Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié l'interaction contenant-contenu entre un emballage à base de polyéthylène haute densité (PEHD) et l'acétate d'amyle considéré comme diffusant. Nous nous sommes plus précisément intéressés à l'impact du phénomène de sorption et de diffusion sur les propriétés mécaniques en sollicitations statique et de fluage de flacons en PEHD à différents stades du vieillissement physique. Une campagne expérimentale a été menée et une base de données issue d'essais menés sur des éprouvettes prélevées sur des flacons ainsi que d'essais de structure réalisés sur des flacons a été constituée. L'analyse des différents résultats expérimentaux a notamment mis en évidence la nature fickienne du phénomène de diffusion et la chute de la résistance à la compression verticale des flacons. Nous avons ensuite proposé la modélisation du comportement mécanique du PEHD avec prise en compte du transfert de masse induit par le phénomène de diffusion. Des modèles élastoviscoplastique et de fluage ont été proposés et implémentés dans le code de calcul en éléments finis ABAQUS. Les paramètres de ces modèles ont été identifiés à partir de sollicitations simples par la résolution d'un problème d'optimisation, et les modèles ainsi identifiés ont été validés par la simulation numérique d'essais réalisés sur des flacons. Les résultats numériques obtenus sont en très bonne adéquation avec les mesures expérimentales. / As part of this thesis, we studied the container-content interaction between a high-density polyethylene-based packaging (HDPE) and amyl acetate considered as diffusing agent. We were specifically interested in the impact of sorption and diffusion phenomenon on mechanical properties of HDPE bottles under static and creep conditions at different stages of physical aging. Several uniaxialtests have been performed on samples cut from bottles and structural tests have been performed on bottles. The analysis of such various experimental results has highlighted in particular the Fickean nature of the diffusion phenomenon and the fall of the vertical compression strength. We have then focused onthe modeling of the mechanical behavior of HDPE taking into account the mass transfer induced by the diffusion phenomenon. Elasto-viscoplastic and creep models have been proposed and implemented in the finite elements code ABAQUS. The parameters of these models have been identified from simple tests by solving an optimization problem, and thus identified models have been validated by numerical simulation of vertical compression of HDPE bottles. Numerical results are in very good agreement with experimental measurements.

Le stress hydrique menacera plus que 40% de la population mondiale en 2050. Plus de 240 millions de personnes seront dépourvues d’accès à une source d’eau améliorée. En effet, pour assurer une gestion durable de cette ressource, la minimisation des ruptures dans les réseaux d'adduction d'eau potable est primordiale. La rupture des canalisations, phénomène assez fréquent en milieu urbain, s’amorce sur un défaut et sous l’effet des contraintes engendrées par un chargement inhabituel : coup de bélier, un phénomène de surpression. Depuis les années 80, le polyéthylène prend une part de plus en plus importante dans la fabrication des canalisations d'eau potable. Les jonctions sont les zones les plus dangereuses dans les réseaux. D'où l'importance d'étudier la résistance à la rupture des conduites coudées en PEHD. Pour résoudre ce problème, une étude est abordée par une approche expérimentale et une approche numérique par éléments finis pour caractériserle comportement à la fissuration des conduites coudées en PE100. Deux méthodologies sont proposées pour déterminer la ténacité du PEHD : la méthode de l'intégrale J et la méthode du déplacement d'ouverture en pointe de fissure ''CTOD''.La combinaison de ces outils permet de choisir la valeur critique de l'intégrale J comme valeur de la ténacité du PEHD.Ensuite, nous proposons une formule simplifiée basée sur la détermination de l'intégrale J en fonction de la pression dans les réseaux d'adduction d'eau potable en présence d'un défaut superficiel. Enfin, nous étudions le phénomène de coup de bélier pour déterminer la surpression avec un modèle mathématique développé dans cette thèse. Nous démontrons