masterThesis
Efeitos da irradiação gama em altas doses nas propriedades do polietileno linear de baixa densidade verde (PELBD verde) usado em revestimentos de cabos elétricos
Autor
MEDEIROS, Pablo Rodrigues de
Institución
Resumen
O uso de matérias primas renováveis como alternativa sustentável para a produção de plástico convencional tem mostrado grande potencial econômico-ambiental. Nesse segmento, destaca-se o polietileno verde (PE verde), que é produzido a partir do etanol oriundo da cana-de-açúcar brasileira. O Polietileno Linear de Baixa Densidade (PELBD), utilizado em filmes para uso industrial, lonas, brinquedos, artigos farmacêuticos e hospitalares, além de revestimentos de fios e cabos elétricos. A degradação acelerada de tais cabos e revestimentos devido à exposição contínua às radiações ionizantes é um sério problema em Centrais Nucleares, especialmente em cabos que alimentam Sistemas de Segurança. Um estudo da interação da radiação gama com o compósito polimérico que contém PELBD verde, com potencial de uso no revestimento de cabos elétricos utilizados em centrais nucleares é, então, necessário. No presente trabalho, o PELBD polimerizado com o eteno obtido da desidratação do etanol da cana-de-açúcar é denominado PELBD verde (Polietileno Linear de Baixa Densidade verde). O objetivo deste trabalho foi utilizar as técnicas de análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), e ensaios mecânicos de tração para avaliar os efeitos de altas doses de irradiação gama em revestimentos de cabos elétricos cuja composição contém o polietileno linear de baixa densidade (PELBD), fabricado com a tecnologia nacional do polietileno verde, a qual usa como matéria-prima a cana-de-açúcar na obtenção do monômero etileno. As amostras, pedaços dos revestimentos de cabos elétricos de baixa tensão (<1kV), foram irradiadas em doses de 15, 30, 60, 150, 250; 500 e 1000 kGy. A análise termogravimétrica (TGA) mostrou que o oxigênio influencia marcadamente no perfil da degradação térmica do polímero, ao passo que os efeitos da irradiação gama na estrutura das macromoléculas do PELBD são notórios pelas análises de FTIR. Os ensaios mecânicos de tração mostraram que a irradiação gama em altas doses degrada as propriedades mecânicas do PELBD verde. Por outro lado, observou-se que os cabos elétricos revestidos com compósitos desse polímero possuem vida útil suficiente para serem usados durante o ciclo completo de operações de uma Central Nuclear (normalmente de 40 anos). Os resultados contribuirão pesquisas futuras sobre uma irradiação gama em Polietileno Verde e também sobre o uso de polímeros verdes em Centrais Nucleares. Ambos os temas, apesar de ainda pouco discutidos em campo acadêmico, são de relevante importância econômico-ambiental. The use of renewable raw materials, as a sustainable alternative for the production of conventional plastic, showed great economic-environmental potential. In this segment, green polyethylene (green PE) is excellent, which is produced from ethanol from Brazilian sugar cane. The Linear Low Density Polyethylene (PELBD) is used in industrial films, tarpaulins, toys, healthcare and medicine products, as well in electrical cable coatings. Accelerated degradation of such cables and coatings due to continuous exposure to ionizing radiation is a serious problem in nuclear power plants, especially in cables that power security systems. Thus, it is important investigations of the interaction of gamma radiation with the polymeric compound containing green PELBD, a polymer system with potential use for electric cable coating in nuclear power plants. In the present work, ethylene-polymerized PELBD obtained from the dehydration of ethanol from sugarcane is called green PELBD (linear low density polyethylene).The goal of this work is to use the thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and mechanical tensile tests technics to evaluate the effects of high doses of gamma irradiation on electric cable coatings whose composition contains linear low density polyethylene (LLDPE), made with green polyethylene technology, which uses sugarcane as raw material to obtain the ethylene monomer. The samples, pieces of electrical low voltage cable coatings (<1kV), were irradiated at doses of 15, 30, 60, 150, 250; 500 and 1000 kGy. Thermogravimetric analysis (TGA) showed that oxygen markedly influences the thermal degradation profile of the polymer, while the effects of gamma irradiation on the LLDPE macromolecule structure are notorious by the FTIR analysis. Mechanical tensile tests showed that gamma irradiation at high doses degrades the mechanical properties of green LLDPE. On the other hand, it was observed that the electrical cables coated with this polymer composite have sufficient lifetime to be used during the complete cycle of nuclear power plant (NPP) operations (~ 40 years). The results will contribute to future researches on gamma irradiation in Green Polyethylene and also on the use of green polymers in Nuclear Power Plants. Both themes, although still little discussed in academic fields, have relevant economic and environmental importance.