[pt] Materiais plásticos são largamente utilizados em nosso dia-a-dia em embalagens, sacos e outros produtos. Este tipo de material é utilizado devido a suas propriedades como baixo custo, fácil processabilidade, baixa densidade, resistência a microorganismos e água, estabilidade química e durabilidade. Devido às duas últimas propriedades, os polímeros apresentam baixa degradabilidade, causando problemas ambientais. Como óxido de titânio (TiO2) tem se apresentado eficiente como fotocatalisador, reforçar plástico com partículas deste material tem sido uma nova maneira de decompor polímeros a céu aberto. Nanotubos de trititanato (TTNT) podem ser tratados para produzir nanomateriais à base de TiO2 com alta atividade fotocatalítica para a degradação de gases poluentes. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar filmes de polietileno reforçados com quatro tipos de nanomateriais à base de TiO2: TTNT sem pós-tratamento (A1), TTNT pós-tratado termicamente a 550 graus Celsius (A5), TTNT pós-tratado com ácido (A11) e, como referência, partículas de óxido de titânio comercial fornecido pela Degussa (P-25). Os filmes foram expostos à luz UV em uma caixa fechada por 350 horas em temperatura ambiente. A degradação foi avaliada por meio da perda de peso do filme ao longo do tempo. Os filmes virgens e fotodegradados foram caracterizados por Difração de Raios-X (DRX), Calorimetria diferencial de Varredura (DSC), Termogravimetria (TGA) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os filmes com TTNT pós-tratado fotodegradaram mais do que os com TTNT não tratado, mas menos que os que continham TiO2. Este resultado foi parcialmente atribuído à dificuldade de dispersão dos nanomateriais. / [en] Plastic materials are widely used in our daily lives in bags, food packaging and other products and applications. This type of material is used because of properties such as low-cost, easy processability, low density, resistance to water and microorganisms, and chemical stability and durability. Due to the last two properties, polymers show low biodegradability causing enviro nmental pollution. As titanium dioxide (TiO2) has been shown to be an efficient photocatalyst, the mixture of plastic with this material has been proven to be a new and useful way to decompose solid polymers in open air. Trititanate nanotubes (TTNT) can also be used as a route for developing TiO2-based nanomaterials with high photocatalytic activity for degradation of gas pollutants. Thus, the present research aims to produce degradable polyethylene polymer (PE) films composed with four types of TiO2-based nanomaterials: TTNT as synthesized (A1), TTNT with thermal post-treatment at 550 Celsius degrees (A5), TTNT with acid post-treatment (A11), and, as a reference, commercial TiO2 nanoparticles from Degussa Company (P25).The main characterization tool was the weight reduction measurement during the degradation process. The films were exposed to artificial UV light under ambient air for 350 hours. Virgin and degraded filmes where characterized by X-ray Diffraction, UV-Vis absorption, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), and Scanning Electron Microscopy (SEM). Films with post-treated TTNT showed stronger degradation than films with non-treated loads, but weaker than films containing TiO2. This result was partially assigned to the poor dispersion of the nanomaterials.

[pt] A presente pesquisa tem como objetivo avaliar o comportamento de misturas asfálticas do tipo CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a Quente) adicionadas com garrafas PET (Polietileno Tereftalato) trituradas em diferentes granulometrias e teores. O filer convencional (pó de pedra) utilizado em misturas asfálticas foi substituído pelo pó proveniente da moagem das garrafas PET, já que o seu elevado ponto de fusão permite a utilização como agregado na mistura. Portanto, foi utilizado o material triturado nos diâmetros 10 mm e 2 mm, nos teores de 0,5 porcento e 1,0 porcento adicionadas ao CBUQ e, também, a substituição de 2,5 porcento do pó de pedra por pó de PET, juntamente com a adição de 0,5 porcento de PET triturado no diâmetro de 10 mm. A partir dos ensaios de caracterização dos agregados (granulometria, durabilidade, densidade, massa específica e abrasão Los Angeles) e do ligante asfáltico CAP 30/45 (densidade específica, penetração, ponto de amolecimento, ductilidade, solubilidade em tricloroetileno e envelhecimento em estufa de filme rotativo), foram feitas as dosagens das misturas asfálticas, pelo método Marshall, e a confecção de corpos de prova, o que possibilitou a realização dos ensaios mecânicos de estabilidade e fluência Marshall, resistência à tração, módulo de resiliência e de vida de fadiga. A inserção de PET triturado às misturas de CBUQ foi satisfatória, sendo os resultados dependentes dos teores e das granulometrias das partículas de PET utilizados. Observa-se que o incremento nos parâmetros de resistência e na vida útil das misturas estudadas foi mais efetivo para o CBUQ com 0,5 porcento de PET triturado em 10 mm e com a substituição de 2,5 porcento do filer por pó de PET, na sua composição granulométrica. Portanto, o uso de resíduos de garrafas PET para o melhoramento de misturas asfálticas pode minimizar os problemas atuais disposição do resíduo, contribuir com a redução do consumo de recursos naturais e dar um