l'importance de l'interaction fluide-structure pour définir la pression au niveau des coudes / Water scarcity will be threatening more than 40% of the world population by 2050, more than 240 million people will not have a source of improved water. In fact, to ensure a sustainable management of this resource, the minimization of the leakages in drinking-water supply network is vital. Pipe rupture, a frequent phenomenon in urban zones, starts with a defect, under the effect of constraints caused by an unusual over pressure: Water Hammer. Since the 80s, polyethylene is being widely considered in manufacturing the pipelines water supply networks. Nevertheless, junctions are the most dangerous zones in the networks. As a result, it is vital to study the tear resistance of the angled conducts in PEHD. To solve this problem, a study is approached with an experimental investigation and a digital approach by fine elements in order to characterize the behavior in the fissuring of pipe bends PE100. Two methodologies are proposed to determine the tenacity of the PEHD: the method of the J-integral and the method of the sharp's movement opening of crack "CTOD ". The combination of these tools permits to choose the critical value of the integral J as a value of the tenacity of the HDPE. In addition, a simplified formula was proposed based on the calculation of the J-integral as a function of the pressure in water supply networks in the presence of a superficial defect. Finally, the water hammer phenomenon was investigated in order to determine the overpressure with a mathematical model which was developed in this thesis. The fluid-structure interaction was found to be important in defining the pressure at elbow pipe

A co-pirólise é uma rota promissora, uma vez que minimiza o impacto ambiental causado pela disposição do plástico de maneira inadequada, evita seu acúmulo em lixões e permite um melhor aproveitamento de um recurso natural não-renovável, o petróleo, matéria prima importante para a geração de energia e obtenção de produtos químicos. O presente trabalho teve como objetivo a definição das condições experimentais mais propícias à obtenção de líquidos pirolíticos com alta fração de óleo diesel, resultantes da co-pirólise de polietileno de alta densidade (PEAD) pós-consumo com gasóleo pesado tilizando-se catalisador de FCC (Fluid Catalytic Cracking). Como instrumento de otimização das condições experimentais, optou-se pela Metodologia Planejamento Fatorial. Foi também estudado o efeito das condições experimentais, como: a temperatura de reação, a relação gasóleo/polietileno e a quantidade de catalisador no meio reacional. As amostras de polietileno, gasóleo e catalisador foram submetidas à co-pirólise em sistema de leito fixo, sob fluxo constante de nitrogênio, variando-se a temperatura entre 450 C a 550 C, a quantidade de PEAD no meio reacional foi de 0,2 a 0,6 g, e a quantidade de catalisador foi de zero a 0,06 g, mantendo-se fixa a quantidade de gasóleo em 2 g. Foram efetuadas as caracterizações física e química do gasóleo, polietileno pós-uso e do catalisador. Como resultado, obteve-se a produção de 87% de fração de óleo diesel em duas condições diferentes: (a) 550 0C de temperatura sem catalisador; (b) 500 0C de temperatura e 25% de catalisador FCC. Em ambos os casos, a quantidade de gasóleo pesado e PEAD foram constantes (2 g Gasóleo; 0,2 g PEAD), assim com o tempo de reação de 15 minutos. A fração de óleo diesel obtida neste estudo alcançou o poder calorífico de 44,0 MJ/Kg que é similar ao óleo diesel comercial. É importante ressaltar que em ambos os casos nenhum resíduo foi produzido, sendo uma rota ambientalmente importante para reciclagem de embalagens plásticas contaminadas com óleo lubrificante originárias de postos de serviço, visando à recuperação de ambos conteúdo energético e orgânico dos resíduos de embalagens plásticas pós-uso / In this work it was studied the co-pyrolysis process applied to HDPE plastic package with motor oil residues with Heavy Gas Oil and FCC Catalyst. The main objective of this work was to find the experimental conditions that enhanced the diesel fuel fraction in the pyrolitic oil. Factorial Design Methodology (FDM) was developed to enhance diesel fuel fraction (C9-C23) from waste high-density polyethylene (HDPE) and heavy gas oil (HGO) through copyrolysis. FDM was used for optimization of the following reaction parameters: temperature, catalyst and HDPE amounts. The HGO amount was constant (2.0 g) in all experiments. The model optimum conditions were determined to be temperature of 550 C, HDPE = 0.20 g and no FCC catalyst. Under such conditions, 94% of pyrolytic oil was recovered, of which diesel fuel fraction was 93% (87% diesel fuel fraction yield), no residue was produced and 6% of noncondensable gaseous/volatile fraction was obtained. Seeking to reduce the cost due to high process temperatures, the impact of using higher catalyst content (25 %) with a lower temperature (500 C) was investigated. Under these conditions, 88% of pyrolytic oil was recovered (diesel fuel fraction yield was also 87%) as well as 12% of the noncondensable gaseous/volatile fraction. No waste was produced in these conditions, being an environmentally friendly approach for recycling the waste plastic. The diesel fuel fraction obtained in this study achieved heating value (44.0 MJ/Kg) similar to commercial diesel oil. This paper demonstrated the usefulness of using FDM to predict and to optimize diesel fuel fraction yield with a great reduction in the number of experiments. Based on experimental results, co-pyrolysis can represent a significant role in future in the recovery of both energetic and organic content of HDPE plastic package with motor oil residues

A co-pirólise é uma rota promissora, uma vez que minimiza o impacto ambiental causado pela disposição do plástico de maneira inadequada, evita seu acúmulo em lixões e permite um melhor aproveitamento de um recurso natural não-renovável, o petróleo, matéria prima importante para a geração de energia e obtenção de produtos químicos. O presente trabalho teve como objetivo a definição das condições experimentais mais propícias à obtenção de líquidos pirolíticos com alta fração de óleo diesel, resultantes da co-pirólise de polietileno de alta densidade (PEAD) pós-consumo com gasóleo pesado tilizando-se catalisador de FCC (Fluid Catalytic Cracking). Como instrumento de otimização das condições experimentais, optou-se pela Metodologia Planejamento Fatorial. Foi também estudado o efeito das condições experimentais, como: a temperatura de reação, a relação gasóleo/polietileno e a quantidade de catalisador no meio reacional. As amostras de polietileno, gasóleo e catalisador foram submetidas à co-pirólise em sistema de leito fixo, sob fluxo constante de nitrogênio, variando-se a temperatura entre 450 C a 550 C, a quantidade de PEAD no meio reacional foi de 0,2 a 0,6 g, e a quantidade de catalisador foi de zero a 0,06 g, mantendo-se fixa a quantidade de gasóleo em 2 g. Foram efetuadas as caracterizações física e química do gasóleo, polietileno pós-uso e do catalisador. Como resultado, obteve-se a produção de 87% de fração de óleo diesel em duas condições diferentes: (a) 550 0C de temperatura sem catalisador; (b) 500 0C de temperatura e 25% de catalisador FCC. Em ambos os casos, a quantidade de gasóleo pesado e PEAD foram constantes (2 g Gasóleo; 0,2 g PEAD), assim com o tempo de reação de 15 minutos. A fração de óleo diesel obtida neste estudo alcançou o poder calorífico de 44,0 MJ/Kg que é similar ao óleo diesel comercial. É importante ressaltar que em ambos os casos nenhum resíduo foi produzido, sendo uma rota ambientalmente importante para reciclagem de embalagens plásticas contaminadas com óleo lubrificante originárias de postos de serviço, visando à recuperação de ambos conteúdo energético e orgânico dos resíduos de embalagens plásticas pós-uso / In this work it was studied the co-pyrolysis process applied to HDPE plastic package with motor oil residues with Heavy Gas Oil and FCC Catalyst. The main objective of this work was to find the experimental conditions that enhanced the diesel fuel fraction in the pyrolitic oil. Factorial Design Methodology (FDM) was developed to enhance diesel fuel fraction (C9-C23) from waste high-density polyethylene (HDPE) and heavy gas oil (HGO) through copyrolysis. FDM was used for optimization of the following reaction parameters: temperature, catalyst and HDPE amounts. The HGO amount was constant (2.0 g) in all experiments. The model optimum conditions were determined to be temperature of 550 C, HDPE = 0.20 g and no FCC catalyst. Under