Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Parte1.pdf: 62134 bytes, checksum: 6c68c6328894fd69d24d9c1d7f47dd80 (MD5) Previous issue date: 2008-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, carboxylated single walled carbon nanotubes (SWNTc) and single walled carbon nanotubes (SWNT) were initially randomly dispersed in the hardener to understand the benefits of its process because in most cases in the literature the dispersion firstly takes place in the epoxy resin. According to the nanotube type, different materials were used to produce nanocomposites. SWNTc was used because it was expected to improve adhesion in the nanotube / matrix interface allowing a better stress tranfer. The influence of using a solvent in the dispersion process was also investigated. In addition, time and amplitude of sonification, manual and mechanical stirring were varied to reach a homogeneous level of SWNTc dispersion in the matrix. Similarly, solvent was used together with a surfactant to help improving adhesion. The produced samples were characterized by the following analysis such as infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), dilatometry, dynamic mechanical analysis (DMA), scanning electron microscopy (SEM) and mechanical testing (tensile, flexural and microhardness). The SWNTc and SWNT were evaluated by Raman spectroscopy. Regarding the nanocomposites with SWNTc, the lowest time and amplitude of sonification improve the mechanical properties. Although a better result was achieved by not using the solvent, acetone showed to be extremely important to improve the dispersion process and consequently the final mechanical properties. Microhardness increased 32% and the Young Modulus, 32%. Regarding SWNT, the use of acetone in the dispersion process helped increasing Young Modulus (23%). Although it was possible to improve some properties, the use of surfactants aiming to improve nanotubes/matrix adhesion did not achieve the same improvement levels as acetone did in the dispersion process. Both types of nanotubes showed higher dilatation comparing to the neat epoxy, the opposite behavior to that found in the literature. The use of the solvent during the fabrication process was still found necessary to achieve na efficient dispersion. SWNTc presented a superior performance regarding mechanical properties compared to SWNT, 0.25wt% of SWNTc showed a better performance than 0.50wt% of SWNT. Two simple mathematical models were used to predict the Young Modulus for the composites, and the results of this work were very close to those calculated by those models. / Neste trabalho, a dispersão randômica de nanotubos de parede simples carboxilados (NCPSc) e nanotubos de parede simples (NCPS) inicialmente no endurecedor foi utilizada de modo a entender os benefícios desse processo, pois a grande maioria dos trabalhos na literatura baseiam-se em dispersão na resina epóxi. De acordo com o tipo de nanotubo (NC), houve uma diferenciação dos materiais empregados no processo de preparação dos nanocompósitos. O uso de nanotubos funcionalizados carboxilados (NCPSc) teve como intenção, melhorar a adesão na interface nanotubo/matnz permitindo uma melhor transferência de tensão. O estudo da utilização de solvente serviu para verificar a possibilidade de atingir um processo capaz de dispersar eficientemente sem necessidade de solvente. O tempo e amplitude de sornficação, a homogeneização manual e mecânica foram empregados na tentativa de se alcançar níveis de dispersão adequados dos NCPSc na matriz. De maneira similar, o uso de nanotubos de parede simples (NCPS) esteve associado à utilização de solvente, porem, foi empregado o uso de surfactante no intuito de melhorar a adesão entre os nanotubos e a matriz polimérica. As amostras produzidas foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), dilatometria, analise dinâmico mecânica (DMA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), e ensaios mecânicos (tração, flexão e microdureza). Os nanotubos foram submetidos a espectroscopia Raman para avaliação de sua estrutura Com relação aos nanocompósitos produzidos com NCPSc, o menor tempo e amplitude de sonificação proporcionou melhorias das propriedades mecânicas. Apesar de alguma melhoria ser alcançada através da não utilização do solvente, a acetona se mostrou extremamente importante para a melhoria da dispersão e conseqüentemente das propriedades mecânicas. Houve um aumento de 32% em relação à microdureza Vickers e, ainda, foi possível aumentar também em 32% o Módulo de Young nos ensaios de tração. Para os nocompósitos com NCPS, o uso da acetona contribuiu na dispersão e por conseqüência nos ensaios de tração para um aumento de 23% do módulo. Apesar de apresentar melhorias em algumas propriedades, o uso de surfactantes não se mostrou eficiente na melhoria de transferência de tensão matriz/reforço, de modo a atingir os mesmos resultados propiciados uso de acetona na dispersão. Para ambos os tipos de nanotubos, no ensaio de dilatometria as amostras obtiveram valores de dilatação superiores ao epóxi puro, contrariando o esperado pela literatura. Pode-se dizer que ainda não é possível eliminar o solvente do processo de fabricação, já que ele faz-se necessário para uma dispersão eficaz. Pode-se dizer que NCPSc de maneira geral apresentaram performance superior como reforço em comparação aos NCPS na melhoria de propriedades mecânicas, no caso deste trabalho, em que frações mássicas de NCPSc de 0,25% m/lm) propiciam melhor desempenho que 0,50% (mim) de NCPS. Utilizou-se dois modelos matemáticos para prever o módulo de Young dos materiais compósitos, e os obtidos neste trabalho podem ser considerados próximos aos previstos por este modelos.