uso nobre para este material. / [en] This research aims to evaluate the behavior of HMA mixtures (hot mix asphalt concrete) added with PET (Polyethylene Terephthalate) bottles pounded into different particle sizes and concentrations in the mixture. The usual filler (stone dust) was replaced by the powder from the milling of PET bottles, since its high melting point allows the use as an aggregate in the mix. Thus, it was used the material in diameters of 10 mm and 2 mm, in concentrations of 0.5 percent and 1.0 percent added in the HMA and, also, the replacement of 2.5 percent of the stone powder for the PET powder with addition of 0.5 percent triturated with diameter of 10 mm. From the characterization tests of aggregates (particle sizes, durability, density, Los Angeles abrasion) and asphalt (specific density, penetration, softening point, ductility, solubility in trichloroethylene, RTFOT – rolling thin film oven test), it was made the calculations of the dosage by the Marshall method, production of specimens, which enabled the realization of mechanical tests of Marshall Stability and Flow, Tensile Strength, Resilient Modulus and Fatigue. The insertion of triturated PET was satisfactory, being dependent on the results of the percentages and particle sizes of the PET used. It was observed that the increase in the strength parameters and the useful life of the mixtures studied is more effective for the HMA with 0.5 percent PET of 10 mm diameter and the substitution of 2.5 percent of the filler for PET powder in its granulometric compositions. Therefore, the use of PET bottle waste to the improvement of asphalt mixtures can minimize the current problems of waste disposal, contribute to reduce the consumption of natural resources and make a noble use for this material.

[pt] O desenvolvimento de tecnologias que utilizem energias limpas e a gestão integrada dos resíduos domiciliares e industriais visando uma reengenharia nos conceitos sócio-empresariais é uma necessidade urgente. A sociedade, principalmente nos países desenvolvidos, prioriza produtos de empresas que possuam atividades socialmente corretas. A indústria da construção civil, como uma das maiores geradoras de resíduos, podendo chegar a 3000 kg/hab.ano, não pode se eximir desta atitude. Uma vez que consome grandes quantidades de recursos naturais, um grande número de estudos para substituição de bens naturais não renováveis está sendo realizado nesse setor, aliando materiais convencionais com resíduos industriais e urbanos. Um dos materiais que vem sendo utilizado nestas pesquisas são as embalagens pós- consumo de PET ( polietileno tereftalato ), resíduos que estão atingindo percentuais cada vez maiores na composição do lixo urbano, com presença crescente no meio ambiente. Esse trabalho visa apontar uma nova perspectiva de utilização desse material, propondo a substituição parcial da areia natural, por material granulado oriundo de garrafas de PET, objetivando a produção de argamassas para uso na construção civil. No presente estudo, foram realizadas substituições nas proporções de 10, 30 e 50% , tendo sido observado a melhor possibilidade de utilização do percentual de 30%, devido a não ter apresentado perdas significativas na plasticidade e nas resistências a compressão e a tração. Foi possível concluir que o compósito obtido tem potencial para ser utilizado na confecção de artefatos de concreto, sem grande responsabilidade estrutural e em mobiliários urbanos, além de seu uso permitir uma economia significativa de volumes de areia lavada, um recurso natural cuja extração tem causado grandes danos ao ecossistema dos rios e suas margens. / [en] The development of technology that uses clean energy and the integrated management of domestic and industrial residues aiming at a new engineering in the social and company relationship, is a urgent necessity. The society, mainly in developed countries, are already giving priority to the products of companies that possess identity with socially correct activities. The industry of construction, as one of the larger generator of residues, that produces around 3000kg/hab.year, and can not exempt of this purpose. Since the civil construction consumes great amount of natural sector resources, a large number of studies aiming at the substitution of natural sand, considered a non renewable material, is being carried out, particularly by, mixing conventional material with industrial and urban residues. The material used in these this study, was granulated PET (polyethylene tereftalate), obtained from beverage bottles, residues that are reaching a high percentage in the composition of the urban wastes. The objective of this research aimed at create a new perspective for construction materials, by crushing bottles of PET and using the produced material as a substitute of the natural sands for production of mortar. In this study was used the PET/sand ratios of 10, 30 and 50%, being 30%, the best ratio observed, due to a still good workability, an acceptable compressive and tensile strengths. The innovation, proposed in this study for instance, in the production of pieces of concrete, without great structural value, and in urban furnitureleading to a significant economy of volumes of sands, a resource whose extraction has been caused great damages to the present ecosystem of the rivers and in its edges.

