Ultra high molecular weight polyethylene doped with iron through high energy mechanical alloying

Abstract

Doping polymers with metallic materials can improve significantly its use. Ultra high molecular weight polyethylene is known for its high resistance to abrasion and impact, and also for its friction coefficient, which is significantly lower than that of commercial steel and most polymeric materials. Therefore, this material presents high industrial demand despite its processing difficulty due to its high viscosity. One kind of polymer processing which has been widely used recently is the high energy mechanical alloying. This method provokes significant changes in the material, such as crystalline structure transformation, amorphization, formation of metastable phases, and nanostructuring, among others. In order to investigate the influence of iron dopant in structural characteristics of polymeric matrix, ultra high molecular weight polyethylene were doped with low concentrations (between 0.1 at.% and 1 at.%) of iron using the method of high energy mechanical alloying. The samples composition was characterized by X-Ray Diffraction Mössbauer Spectroscopy. A theoretical molecular modeling was carried out to simulate the iron presence in polymeric cell, which is in good agreement with the experimental results. Therefore, there is evidence that part of the iron promotes a crossed bond between the polymeric chains.

Colete balístico em polietileno de ultra-alto peso molecular dopado com ferro

“…Durante a etapa de tratamento térmico e moldagem por compressão, identificouse que o UTEC 10-Fe apresentou Expressiva diminuição em seu coeficiente de viscosidade quando comparado com o UTEC puro, submetido às mesmas condições já mencionadas. Logo, acredita-se que seja devido à presença de partículas de ferro entre as ligações cruzadas do polímero em estudo, como já foi relatado pelo mesmo grupo [16].…”

“…Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.8, n.11, p. 76036-76048, nov., 2022Conforme os resultados balísticos evidenciados pelas figuras, pode-se teorizar que a ineficiência das placas de UTEC 10-Fe como alternativa balística, resida na técnica escolhida para sua confecção.Por conseguinte, o UTEC 10-Fe produzido por moldagem por compressão exibe um arranjo semicristalino típico do UTEC puro (fases cristalinas associadas a fases amorfas), com a presença de particulados de ferro dispersos na matriz ou entre as ligações cruzadas das macromoléculas do polietileno[16], demonstrando-se inapropriado como alternativa no mercado de proteções balísticas.…”