In this study, we evaluated the interaction of the divalent metal ion, Hg (II), with a new adsorbent material formed from three polymers, silica, epoxy resin and chitosan. This material was characterized by CHN elemental analysis, vibrational spectroscopy in the infrared, Raman spectroscopy, nuclear magnetic resonance, thermogravimetric analysis, diffuse reflectance in the UV / Vis. The characterization techniques confirm the formation of hybrid between the three polymers which give the connections from ring opening of the epoxy resin with amino groups by aminopropylated and chitosan. The vibrational spectroscopy helped to elucidate supposed modes of interaction between the Hg (II) and the primary and secondary amines and the oxygen functional groups present in the material. The material has pHpcz = 7.62. The adsorption experiments were carried out using a dosage of 10 g.L-1. The optimum pH for the removal of Hg (II) is equal to 8.0 with a percentage removal of Hg (II) equal to 98%. Kinetic studies of adsorption of Hg (II)- GMP-Sil Chit were performed at initial concentrations of Hg (II) of 3,3x10-5, 6,2x10-4, 1,5x10-3, 4,72x10-3, 6,76x10-3 e 1,66x10-2 mol.L-1 at temperatures of 30, 35, 40 and 45 ° C with equilibrium between 50 and 120 min. The fractional kinetic model was the best fit the experimental data, where kf increased with increasing temperature and nf behaved in a diversified way. Chemical analysis of heat can be obtained adsorption energies and enthalpies of interaction processes. The fractional kinetic model also fit the kinetic isotherms of energy release. The relationship between kf versus C0 enabled revealed the kinetic constant of adsorption and desorption allowing the calculation of the equilibrium constant for the temperatures of 30 and 45 ° C. The values of ΔG < 0, ΔH < 0e ΔS > 0, obtained for the interaction of Hg (II) adsorbent, defined as the process is exergonic, exothermic and spontaneous. The spontaneity of the adsorption process suggests that the new material is promising for the removal of Hg (II) in aqueous solutions. / Neste trabalho, avaliou-se o processo de interação do íon metálico divalente, Hg(II), com um novo material adsorvente formado a partir de três polímeros, a sílica, resina epóxi e a quitosana. Este material foi caracterizado por análise elementar CHN, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, espectroscopia Raman, ressonância magnética nuclear, análise termogravimétrica, reflectância difusa na região do UV/Vis. As técnicas de caracterização confirmam a formação do híbrido entre os três polímeros e que as ligações se dão a partir da abertura dos anéis epóxi da resina pelos grupos amino da aminopropilsílica e da quitosana. As técnicas de espectroscopia vibracional auxiliaram na elucidação de supostos modos de interação entre o Hg(II) e as aminas primárias e secundárias e os grupos funcionais oxigenados presentes no material. O material apresenta pHpcz = 7,62. Os experimentos de adsorção foram realizados utilizando-se a dosagem de 10 g L-1. O pH ótimo para remoção de Hg(II) é igual a 8,0 com um percentual de remoção de Hg(II) igual a 98%. Os estudos cinéticos de adsorção de Hg(II) em Sil-BPF-Chit foram realizados nas concentrações iniciais de Hg(II) de 3,3x10-5, 6,2x10-4, 1,5x10-3, 4,72x10-3, 6,76x10-3 e 1,66x10-2 mol.L-1 nas temperaturas de 30, 35 40 e 45 °C, com tempos de equilíbrio entre 50 e 120 min. O modelo cinético de fracionário foi