such conditions, 94% of pyrolytic oil was recovered, of which diesel fuel fraction was 93% (87% diesel fuel fraction yield), no residue was produced and 6% of noncondensable gaseous/volatile fraction was obtained. Seeking to reduce the cost due to high process temperatures, the impact of using higher catalyst content (25 %) with a lower temperature (500 C) was investigated. Under these conditions, 88% of pyrolytic oil was recovered (diesel fuel fraction yield was also 87%) as well as 12% of the noncondensable gaseous/volatile fraction. No waste was produced in these conditions, being an environmentally friendly approach for recycling the waste plastic. The diesel fuel fraction obtained in this study achieved heating value (44.0 MJ/Kg) similar to commercial diesel oil. This paper demonstrated the usefulness of using FDM to predict and to optimize diesel fuel fraction yield with a great reduction in the number of experiments. Based on experimental results, co-pyrolysis can represent a significant role in future in the recovery of both energetic and organic content of HDPE plastic package with motor oil residues

The use of agricultural waste, such as rice husk (RH), for the production of cheap and eco-friendly polymer composites has emerged as a promising field of interest. The aim of this work was the preparation of high-density polyethylene (HDPE)-based composites reinforced with rice husk and an organic pro-oxidant (EG) for the production of seedlings tubes. Photodegradation and degradation tests in simulated soil were performed for 90 and 180 days in order to study the decomposition of these composites. The SEM and OM images suggest that degradation of the composites samples was more extensive than the pure HDPE samples, probably because the composites present intense light absorption in the UV range, facilitating the degradation process even before biodegradation begins. In addition, after introducing RH particles in the polymeric matrix, the mechanical tensile and flexural properties, experienced significant changes, suggesting that the RH particles were homogeneously dispersed throughout the polymer matrix. In addition, it was possible to identify microorganisms with polyethylene biodegradation activity, such as Aspergillus niger, Penicillium spp., Trichoderma spp., Rhizopus spp. The results have demonstrated that HDPE, RH, and EG are attractive materials for the design of polymeric composites for the production of seedlings tubes with excellent mechanical properties, being, also, easily decomposed in the environment once discarded. / O uso de resíduos agrícolas, como a casca de arroz (CA), para a produção de compósitos poliméricos baratos e eco-amigáveis surge como um campo de interesse promissor. O objetivo deste trabalho foi a preparação e caracterização de compósitos à base de polietileno de alta densidade (PEAD) com casca de arroz e um oxibiodegradante orgânico (EG) para a produção de tubetes florestais. Os testes de fotodegradação e degradação em solo simulado foram realizados por 90 e 180 dias, a fim de estudar a decomposição desses compósitos. As imagens de microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica sugerem que a degradação das amostras dos compósitos foi mais extensa do que a amostra de PEAD puro, provavelmente porque os compósitos apresentam intensa absorção de luz na faixa UV, facilitando o processo de degradação mesmo antes da biodegradação. Além disso, após a introdução de partículas de casca de arroz na matriz polimérica, as propriedades mecânicas de tração e flexão, experimentaram mudanças significativas, sugerindo que as partículas de CA foram dispersas homogeneamente em toda a matriz de polímero. Além disso, foi possível a identificação de microrganismos com atividade de biodegradação do polietileno, como Aspergillus níger, Penicillium spp., Trichoderma spp., Rhizopus spp. Os resultados demonstraram que o compósito de PEAD, CA e EG são materiais atraentes para a produção de tubetes com excelentes propriedades mecânicas, sendo, também, facilmente decompostos no ambiente, após serem descartados. / São Cristóvão, SE