[pt] Blenda polimérica é a mistura física de dois ou mais polímeros, sem reação química intencional entre os componentes. O objetivo básico é combinar as melhores propriedades de cada componente da blenda que, consequentemente, terá propriedades intermediárias àquelas dos polímeros misturados. As maiores vantagens das blendas são a grande variedade e a versatilidade de suas aplicações, que, somadas à facilidade de processamento, possibilitam a produção dos mais diversos produtos, tornando-as competitivas em relação a outros materiais. Outra finalidade das blendas é otimizar a relação custo/benefício e melhorar a processabilidade de polímeros de alta temperatura. Os materiais utilizados neste trabalho foram o PEAD e a PA12, ambos os polímeros sendo de grande importância industrial. O objetivo do trabalho é produzir blendas poliméricas de PEAD/PA12, avaliar a sua miscibilidade e realizar ensaios para extrair suas propriedades. As blendas foram feitas em três composições: 75/25, 50/50 e 25/75 e foi feita a caracterização mecânica com ensaios de tração e fluência, química com análise FTIR e DRX, reológica e análise por MEV e os resultados foram usados para avaliar a combinação das propriedades dos polímeros puros nestas blendas. / [en] Polymer blend is the physical mixture of two or more polymers without any intentional chemical reaction between the components. The basic goal is to combine the best properties of each blend component that, consequently, will have intermediary properties to those of the polymers used. The biggest advantages of the blends are the great variety and the versatility on their applications that added to the good processability, make possible the production of many products making them competitive in relation to other materials. Another objective of the blends is to optimize the cost/benefit relation and improve the processability of high temperature polymers. The materials used on this work were the HDPE and the PA12, both polymers being of great industrial importance. The interest of this work is to produce HDPE/PA12 blends and evaluate their miscibility and make tests to know their properties. The blends were made in three compositions: 75/25, 50/50 and 25/75 and it was done the mechanical characterization with uniaxial tension and creep behavior, chemical characterization with FTIR analysis and x-ray diffraction, rheology and SEM analysis and the results were used to evaluate the combination of the properties of the neat polymers used in these blends.

[pt] O grafeno é formado por uma monocamada de átomos de cabono ligados entre si formando uma rede hexagonal. Ele tem sido bastante estudado por pesquisadores e atraído investimentos de vários setores da economia por apresentar excelentes propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e ópticas. O presente trabalho tem como objetivo principal a caracterização reológica das suspensões de óxido de grafeno (GO) dispersas em polietileno glicol (PEG 400), com diferentes tempos de oxidação (2 e 96 horas), através do uso da reometria rotacional. O óxido de grafeno foi obtido pelo método de Hummers e caracterizado por várias técnicas. Este método é baseado na esfoliação química do grafite através de ácidos fortes, como o ácido sulfúrico. Uma vez que o óxido de grafite (GrO) é obtido, ele é esfoliado em um banho ultrassônico em PEG para a formação da suspensão com óxido de grafeno. A caracterização reológica foi realizada através de medições em escoamento de cisalhamento em regime permanente, transiente e oscilatório. A caracterização do GO foi realizada utilizando técnicas como: Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia Raman, Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia de Força Atômica (AFM) e Análise Termogravimétrica (TGA). Os resultados servirão de base para a compreensão da interação entre o GO e o polímero, e o comportamento reológico dos nanofluidos de polímeros à base de GO. / [en] Graphene is formed by a monolayer of cabon atoms linked together forming a hexagonal network. It has been extensively studied by researchers and attracted investment from various sectors of the economy, because it presents excellent mechanical, thermal, electrical and optical properties. The present work has as main objective the rheological characterization of the suspensions of graphene oxide (GO) dispersed in poly(ethylene) glycol (PEG 400), with different oxidation times (2 and 96 hours), through the use of rotational rheometry. Graphene oxide was obtained by Hummers method and characterized by various techniques. This method is based on the chemical exfoliation of graphite using strong acids such as sulfuric acid. Once the graphite oxide (GrO) is obtained, it is exfoliated in an ultrasonic bath in PEG to form the suspension with graphene oxide. The rheological characterization is fulfilled through measurements in steady shear flow, transient shear flow and oscillatory shear flow. The characterization of GO was performed using techniques such as: X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Fourier Transform Infrared (FTIR), Atomic Force Microscopy (AFM) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The results will serve as a basis for understanding the interaction between the GO and the polymer, and the rheological behavior of GO-based polymer nanofluids.