o que melhor se ajustou os dados experimentais, onde kf aumentou com o aumento da temperatura e nf comportouse de maneira diversificada. . Através das análises calorimétricas podem-se obter as energias de adsorção e a entalpias dos processos de interação. O modelo cinético fracionário também se ajustou as isotermas cinéticas de liberação de energia. A relação entre kf versus a C0 possibilitou revelou as constante cinéticas de adsorção e dessorção permitindo o cálculo da constante de equilíbrio para as temperaturas de 30 e 45 °C. Os valores de ΔG < 0, ΔH < 0e ΔS > 0, obtidos para o processo de interação de Hg(II) no adsorvente, definem que o processo é exergônico, exotérmico e espontâneo. A espontaneidade do processo de adsorção sugere que o novo material é promissor para a remoção de Hg (II) em soluções aquosas.

O uso de nanotubos de carbono (NTC) em compósitos Epóxi (EP)/Fibra de Vidro (FV), produzindo compósitos tri-componente, tem sido recentemente pesquisado, com alguns resultados interessantes relacionados a propriedades mecânicas e eletromagnéticas. Para que haja uma promoção mais significativa nas propriedades mecânicas, deve-se introduzir um teor de NTC maior do que 1% em massa, o que gera graves problemas de dispersão. O grande desafio de trabalhar com um elevado de NTC, é que a viscosidade da resina é significativamente aumentada em relação à resina pura, dificultando a dispersão e o processamento dos compósitos. Foi desenvolvida neste trabalho uma metodologia para dispersão de NTC em tecidos de FV, buscando aumentar os teores de NTC em compósitos tri-componente EP/NTC/FV e produzidos por moldagem por transferência de resina (RTM). Os compósitos tri-componente foram caracterizados por meio de ensaios mecânicos como tração, flexão, impacto Izod, cisalhamento interlaminar (ILSS), dureza Barcol e da análise dinâmico-mecânica (DMA); além da inspeção por ultrassom e avaliação da atenuação da radiação eletromagnética. Os compósitos apresentaram um aumento aproximado de 10% nas propriedades mecânicas, porém mostrando um maior potencial com relação à atenuação eletromagnética, onde alcançaram valores de absorção de ondas de até 95%. / The use of carbon nanotubes (CNT) in Epoxy (EP)/Glass Fiber (GF) composites, producing tri-component composites, has been widely researched, with some interesting results related to mechanical and electromagnetic properties. When the goal is a significant improvement in mechanical properties, CNT content greater than 1%wt. may be necessary, which yields serious dispersion problems. The great challenge when processing a high CNT content resin is that its viscosity is significantly increased in comparison with the neat resin, preventing adequate dispersion and processing of the composite. In this work, a methodology for the dispersion of CNT in GF fabrics was developed aiming to increase the CNT content in EP/CNT/GF tri-component composites produced by resin transfer molding (RTM). The composites were characterized using tensile, flexural, Izod impact, interlaminar shear strength (ILSS), Barcol hardness testing and dynamic mechanical analysis (DMA); ultrasound inspection and attenuation of electromagnetic radiation evaluation were also carried out. The tri-component composites showed an overall maximum increase of only 10% in the mechanical properties, but displayed great potential use for attenuation of electromagnetic radiation, reaching 95% wave absorption.