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandre Pastro Alves.pdf: 1203203 bytes, checksum: a4482af4edaf66d6d70071a940528a5a (MD5) Previous issue date: 2009-02-04 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Nanocomposites are polymeric hybrid materials where inorganic substances of nanometric dimensions are dispersed in a polymeric matrix. The fillers present area of raised surface, promoting better dispersion in the polymeric matrix and therefore an improvement of the physical properties of the composite that depends on the homogeneity of the material. The nanocomposites preparation with polymeric matrix allows in many cases to find a relation enters a low cost, due to the use of lesser amount of filler, and a raised performance level. In this work nanocomposites were obtained with pseudobohemite synthesized by sol-gel process and high density polyethylene with different concentrations of pseudobohemite. The nanocomposites were prepared by intercalation for fusing and characterized by thermal and mechanical tests. The results showed an increase in the values of hardness, tensile strength and compression strength, and an increase in the temperature of thermal distortion (HDT) and in the glass transition temperature (Tg) evidencing the interaction of nanofiller with the polymeric matrix. / Nanocompósitos poliméricos são materiais híbridos onde substâncias inorgânicas de dimensões nanométricas estão dispersas em uma matriz polimérica. As cargas apresentam área de superfícial elevada, promovendo melhor dispersão na matriz polimérica e por isso uma melhoria das propriedades físicas do compósito que depende da homogeneidade do material. A preparação de nanocompósitos com matriz polimérica permite em muitos casos encontrar uma relação entre um baixo custo, devido à utilização de menor quantidade de carga, e um elevado nível de desempenho. Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos com pseudoboemita sintetizada pelo processo sol-gel e polietileno de alta densidade com diferentes concentrações de pseudoboemita. Os nanocompósitos foram preparados por intercalação por fusão e caracterizados por meio de ensaios térmicos e mecânicos. Os resultados mostraram um aumento nos valores de dureza, de resistência à tração e resistência à compressão, um aumento na temperatura de distorção térmica (HDT) e na temperatura de transição vítrea (Tg) evidenciando a interação da nanocarga com a matriz polimérica.

La miniaturisation des pièces est une étape importante pour la progression de la microtechnologie dans plusieurs domaines (connectique, médical, optique, microsystèmes mécaniques). Pour cela, le moulage par microinjection, semble être la solution clé pour la production à grande échelle de micro-composants de polymères. Pour les polymères semi-cristallins, la cristallisation, sous fort taux de cisaillement et sous des vitesses de refroidissement élevées (about 100 K/s), induit des morphologies et des propriétés spécifiques. Elle prend donc une importance considérable dans le processus de microinjection par rapport au moulage par injection classique où les épaisseurs injectées sont généralement supérieures à 1 mm. Ces microstructures ont une grande influence sur les propriétés mécaniques du produit final. La prédiction de ces propriétés à partir de la description de la microstructure est un défi technique et scientifique. Durant cette thèse, deux polymères semi-cristallins ont été microinjectés, le polyéthylène haute densité et le polyamide 12. Les analyses obtenues par la microscopie otiques montrent que les morphologies cristallines varient entre les micro- et les macro-pièces. Tandis que la morphologie de ‘peau-cœur' est présente dans les macropièces, les micropièces présentent une morphologie plutôt particulière. Les analyses combinées de diffusion et de diffraction des rayons X (SAXS et WAXS) avec un microfaisceau synchrotron, nous ont permis de déterminer la microstructure induite par le processus de microinjection dans toute l'épaisseur des pièces. Nous avons constaté que la morphologie et les orientations cristallines induites sont très dépendantes des conditions d'injection ou de microinjection. Une diminution de l'épaisseur, de la vitesse et de la température du moule, augmente l'orientation cristalline en limitant la relaxation des chaînes de polymères. / The components miniaturization is an important step in the evolution of micro technology in several domain (connectivity, medical, optical, mechanical, microsystems). For this purpose, the micro-injection