[pt] O objetivo deste trabalho foi estudar a influencia das condições da impressão 3D nas propriedades finais do polietileno de alta densidade usando a modelagem por fusão e deposição, FDM. Foram impressos protótipos com formato de corpos de prova para teste de tração tipo V segundo norma ASTM D638, a três temperaturas de processamento: 220, 240 e 260 Graus Celsius. Para a impressão das amostras foram mantidos constantes os parâmetros de controle, entre eles a espessura da camada de impressão. As amostras impressas foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia infravermelha, calorimetria diferencial de varredura, análise termogravimétrica, ensaio de tração, índice de fluidez e teste de contração. Os resultados das caracterizações das amostras impressas foram comparados com os resultados do material sem processar, cujas propriedades foram obtidas usando os mesmo métodos de caracterização. Estes resultados demostraram que as condições de impressão por FDM empregadas neste trabalho causaram apenas uma leve mudança nas características estruturais das amostras processadas do PEAD em relação ao material original sem processamento. Houve um leve aumento da cristalinidade no PEAD impresso (em torno de 1,3 a 3 porcento). Além disso, foi comprovado que por causa do resfriamento desigual na superfície e no interior da amostra impressa, o grau de cristalinidade foi levemente maior no interior que na superfície do corpo de prova impresso. A leve mudança no grau de cristalinidade não foi suficiente para causar mudança no módulo de elasticidade e no limite de escoamento em relação ao PEAD original. Outros resultados demostraram que não houve mudança significativa envolvendo formação de ligações duplas, quebra de cadeias e degradação térmica por efeito da condição do processamento utilizada durante a impressão. / [en] The aim of this work was to study the influence of process conditions for 3D printing on the final properties of prototypes of high density polyethylene (HDPE) using the method of the fused deposition modeling. Prototypes for type-V tensile testing according to ASTM D 638 were printed; They were made to three processing temperatures: 220, 240 and 260 Celsius degree. Control parameters for printing were kept constant in all the samples. The printed samples were characterized by X – ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, tensile test, melt flow index test, and, shrinkage test. The results of the characterization of the printed samples and of the original material were compared. These results demonstrated that the printing conditions employed in this study caused a slight change in the structural characteristics of the printed samples compared to the unprocessed original material, there being a slight increase in crystallinity (about 1,3 to 3 percent) for HDPE which was printed. In addition, it has been proven that the degree of crystallinity was slightly greater on the inside that on the surface of the printed samples, because of uneven cooling on the surface and inside of these samples. The slight change in the degree of crystallinity was not enough to cause change in the elastic modulus and yield strength compared to the original HDPE. Other results showed that there was not significant change involving bond formation, break chains, and, thermal degradation by the effect of the processing conditions used during printing.

[pt] Nanofolhas de ferrititanato com estrutura tipo lepidocrocita foram sintetizadas a partir de um precursor de baixo custo (areia ilmenítica), via rota hidrotérmica alcalina. Dois tipos de nanofolhas com alto e baixo teor de sódio foram obtidos: a) nanofolhas sódicas (NaLTs) e b) nanofolhas protonizadas (pLTs), obtidas mediante uma reação rápida de troca-ácida à temperatura ambiente. As capacidades de troca catiônica de ambos os tipos de nanofolhas foram determinadas seguindo-se a norma C 837 da ASTM. Após a síntese desses dois nanomateriais com diferentes teores de sódio foi estudado o processo de esfoliação em camadas de espessura sub-nanométrica, sob agitação intensa à temperatura de 60 C, utilizando-se como o agente de esfoliação pela primeira vez numa estrutura lepidocrocítica o sal cloreto de dimetildioctadecilamônio (2C18), visando a posterior aplicação das nanofolhas esfoliadas como reforço em nanocompósitos de matriz polimérica. O intuito de aplicar estes reforços em uma matriz polimérica foi buscar uma dispersão mais homogênea das folhas esfoliadas, além do aumento da compatibilidade das nanocargas com a matriz polimérica pela presença dos grupos orgânicos do sal quimicamente ligados às nanofolhas e, consequentemente, o incremento das propriedades térmicas e mecânicas do material polimérico. Dependendo do teor de sódio, foram obtidas nanofolhas esfoliadas e/ou intercaladas que foram posteriormente caracterizadas por fotometria de chama, espetroscopia de infravermelho, área superficial específica por adsorção de N2, termogravimetria, difração de raios-X de alto ângulo, espalhamento de raios-X a baixo ângulo, microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão. Para a fabricação dos nanocompósitos foram utilizadas duas matrizes: a) uma de PEAD puro e b) a outra de PEAD com adição de uma porcentagem baixa, e constante, de polietileno funcionalizado com anidrido maleico (PE-g-MA), sendo reforçadas com as nanocargas protonizadas virgens (pLTs) e esfoliadas (pLTs-o-2C18) nas concentrações de 1,0; 2,0 e 4,0 por cento p. Finalmente, foram avaliadas as propriedades mecânicas e térmicas dos nanocompósitos