A reação entre resinas epóxi e polialquileno glicóis gera um aduto de elevado peso molecular que pode ter aplicações em diferentes segmentos, tais como polímeros usados na composição base de fluidos de têmpera, viscosificantes para lubrificantes e desemulsificantes de petróleo. As condições envolvendo a formação destes adutos possuem referências limitadas na literatura aberta e basicamente envolvem um polialquileno glicol com diferentes funcionalidades, tipicamente duas hidroxilas reagindo com os grupos epóxi presentes na resina epóxi que tipicamente possui funcionalidade igual a dois, a uma temperatura ao redor de 120°C na presença de catalisador de hidróxido de potássio (KOH). O presente trabalho avaliou a formação destes adutos considerando um delineamento experimental de resolução III onde as variáveis de controle foram temperatura, velocidade de agitação do meio reacional, velocidade de adição de resina epóxi, concentração de catalisador e relação molar entre a resina epóxi e o polialquileno glicol. Ao total onze experimentos foram realizados de acordo com o planejamento experimental e incluindo triplicata para avaliação do erro experimental. Diferenças significativas nas características físico químicas dos produtos obtidos tais como viscosidade, teor de epóxi residual e de performance de desemulsificação foram encontradas. Dois produtos apresentaram gelificação. Com um bom nível de confiabilidade estatística pode-se dizer que o peso molecular ponderal médio é influenciado principalmente pelo teor de catalisador seguido da temperatura e proporção molar entre resina epóxi e polialquileno glicol nesta ordem de importância. Com menor nível de significância a conversão é influenciada positivamente com respeito ao incremento do teor de catalisador e da temperatura e pela redução na proporção molar entre resina epóxi e polialquileno glicol. Apesar de terem sido atingidos elevados níveis de conversão de resina epóxi na maioria dos experimentos, pelas analises de GPC foi observado uma grande proporção de polialquileno glicol livre residual nos produtos. Pode-se observar também uma fraca correlação estatística positiva entre a qualidade da separação petróleo-água com respeito à conversão e ao peso molecular numérico médio dos produtos. / The reaction between epoxy resins and polyalkylene glycols generates an adduct of high molecular weight that may have applications in several sectors such as polymers for metal quenchant fluids, demulsifiers and viscosifiers for lubricating oil. The conditions involving the formation of these adducts have limited references in the open literature and basically it involves a polyalkylene glycol having different functionalities, typically two hydroxyl groups reacting with the epoxy groups present in the epoxy resin with typical functionality equal to two at a temperature around 120°C and in the presence of catalyst, potassium hydroxide (KOH). This study evaluated the formation of these adducts considering a resolution III experiment design where the controllable variables were temperature, stirring speed of the reaction medium, rate of addition of epoxy resin, catalyst concentration and molar ratio between the epoxy resin and polyalkylene glycol . In total eleven experiments were carried out according to the experimental design, including three replications at the center point to evaluate the experimental error. Significant differences in chemical and physical characteristics such as viscosity, residual epoxy content and performance of demulsification were found between the synthesized materials. Two products showed gelation. With a good level of statistical reliability it can be considered that the weight average molecular weight is mainly influenced by the amount of catalyst followed by temperature and mole ratio of epoxy resin to polyalkylene glycol in this order of importance. With lower significance level conversion is influenced positively with respect to the increment of the catalyst amount and temperature and by the decrease in molar ratio of epoxy resin and polyalkylene glycol. Despite achieving high levels of conversion of epoxy resin in most of the experiments, by GPC analysis it was observed a large proportion of free residual polyalkylene glycol in the products. It can be observed also a slight positive statistical correlation between the quality of oil-water separation with respect to conversion and number average molecular weight of the products.