molding seems to be the key solution for the large-scale micro-polymer components production.The crystallization of the semi-crystalline polymers under high shear and cooling rates (about 100 K / s), induces specific properties and morphologies, consequently, it takes a substantial importance in the process of micro-injection compared to conventional injection molding where the usually injected thicknesses is over 1 mm. These micro-structures have a great influence on the mechanical propertie of the final product. The prediction of the final product's properties based on the illustration of the micro-structure is a technical and scientific challenge. In this thesis, two semi-crystalline polymers were micro-injected, the high density polyethylene and the polyamide 12. The obtained analyzes with the use of an optical microscope showed that the Morphology of Crystals vary between micro-and macro-pieces. While the morphology of 'peau-cœur' is present in the macro-pieces, the micro-parts have a particular morphology. The combined analysis of diffusion and X-ray diffraction (WAXS and SAXS) along with the synchrotron microbeam, has allowed us to determined the micro-structure induced by the micro-injection process throughout the thickness of the pieces.We have identified that the morphology and the induced crystal's orientation are very dependent on the conditions of injection or micro-injection. The decrease of the thickness,speed and temperature of the mold will increase the crystal orientation by limiting the relaxation of the polymer chains.

LIBS é um método baseado na espectrometria de emissão óptica que emprega a microamostragem por ablação por laser e formação de um microplasma para a determinação dos elementos químicos presentes na amostra. Neste trabalho, o método foi avaliado para a análise de embalagens plásticas produzidas com polietileno de alta densidade e polipropileno. A construção de curvas de calibração com amostras dos polímeros contendo diferentes concentrações de Cd, Cr e Pb e a determinação desses analitos, assim como os efeitos da taxa de repetição do laser, número de pulsos, fluência e diâmetro de focalização foram estudados. O sistema LIBS utilizado foi composto por um laser pulsado de Nd:YAG operando a 064 nm, com pulsos de 5 ns e máxima energia de 360 mJ/pulso. Os sinais de emissão foram coletados por um conjunto de lentes acoplado por fibra óptica ao espectrômetro com montagem Echelle e detector ICCD. Os parâmetros instrumentais foram ajustados em 10 pulsos acumulados, 2 \'mü\'s de atraso e 6 \'mü\'s de integração. O software ESAWIN, o banco de dados de espectros atômicos e iônicos do NIST e algoritmo desenvolvido em ambiente MATLAB® foram utilizados para aquisição e tratamento dos dados. A avaliação da topografia das crateras nas placas dos polímeros foi feita por perfilometria e microscopia eletrônica de varredura, que proporcionaram informações úteis para a caracterização das crateras. As massas removidas das placas de polietileno de alta densidade e de polipropileno foram calculadas a partir dos volumes das crateras obtidos pelas análises perfilométricas. A taxa de repetição e número de pulsos do laser tiveram efeitos marcantes na ablação dos polímeros, e as principais causas foram atribuídas ao grau de cristalinidade, à temperatura de fusão cristalina (Tm) e à temperatura de transição vítrea (Tg). Os resultados desta tese indicaram que diâmetros de focalização da ordem de 600 \'mü\'m e fluências entre 50 e 85 J cm-2 podem ser recomendados para análises de PEAD e PP por LIBS com laser de Nd:YAG@1064 nm (pulsos de 5 ns) e taxa de repetição de 10Hz. Nessas condições, as curvas de calibração obtidas apresentaram boa correlação. Identificaram-se três amostras contaminadas por Cd, Cr e Pb dentre 60 embalagens plásticas analisadas. A comparação dos resultados obtidos por LIBS e ICP OES apresentou concordâncias e algumas diferenças significativas (teste t ao nível de 95% de probabilidade) que foram associadas a efeitos de matriz observados na análise dos polímeros por LIBS / LIBS is an optical emission spectroscopy technique that employs a laser for micro sampling and induction of a plasma for determination of chemical elements in a sample. In this work, LIBS was evaluated for the analysis of plastic packaging produced with high density