por meio de ensaios de tração, termogravimetria, calorimetria diferencial de varredura e dilatometria. Os nanocompósitos preparados com pLTs virgem e os fabricados com a adição de agente de acoplamento de PE-g-MA apresentaram um aumento no módulo de Young de aproximadamente 12,8 por cento e 5,1 por cento para cargas de 4 por cento e 2 por cento em peso de pLTs virgem, respectivamente. Os nanocompósitos, que apresentam o maior aumento no limite de escoamento foram os reforçados com 4 por cento p de nanofolhas esfoliada (pLTs-o-2C18). No entanto, estes materiais apresentam uma diminuição no módulo de Young de aproximadamente 12 por cento. Os nanocompósitos com o maior aumento no módulo de Young foram os preparados com 4 por cento p pLTs ( aproximadamente 12,8 por cento), enquanto sua tensão no escoamento também foi melhorada (um aumento de aproximadamente 4 por cento). A incorporação de nanofolhas não afetou significativamente as propriedades de estabilidade térmica da matriz e uma diminuição no coeficiente de expansão térmica de 4 a 5,5 por cento foi apenas observada para nanocompósitos preparados com pLTs virgens. O grau de cristalinidade diminuiu para todos os nanocompósitos fabricados, no qual variou de 2,17 até 26 por cento. / [en] Ferrititanate nanosheets with lepidocrocite-like structure were synthesized from a low cost precursor (ilmenite sand) through alkaline hydrothermal route. Two types of nanosheets with high and low-sodium content were obtained: a) sodium rich nanosheets (NaLTs) and b) protonated nanosheets (pLTs), obtained by a rapid acid-exchange reaction at room temperature. The cation exchange capacities of both types of nanosheets were determinated according ASTM C 837. After the synthesis of these two nanomaterials with different sodium levels, it was studied the exfoliation process to obtain monolayers of nanometric lateral dimensions under intensive stirring at 60 C, using dimethyldioctadecylammonium cloride (2C18) as the exfoliating agent of the lepidocrocite-like ferrititanate nanosheets for the first time, aiming the further application of the exfoliated nanosheets as reinforcement in polymer matrix nanocomposites. The purpose of the addition of these nanofillers within a polymer matrix is to obtain a more homogeneous dispersion of exfoliated nanosheets, as well as the improvement of the compatibility between nanofillers and the polymer matrix, due to the presence of the organic groups from 2C18, chemically attached to nanosheets and hence, to promote the an increase on mechanical and thermal properties of the polymeric matrix. Depending on the sodium content, it was obtained exfoliated and/or intercalated nanosheets that were further characterized by flame photometry, infrared spectroscopy, specific surface area by N2 adsorption, thermogravimetry, X-ray powder diffraction (XRPD) and of small angle X-ray scattering (SAXS), atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). For the manufacturing of nanocomposites two types of matrices were used: a) neat high density polyethylene (HDPE) and b) HDPE with the addition of a low percentage of polyethylene-graft-maleic anhydride (PE-g-MA). Pristine nanosheets (pLTs) and exfoliated nanosheets (pLTs-O-2C18) were used as nanofillers at loadings of 1.0; 2.0 and 4.0 wt percent. Finally, we assessed the mechanical and thermal properties of the as-prepared nanocomposites through tensile tests, thermogravimetry analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and dilatometry. Nanocomposites prepared with pristine pLTs and those manufactured with the addition of PE-g-MA coupling agent showed an increase on the Young modulus of about 12,8 percent and 5,1 percent for loadings of 4wt percent and 2 wt percent of pristine pLTs, respectively. The nanocomposites that present the highest increase on yield stress were reinforced with 4 wt percent of exfoliated nanosheets (pLTs-o-2C18). However, these materials presents a decrease in the Young modulus of about 12 percent. The nanocomposites with the highest increase on Young Modulus were those prepared with 4 wt percent of pristine ( about 12,8 percent), and the yield stress was also improved (increase of about 4 percent). The incorporation of nanosheets did not affect significantly the thermal stability properties of the matrix and a decrease on the coefficient of thermal expansion was solely observed for nanocomposites prepared with pristine pLTs. The degree of crystallinity decreased for all the manufactured nanocomposites, in the range of about 2,17 t-26 percent for nanocomposites prepared with pristine pLTs and those fabricated with the addition of PE-g-MA, respectively. up to about pLTs with the addition of PE-g-MA.

[pt] O Polietileno de Alta Densidade (PEAD) é um dos materiais mais conhecidos e é utilizado em diversos campos de aplicação. Apesar de suas inúmeras qualidades, como baixa densidade, alta ductilidade e alta resistência específica, esse material possui algumas desvantagens que limitam a sua aplicabilidade, tais como baixa rigidez, baixa estabilidade térmica e alta expansividade térmica. Por outro lado, existe uma classe seleta de materiais que possuem coeficiente de expansão térmica (CET) negativo ou próximo de zero. Pertencem a esse grupo, por exemplo, as cerâmicas da família A2M3O12, como o In2W3O12 (tungstato de índio). Tendo isso em vista, a proposta deste trabalho foi estudar diferentes métodos de mistura física entre esses dois materiais para fabricar e caracterizar compósitos de PEAD reforçados por nanopartículas de In2W3O12 