In this study, we evaluated the interaction of the divalent metal ion, Hg (II), with a new adsorbent material formed from three polymers, silica, epoxy resin and chitosan. This material was characterized by CHN elemental analysis, vibrational spectroscopy in the infrared, Raman spectroscopy, nuclear magnetic resonance, thermogravimetric analysis, diffuse reflectance in the UV / Vis. The characterization techniques confirm the formation of hybrid between the three polymers which give the connections from ring opening of the epoxy resin with amino groups by aminopropylated and chitosan. The vibrational spectroscopy helped to elucidate supposed modes of interaction between the Hg (II) and the primary and secondary amines and the oxygen functional groups present in the material. The material has pHpcz = 7.62. The adsorption experiments were carried out using a dosage of 10 g.L-1. The optimum pH for the removal of Hg (II) is equal to 8.0 with a percentage removal of Hg (II) equal to 98%. Kinetic studies of adsorption of Hg (II)- GMP-Sil Chit were performed at initial concentrations of Hg (II) of 3,3x10-5, 6,2x10-4, 1,5x10-3, 4,72x10-3, 6,76x10-3 e 1,66x10-2 mol.L-1 at temperatures of 30, 35, 40 and 45 ° C with equilibrium between 50 and 120 min. The fractional kinetic model was the best fit the experimental data, where kf increased with increasing temperature and nf behaved in a diversified way. Chemical analysis of heat can be obtained adsorption energies and enthalpies of interaction processes. The fractional kinetic model also fit the kinetic isotherms of energy release. The relationship between kf versus C0 enabled revealed the kinetic constant of adsorption and desorption allowing the calculation of the equilibrium constant for the temperatures of 30 and 45 ° C. The values of ΔG < 0, ΔH < 0e ΔS > 0, obtained for the interaction of Hg (II) adsorbent, defined as the process is exergonic, exothermic and spontaneous. The spontaneity of the adsorption process suggests that the new material is promising for the removal of Hg (II) in aqueous solutions. / Neste trabalho, avaliou-se o processo de interação do íon metálico divalente, Hg(II), com um novo material adsorvente formado a partir de três polímeros, a sílica, resina epóxi e a quitosana. Este material foi caracterizado por análise elementar CHN, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, espectroscopia Raman, ressonância magnética nuclear, análise termogravimétrica, reflectância difusa na região do UV/Vis. As técnicas de caracterização confirmam a formação do híbrido entre os três polímeros e que as ligações se dão a partir da abertura dos anéis epóxi da resina pelos grupos amino da aminopropilsílica e da quitosana. As técnicas de espectroscopia vibracional auxiliaram na elucidação de supostos modos de interação entre o Hg(II) e as aminas primárias e secundárias e os grupos funcionais oxigenados presentes no material. O material apresenta pHpcz = 7,62. Os experimentos de adsorção foram realizados utilizando-se a dosagem de 10 g L-1. O pH ótimo para remoção de Hg(II) é igual a 8,0 com um percentual de remoção de Hg(II) igual a 98%. Os estudos cinéticos de adsorção de Hg(II) em Sil-BPF-Chit foram realizados nas concentrações iniciais de Hg(II) de 3,3x10-5, 6,2x10-4, 1,5x10-3, 4,72x10-3, 6,76x10-3 e 1,66x10-2 mol.L-1 nas temperaturas de 30, 35 40 e 45 °C, com tempos de equilíbrio entre 50 e 120 min. O modelo cinético de fracionário foi o que melhor se ajustou os dados experimentais, onde kf aumentou com o aumento da temperatura e nf comportouse de maneira diversificada. . Através das análises calorimétricas podem-se obter as energias de adsorção e a entalpias dos processos de interação. O modelo cinético fracionário também se ajustou as isotermas cinéticas de liberação de energia. A relação entre kf versus a C0 possibilitou revelou as constante cinéticas de adsorção e dessorção permitindo o cálculo da constante de equilíbrio para as temperaturas de 30 e 45 °C. Os valores de ΔG < 0, ΔH < 0e ΔS > 0, obtidos para o processo de interação de Hg(II) no adsorvente, definem que o processo é exergônico, exotérmico e espontâneo. A espontaneidade do processo de adsorção sugere que o novo material é promissor para a remoção de Hg (II) em soluções aquosas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Epoxy resins are polymeric thermosets used for a long time in several areas of engineering. Due to its brittleness, its use is somewhat restricted and several studies are underway to improve its mechanical properties. Particulate products such as pigments have as their primary task change the color, but in many circumstances they can also improve the matrix in which they are inserted, improving is mechanical strength and protecting it against atmospheric influence. In this work we will use a particulate product which possesses on its formulation not only pigments but also reinforcement materials. This particular type of particulate material is commercially available under the fantasy name of PóXadrez and is produced by LANXESS. We chose to study the red and blue versions. The powder was analised by x-ray fluorescence and the results indicate clearly the presence of not only pigments but also reinforcement agents. The mechanical essays, such as stress and flexion, indicated a decrease of the rupture stress of