polyethylene (HDPE) and polypropylene (PP). Plates of these polymers with different concentrations of Cd, Cr and Pb were prepared for evaluating the effects of laser repetition rate, number of pulses, fluence and laser focusing as well as for building the analytical calibration curves. The LIBS system was designed by using a Q-Switch Nd:YAG laser operating at 1064 nm (5 ns, 360 mJ/pulse) and the emission signals were collected by lenses into an optical fiber coupled to a high-resolution echelle spectrometer equipped with ICCD. Instrumental parameters consisted of 10 accumulated laser pulses, 2 \'mü\'s delay time and 6 \'mü\'s integration time gate. Software ESAWIN, NIST atomic database and an algorithm develop in MATLAB® were used for acquisition and data processing. The evaluation of topographical features of craters on the plates of the polymers was carried out by perfilometry and scanning electron microscopy, and provides useful information for the characterization of the craters. The mass removal of HDPE and PP were calculated using craters volume obtained in perfilometric analysis. The repetition rate and number of laser pulses affect the ablation process in polymers. Moreover, the main properties of polymers that affect the ablation are degree of crystallinity, crystalline melting temperature (Tm) and glass transition temperature (Tg). The results indicated that laser focusing of 610 \'mü\'m and fluences between 50 and 85 J cm-2 can be indicated for LIBS analysis of HDPE and PP with Nd:YAG@1064 nm, 5 ns and 10 Hz. Under these conditions the calibration curves obtained presented good correlations and 3 samples containing Cd, Cr and Pb were identified from 60 samples from the local market. LIBS results compared well with ICP OES but some data presented significant differences by applying a t-test at 95 % confidence level, which were mainly associated to matrix effects observed in the analysis of polymers by LIBS

O alto consumo de energia para a produção de metais e de cimento, a pressão em relação à utilização de madeira tropical e a abundância de material plástico vêm contribuindo para o desenvolvimento de pesquisas e a aplicação dos termoplásticos na construção civil, em elementos estruturais que, em sua grande maioria, são constituídos de madeira, de aço e de concreto. O progresso dos materiais poliméricos pode ser comprovado pelos diversos produtos que estão sendo projetados, principalmente na Europa e nos Estados Unidos, como passarelas, dormentes, marinas, etc. Foi escolhido o polietileno de alta densidade (PEAD) reciclado, por ser um dos materiais poliméricos rígidos mais disponíveis para reciclagem. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi a caracterização do PEAD reciclado. Foi determinada a composição do material polimérico (PEAD) reciclado obtido no mercado, por meio dos ensaios termoanalíticos: calorimetria exploratória diferencial e análise termogravimétrica. Os resultados mostraram que o material fornecido pela empresa de reciclagem é isento dos contaminantes comumente encontrados nos materiais reciclados e apresenta um grau de pureza bastante significativo. A determinação das propriedades mecânicas, por meio dos ensaios de tração, de compressão, de flexão e de impacto Izod, finaliza o estudo do material analisado. Nesses ensaios, a resistência obtida foi próxima dos valores encontrados na literatura, para o PEAD virgem, e pouco inferior à do concreto e à da madeira. Entretanto, a rigidez do PEAD reciclado foi bem menor que a dos materiais de construção tradicionais, sendo essa sua maior deficiência. Concluiu-se que o PEAD reciclado pode ser aplicado em elementos estruturais, desde que sejam estudadas possíveis formas de controlar sua deformabilidade, como a incorporação de nervuras, a utilização de blendas poliméricas e adição de cargas minerais e de fibras de elevado módulo de elasticidade e resistência. / The use of thermoplastics in civil engineering has been increasing considerably in the last decades. The latter is due to large amount of plastic material and high cost on a production of metals and cement for reinforced concrete, besides the lack of wood. This could be proved by the development of new thermoplastics products, especially in Europe and United States, like bridges, railway sleepers, posts, etc. Recycled high density