com CET reduzido e propriedades mecânicas aumentadas em relação ao polímero. Primeiramente, sintetizaram-se nanopartículas de In2W3O12 pelo método de coprecipitação. Suas temperaturas de cristalização (aproximadamente 530 graus Celsius) e de transformação de fase monoclínica/ortorrômbica (259 graus Celsius) foram determinadas por análise térmica simultânea, e seus parâmetros de rede à temperatura ambiente foram determinados por DRX. Além disso, calcularam-se os CET s intrínsecos do In2W3O12 para ambas as suas fases por DRX in situ com temperatura variável. Foi encontrado, pela primeira vez, um CET intrínseco negativo para sua fase ortorrômbica, de alpha1 igual a menos 1,5 multiplicado por 10 elevado a menos 6 e K elevado a menos 1. Em seguida, fabricaram-se compósitos a partir de pellets de PEAD e das nanopartículas de In2W3O12 por microextrusão e microinjeção precedidas por uma etapa de pré-mistura. Dois parâmetros do processo de fabricação foram variados: a fração de carga no compósito (0,5; 2; 4 e 10 por cento) e o método de pré-mistura (sem pré-mistura; por vibração dentro de um moinho sem as bolas de moagem; e em uma autoclave giratória a 190 graus Celsius e pressão ambiente). Finalmente, os compósitos foram caracterizados por ensaios de tração, dilatometria e análise termogravimétrica. Todos os compósitos apresentaram incremento no módulo de elasticidade e no limite de escoamento, obtendo-se aumentos de até 45 por cento e 17 por cento, respectivamente, em relação ao PEAD puro. Os materiais preparados no moinho com 10 por cento p de reforço apresentaram os melhores resultados. De forma geral, os compósitos submetidos a algum tipo de pré-mistura tiveram melhores propriedades mecânicas do que os que não foram pré-misturados. Por outro lado, os compósitos não apresentaram uma grande redução no CET em relação ao PEAD. O melhor resultado encontrado foi uma redução de 6 por cento para os materiais sem pré-mistura com 4 por cento p de reforço. A temperatura de degradação dos compósitos sem pré-mistura também não apresentou melhora significativa. O maior incremento foi de 1,5 por cento em relação ao PEAD puro, encontrado para os materiais com 0,5 por cento p de carga. Finalmente, amostras de PEAD puro submetidas aos diferentes métodos de pré-mistura foram analisados por DSC. Constatou-se que a temperatura de fusão não é alterada, mas a entalpia de fusão e o grau de cristalinidade aumentam com a pré-mistura por vibração (8 por cento) e ainda mais com a pré-mistura na autoclave (15 por cento) em relação ao PEAD puro como recebido. / [en] High-density polyethylene (HDPE) is one of the most widely used materials. Despite its numerous qualities, such as low density, high ductility, and high specific strength, HDPE presents certain disadvantages that limit its applicability, like low stiffness, low thermal stability, and high thermal expansion. In contrast, there is a select group of materials that display negative or near-zero coefficient of thermal expansion (CTE). Ceramics belonging to the A2M3O12 family, which includes In2W3O12 (indium tungstate), are examples of such materials. Therefore, this dissertation proposes to examine different methods of physical mixture in order to produce and characterize HDPE composites reinforced with In2W3O12 nanoparticles with reduced CTE and better mechanical properties than the neat polymer. Firstly, In2W3O12 nanoparticles were synthesized by coprecipitation. Simultaneous thermal analysis proved their crystallization temperature and monoclinic/orthorhombic phase transition temperature to be approximately 530 Celsius degrees and 259 Celsius degrees, respectively. The lattice parameters at room temperature were determined by XRD, and the intrinsic CTE s for both phases were calculated by variable-temperature in situ XRD. For the first time, a negative intrinsic CTE was found for the orthorhombic phase (Alpha 1 equal than minus 1.5 multiplied 10 power minus 6 and K power minus 1). Secondly, composites were produced from HDPE pellets and the In2W3O12 nanoparticles by microextrusion and microinjection preceded by a pre-mixing step. Two fabrication parameters were analyzed: the filler content (0.5, 2, 4, and 10wt percent were used) and the pre-mixing method (no pre-mixture, by vibration within a mill without balls, and in a rotating autoclave at 190 Celsius degrees and ambient pressure). Finally, the composites were characterized by tensile tests, dilatometry, and thermogravimetric analysis. All of the composites presented higher Young s modulus and yield stress than neat HDPE, with increases of up to 45 percent and 17 percent, respectively. The best results were displayed by the materials that were pre-mixed in the mill with 10wt percent filler fraction. In general, both pre-mixing methods improved the composites mechanical properties. On the other hand, the polymer s CTE was not significantly reduced, being decreased by 6 percent in the best case. The degradation temperature showed almost no improvement, with a 1.5 percent increase for the composites with 0.5 percent filler content. Lastly, neat HDPE samples exposed to the different pre-mixing methods were analyzed by differential scanning calorimetry and compared with the as-received pellets. Results showed that the melting temperature was not affected by the mixing techniques, but both the enthalpy of fusion and the degree of crystallinity were increased by 8 percent and 15 percent for the samples pre-mixed by vibration in the mill and by rotation in the autoclave, respectively.