both essays when compared to the pure resin. However, surprisingly, the Young modulus has increased in the flexion essays. Scanning Electron Miscroscopy analysis indicated an homogeneous incorporation of the red pigment whereas the blue pigment tended to agglomerate. Raman Spectroscopy analysis indicated that the vibrational spectrum of the epoxy resin was not changed upon introduction of the pigments. / Resina epóxi são polímeros termorrígidos há muito tempo utilizado em diversas áreas da engenharia, por possuir a propriedade de fragilidade o uso dessa resina são muito restritos, diversos estudos são realizados para melhorar as propriedades da resina. Compostos particulados são em sua em boa parte pigmentos que tem com funcionalidade dá cor e em muitas vezes melhorar a matriz em que é incorporada, dando força a película e protegendo contra agentes atmosféricos. Neste trabalho utilizaremos o composto particulado, que além de atribuir cor a matriz polimérica possui agentes de cargas na sua composição, esse compósito particulado é o pó xadrez da fabricante LANXESS na cor azul e vermelha, que é adquirido de forma comercial e analisado em fluorescência de raio X comprovando que o material adquirido não possui somente pigmentos, como também agentes de carga. Análise de ensaios mecânicos, tais como tração e flexão foram notadas decréscimo na tensão de ruptura de ambos os ensaios, mas, porém o módulo de Young aumentou nos ensaios de flexão. A microscopia eletrônica de varredura mostra uma incorporação homogênea no pigmento de cor vermelha e aglomerações no pigmento de cor azul. A espectroscopia Raman demonstrou que o pigmento não alterou as bandas de freqüência da resina epóxi. .

Polymer composites reinforced with fibers are of great interest in the automotive industry, with emphasis to epoxy resin reinforced with glass fibers However, these fibers exhibit abrasive behavior causing wear of equipment, making it susceptible to the loss of properties due to the breakdown of fibers during processing, high cost of manufacturing. In turn, the interest of companies and researchers for composite alternatives, using renewable resources, having a low cost and being biodegradable, has increased. The use of vegetable fibers in thermosetting in commercial applications has been promising, considering that they are not toxic, have low cost, are renewable sources and meet the demands of environmental preservation. In addition, the vegetable fibers are not abrasive to processing equipment and create composites with low susceptibility to loss of properties during processing. Among the wide variety of existing plant fibers, coir (coconut product), abundant in the state of Sergipe, with an average diameter of 0.25 mm and lower density than the glass fibers, it was studied as a strengthening component in the epoxy matrix (DGEBA), at the levels of 0, 10, 20 and 30% by weight, continuous and randomly oriented. These composites were tested in tension and bending and their surface examined by scanning electron microscopy (SEM). Among the properties evaluated, the increase in the level of reinforcement caused a significant increase in the tensile strength and bending modulus of the composites compared to pure resin. The microstructural observations revealed the failure mechanisms that can occur during fracture, and that the area of natural coconut fiber contributes to good adhesion with DGEBA (diglycidyl ether of bisphenol A). / Compósitos poliméricos reforçados com fibras sintéticas são de grande interesse na indústria automobilística, merecendo destaque as resinas epoxídicas reforçadas por fibras de vidro. No entanto, estas fibras apresentam comportamento abrasivo causando desgastes dos equipamentos, tornando-se susceptíveis à perda de propriedades, devido à quebra das fibras durante o processamento, alto custo de fabricação. Por sua vez, o interesse de empresas e pesquisadores por compósitos alternativos, que utilizem recursos renováveis, apresentem baixo custo e sejam biodegradáveis, tem aumentado. A utilização de fibras vegetais em termorrígidos nas aplicações comerciais tem sido promissora, tendo em vista que elas não são tóxicas, possuem baixo custo, são de fontes renováveis e atendem as novas exigências de preservação ambiental. Além disso, as fibras vegetais não são abrasivas a equipamentos de processo e geram compósitos com baixa susceptibilidade a perda de propriedades durante o processamento. Entre a grande variedade de fibras vegetais existentes, a fibra de coco (subproduto do coco), abundante no Estado de Sergipe, com diâmetro médio de 0,25 milímetros e densidade inferior a das fibras de vidro, foi estudada como componente de reforço na matriz epóxi (DGEBA),nos teores de 0, 10, 20 e 30% em peso, contínua e orientada aleatoriamente. Estes compósitos foram ensaiados em tração e flexão e sua superfície analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Dentre as propriedades avaliadas, o aumento no teor de reforço provocou um acréscimo significativo da resistência à tração e flexão e do módulo de elasticidade dos compósitos comparados com a resina pura. As observações microestruturais revelaram os mecanismos de falhas que podem ocorrer durante a fratura; e que a superfície singular da fibra de coco contribui para uma boa adesão com a DGEBA (diglicidil éter do bisfenol A).