polyethylene (HDPE) was chosen due to the fact that it is one of the most rigid recycled polymers available on the recycling industry. In this study, recycled polymer has been characterized in order to determinate the recycled material composition available in the market. The characterization of recycled HDPE samples was made by thermo gravimetric analysis and differential scanning calorimetry. Consequently, mechanical properties were determinated by tensile test, compression test, flexural test and impact Izod. The results of thermal analysis showed that the recycled material is exempt from possible contaminants and has a significant pureness degree. Under tension, compression, bending and impact conditions, the strength was around the pure polymer and little smaller of the concrete and wood. In contrast, the stiffness was much lower in comparison to traditional materials, their worst characteristic. These problems could be overcome through the study of polymeric blends, adding high modulus and strength fibers and charges and adding ribs. Then the recycled polymer could be applied as a structural element.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luciana Biagini Mendes.pdf: 7206159 bytes, checksum: d493f2f21ec603c56bf971cd0445a8f6 (MD5) Previous issue date: 2010-08-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research was an exploratory study of the changes that high energy mechanical milling can induce in ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), using the mills Spex, Attritor and Planetary, and several times and reasons for grinding. The milling products were characterized using scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), differential scanning calorimeter (DSC), x-ray diffraction (XRD), x-ray fluorescence (XRF), and intrinsic viscosity for calculate the viscosity average molecular weight. For the analysis of micrographs observed the morphological change of particles with the grinding, the particles are initially rounded and the milling time increases the aspect ratio, acquire the form of flakes. Changing the shape in Spex mill occurs in less time, because it is a mill more energetic that Attritor and Planetary. By analysis of DSC was possible to observe the influence of high energy mechanical milling on melting and crystallization temperatures, and the percentage of crystalline phase of UHMWPE. Was used deconvolution of peaks in xray diffraction patterns for better identification of the peaks of monoclinic and orthorhombic crystalline structures. Observed the formation of monoclinic phase in the UHMWPE processed in high energy mills, to a greater percentage in the mill Attritor, possibly because it has a temperature control and avoiding a reversal of the monoclinic crystalline structure in orthorhombic crystalline structure. / Este trabalho foi realizado para um estudo exploratório das modificações que a moagem de alta energia pode provocar no polietileno de ultra alta massa molar (PEUAMM), utilizando os moinhos Spex, Attritor e Planetário, e variando tempo e poder de moagem. Os produtos de moagem foram caracterizados utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia ótica (MO), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios x (DRX), fluorescência de raios x (FRX), e medidas de viscosidade intrínseca para o cálculo da massa molar viscosimétrica média. Pelas análises das micrografias observou-se a mudança morfológica das partículas com a moagem, inicialmente as partículas são arredondadas e com o tempo de moagem aumentam a razão de aspecto, adquirem a forma de flakes. Para o moinho Spex a mudança da forma das partículas ocorre em menor tempo, por este ser um moinho mais energético que o Attritor e Planetário. Pela análise do DSC foi possível observar a influência da moagem de alta energia nas temperaturas de fusão e cristalização, e na porcentagem de fase cristalina do PEUAMM. Foi utilizada a deconvolução de picos nos difratogramas de raios x para melhor identificação dos picos das estruturas cristalinas ortorrômbica e monoclínica. Com a moagem de alta energia ocorreu a formação da estrutura cristalina metaestável monoclínica, em maior porcentagem no moinho Attritor, possivelmente por este possuir um controle de temperatura e evitando uma reversão da estrutura cristalina monoclínica em ortorrômbica.