may have their permeability properties investigated on future works.