[pt] O presente estudo apresenta o comportamento dos solos reforçados com PET em pó e triturado, através de ensaios de laboratório. Foram utilizados três solos: um solo coluvionar, uma areia limpa e mal graduada e uma bentonita. Caracterização física, química e ensaios mecânicos (triaxiais CIU e cisalhamento direto) foram realizadas para cada material e misturas. O ensaio triaxial foi realizado em amostras de solo argiloso compactado com porcentagens de pó de PET de 0, 10, 20 e 30 por cento de PET triturado de 3,0 e 5,0 por cento, por seco peso de solo. Os ensaios triaxiais, em amostras de areia foram feitas a uma densidade relativa de 50 por cento e 10 por cento de teor de umidade, e com 0, 10 e 20 por cento de pó de PET, em relação ao peso seco do solo. Os ensaios de cisalhamento direto com bentonita foram feitos com porcentagens de 0 e 30 por cento de pó de PET e 3,0 e 5,0 por cento de PET triturado, por peso seco de solo. Os resultados mostraram que o teor de PET e nível de confinamento têm influência sobre o comportamento mecânico final das misturas. Com ambos os resíduos de PET, as misturas apresentam um comportamento satisfatório, aumentando ou mantendo os parâmetros de resistência ao cisalhamento semelhantes ao solo puro. Assim, para as misturas argilosos, a mistura com 30 por cento de pó de PET e a com 5 por cento de PET triturado são mais eficazes, uma vez que nelas observou-se maior melhora nos parâmetros de resistência. Para misturas de areia a inclusão PET é mais eficaz com 10 por cento de pó PET em tensões confinantes menores e umidade ótima de 10 por cento. Para misturas bentonita, a inserção de PET é mais eficaz para o PET triturado na porcentagem de 5 por cento. Portanto, o uso de resíduos de PET para o reforço do solo poderia minimizar os problemas atuais disposição do resíduo, contribuir com a redução do consumo de recursos naturais e dar um uso nobre para este material. / [en] This study presents the behavior of soils reinforced with crushed PET (Polyethylene Terephthalate) residue through experimental study. Three soils were used: a coluvionar soil, a clean and poorly graduated sand and a bentonite. Physical characterization, chemical and mechanical tests (isotropically consolidated-drained triaxial and direct shear) were performed for each material and mixtures. The triaxial test was performed on samples of clayey soil compacted within the maximum dry density and optimum moisture content with ratios of 0, 10, 20 and 30 per cent of fine crushed PET and 3,0 and 5,0 per cent of PET flakes, by dry weight of soil. The triaxial tests on sand samples were made to a relative density of 50 percent and 10 per cent of water content, and with 0, 10 and 20 percent fine crushed PET, by dry weight of soil. The direct shear tests with bentonite were made with ratios of 0 and 30 percent of fine crushed PET and 3,0 and 5,0 percent of PET flakes, by dry weight of soil. The results have shown that the PET content and level of confining stress have influence on the final mechanical behavior of the mixtures. With both residue of PET, the mixtures present a satisfactory behavior, increasing or maintaining the shear strength parameters similar to the pure soil. Thus, for the clayey mixtures, the fine crushed PET content of 30 percent and the PET flakes content of 5 percent are more effective, once they increase the strength parameters. For sandy mixtures the PET inclusions is more effective with 10 percent of fine crushed PET at lower confining stresses and the optimum content is 10 percent. For bentonite mixtures the PET inclusions is more effective for PET flakes and the optimum content is 5. Therefore, the use of PET waste for soil reinforcement could minimize the current problems of waste disposal, contribute with the reduction of consumption of natural resources and give a noble use for this material.

[pt] As mangueiras termoplásticas, um dos componentes funcionais mais importantes dos umbilicais, são compostas de tubo interno, reforço de fibra sintética e capa externa fabricada em material termoplástico com proteção contra ozônio e radiação ultravioleta (UV). A poliamida 11 (PA11) e o poliuretano termoplástico (TPU) são geralmente especificados para as capas externas, mas outros materiais que atendam a função podem ser utilizados, como o polietileno de alta densidade (PEAD). Independentemente do polímero selecionado para a fabricação das capas, elas precisam garantir a integridade das camadas inferiores da mangueira em um ambiente offshore severo devido à exposição constante ao sol e ao ambiente marítimo. Não é grande a quantidade de trabalhos que estudaram e correlacionaram os efeitos da sobreposição da radiação UV e ambiente salino nos materiais PA11, TPU e PEAD. Assim, o objetivo deste trabalho foi comparar as propriedades mecânicas e térmicas de PA11, TPU e PEAD, por meio de análises térmicas, espectroscópicas e de tração antes e após o envelhecimento por UV e névoa salina, a fim de simular um mecanismo de degradação semelhante ao da vida real das mangueiras termoplásticas e correlacionar o comportamento termomecânico dos três materiais após o envelhecimento. Os materiais utilizados para a fabricação das amostras deste estudo foram obtidos a partir de mangueiras não utilizadas, extrudadas com PA11, TPU e PEAD comerciais. As capas virgens foram submetidas as análises por infravermelho (FTIR), termogravimetria (TGA), termogravimetria derivativa (DTGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e ensaio de tração, para obtenção das propriedades iniciais dos materiais. Em seguida, foram realizados os testes de envelhecimento, que foram desenvolvidos em quatro ciclos. O primeiro ciclo foi o envelhecimento por UV