Influência do negro de carbono (carbon black) nas propriedades dielétricas do polietileno envelhecido sob radiação UV

Abstract

Resumo: O presente trabalho apresenta resultados do comportamento dielétrico de amostras planas de polietileno de baixa densidade (LDPE), com e sem uma certa quantidade (~3% em peso) de negro de carbono (NC) ("carbon black"), não envelhecido e envelhecido sob radiação ultravioleta (UV) por 300 horas, tanto no ar como em atmosfera inerte (N2). A espectroscopia dielétrica foi realizada no intervalo de frequência de 10'5Hz a 106Hz. O comportamento dielétrico das amostras planas de polietileno de baixa densidade (LDPE), mostra a presença de picos de relaxação obedecendo a lei de potencia (lei "universal" de Jonscher). A medida que o envelhecimento progride, processos Quasi-DC (QDC) e perda plana ("flat loss") são observados na região de baixas frequências para amostras sem e com NC, respectivamente. O uso da técnica de espectroscopia dielétrica possibilitou demonstrar que a presença de NC no polietileno tende a retardar o processo de envelhecimento sob radiação UV. Em adição, foi mostrado que em ambiente inerte, uma redução no processo de oxidação das amostras pode ser observada. Alem disso, os resultados foram confrontados com outros resultados obtidos com o uso de técnicas adicionais tais como: perda de massa, resistividades superficial e volumétrica, espectroscopia infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), analise térmica (analise termogravimetrica - TGA e calorimetria diferencial por varredura - DSC) e microscopia eletrônica por varredura (MEV).

Abstract: The present work reports results o f the dielectric behaviour o f low density polyethylene (LDPE) flat samples, filled with and without a certain amount (~3% in weight) of carbon black, unaged and UV radiated for 300 hours, both in the air and in an inert atmosphere (N2). The dielectric spectroscopy has been performed in the frequency range from 10'5Hz to 106Hz. The dielectric behaviour o f the LDPE flat samples shows a presence of relaxation peaks obeying the fractional power law ("universal" Jonscher law). As the ageing progresses, Quasi-DC (QDC) and flat loss processes may be observed in the low frequency range, for the LDPE flat samples without and with carbon black, respectively. The use of the dielectric spectroscopy technique allowed the conclusion that the presence of carbon black retards the ageing effect in the polyethylene. Moreover, it has been shown that a reduced oxidation process may be observed in an inert environment. Furthermore, the previous results have been confronted with other results obtained with additional techniques such as: mass, surface and volume resistivity, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermal analysis (thermogravimetric analysis - TGA and differential scanning calorimetry - DSC) and scanning electronic microscope (SEM).