por 720h das amostras inicialmente na condição virgem (1° ciclo: UV), o segundo ciclo foi o envelhecimento por névoa salina por 720h das amostras envelhecidas do primeiro ciclo (2° ciclo: UV+NS), o terceiro ciclo foi o envelhecimento por névoa salina por 720h das amostras inicialmente na condição virgem (3° ciclo: NS) e o quarto ciclo foi o envelhecimento UV por 720h das amostras envelhecidas do terceiro ciclo (4° ciclo: NS+UV). Após o término de cada ciclo de envelhecimento, as amostras de PA11, TPU e PEAD foram submetidas à mesma análise das amostras virgens para fins comparativos. No FTIR todos os materiais apresentaram redução na intensidade dos picos característicos do material, associado a quebra de ligações das cadeias. No PEAD ocorreu o aumento do índice de carbonila e no TPU o surgimento de novo grupo funcional (estiramento C=C em alcenos), associados à oxidação da cadeia polimérica, cisão da cadeia e possível reticulação. Os testes térmicos mostraram um aumento na temperatura de degradação e pequena alteração na temperatura de fusão do PA11 associado à extração de plastificante; no PEAD e TPU ocorreu a diminuição da estabilidade térmica dos materiais após os envelhecimentos e não foram identificadas alterações na temperatura de fusão. Nos ensaios de tração foi verificado no PA11 e PEAD uma diminuição do módulo de elasticidade após os envelhecimentos, atribuída ao processo de cisão das cadeias poliméricas e consequente diminuição da massa molar e no TPU foi observado uma tendência ao aumento da tensão na deformação de 300% nas amostras envelhecidas por UV+NS, NS e NS+UV e uma tendência ao aumento da tensão de ruptura nas amostras envelhecidas por NS+UV, associado a uma concorrência entre a cisão de cadeias e reticulação. A partir dos resultados encontrados nesse estudo, pode-se concluir que o material menos afetado com os ciclos de envelhecimento em sua estrutura química e termicamente foi o PA11. Em relação ao comportamento mecânico, o TPU sofreu menos influência em suas propriedades comparado aos demais materiais. / [en] Thermoplastic hoses, one of the most important functional components of umbilicals, are composed of inner liner, synthetic fibre reinforcement and outer sheath manufactured from thermoplastic material with protection against ozone and ultraviolet (UV) radiation. Polyamide 11 (PA11) and thermoplastic polyurethane (TPU) are generally specified for the sheaths, but other materials that meet the function can be used, as high density polyethylene (HDPE). Regardless of the polymer selected for the sheath manufacturing, they need to guarantee the hose lower layers integrity in an offshore environment due to constant sun exposure and to the maritime environment. The amount of works that studied and correlated the effects of the overlap of UV radiation and saline environment on PA11, TPU and HDPE materials is not large. So, the objective of this work was to compare the mechanical and thermal properties of PA11, TPU and HDPE, by thermal, spectroscopic, and tensile analysis before and after UV and salt spray aging, in order to reproduce a degradation mechanism similar to real life of the thermoplastic hoses and relate the thermomechanical behavior of the three materials after aging to evaluate the material which best suits the use of the sheath. The materials used to manufacture the samples in this study were obtained from unused hoses, extruded with commercial PA11, TPU and HDPE. The virgin sheaths were submitted to infrared (FTIR), thermogravimetric (TGA), derivative thermogravimetric (DTGA), differential scanning calorimetry (DSC) analysis and tensile test, to obtain the initial properties of the materials. Then the aging tests were carried out, which were developed in four cycles. The first cycle was UV aging for 720h of samples initially in the virgin condition (1st cycle: UV), the second cycle was salt spray aging for 720h of aged samples from the first cycle (2nd cycle: UV+NS), the third cycle was salt spray aging for 720h of samples initially in the virgin condition (3rd cycle: NS) and the fourth cycle was UV aging for 720h of aged samples from the third cycle (4th cycle: NS+UV). After the end of each aging cycle, the PA11, TPU and HDPE samples were submitted to the same analysis as the virgin samples for comparative purposes. In FTIR, all materials had a reduction in the intensity of the material characteristic peaks, associated with breaking chain bonds. In HDPE, there was an increase in the carbonyl index and in TPU, the formation of a new functional group (C=C stretching in alkenes), associated with oxidation of the polymeric chain, chain scission and possible crosslinking. Thermal tests showed an increase in the degradation temperature and a small change in the melting temperature of PA11 associated with plasticizer extraction; in HDPE and TPU, there was a decrease in the thermal stability of the materials after aging and no changes in the melting temperature were identified. In the tensile tests, a decrease in the modulus of elasticity was observed in PA11 and HDPE after aging, attributed to the process of scission of the polymeric chains and consequent decrease in molar mass, and in TPU, a tendency to increase tension in deformation of 300% was observed in the samples aged by UV+NS, NS and NS+UV and a tendency to increase tensile strength in samples aged by NS+UV, associated with competition between chain scission and crosslinking. From the results found in this study, it can be concluded that the material least affected by aging cycles in its chemical structure and thermally was PA11. Regarding the mechanical behavior, TPU suffered less influence in its properties compared to other materials.