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Cement has been used in the world, presenting a wide versatility. However, due to its chemical nature, it is subject to several types of chemical damages, especially for agents of acidic nature. With the purpose of increase its life-time, new cement slurries have been modified with the addition of specific additives. The objective of this work is to modify cement slurries with epoxy resins, which promote higher resistance of those materials in relation to acid attacks. Three cement slurries were synthesized with epoxy resins (GY, PY-1 and PY-2) and a standard slurries, which was composed by cement and water (w/c = 0,5). The syntheses were performed according to the API recommendations. After 30 days of hydration, the samples were characterized by XDR, FTIR and thermal analysis (TG and DSC). The slurries characterization has suggested the presence of low amounts of portlandita (Ca(OH)2) in the slurry with the higher content of polymerized epoxy resin. The hydration processes of the cement slurries were studied by heat-conduction microcalorimetry. The energetic and enthalpic hydration data were all exothermic in nature. It was verified that the addition of the polymers delayed the processes of hydration of the slurries, decreasing the flow of heat released as a function of the amount of added resin. The cumulative heat release curves have shown the presence of multilinearity of the kinetic processes. The hydration microcalorimetric data were well fitted to the multistep Avrami kinetic model. A kinetic study of HCl interaction with the new slurries were performed by the batch methodology at 25, 35, 45 e 55°C. The Avrami kinetic model also appears to be the most efficient in describing the kinetic isotherms. It was observed that the kinetic constants of interaction of the acid with the slurries increased with the increase of temperature and decreased as a function of the amount of resin added in the slurries. The speed of reaction of the cement slurries with HCl was determined from the kinetic parameters obtained by the Avrami model. Speed reaction in the order of 10-3 mol.g.h-1 were found for the standard slurry and of the order of 10-5 mol.g.h-1 for the slurries with the epoxy resins. In general, the analysis of the kinetic parameters indicated that increasing the resin amount in the composition of the slurries reduced the reaction speed and increased the resistance of those slurries to the acid attack. / O cimento é um dos materiais mais utilizados no mundo, apresentando uma larga versatilidade. No entanto, devido à sua natureza química, está sujeito a vários tipos de desgastes, especialmente por agentes de natureza ácida. Com a finalidade de prolongar o tempo de vida útil desse material, buscam-se novas formulações de pastas de cimento através da adição de aditivos específicos. O objetivo deste trabalho é a modificação de pastas de cimento com resinas epóxi, as quais promovem maior resistência desses materiais frente aos ataques ácidos. Foram sintetizadas três pastas de cimento com resinas epóxi (GY, PY-1 e PY-2) e uma pasta padrão, composta de cimento e água. Para preparação utilizaram-se dois tipos de resinas epóxi, uma do tipo bisfenol-A e seu endurecedor de isoforonodiamina (GY) e outra, uma combinação do bisfenol-F e do bisfenol-A com endurecedor de poliamidoamina (PY-1 e PY-2). Após 30 dias de hidratação, as amostras foram caracterizadas por DRX, FTIR e por análise térmica (TG e DSC). A caracterização das pastas sugeriu a presença de baixas quantidades de portlandita (Ca(OH)2) nas composições com maior porcentagem de resina epóxi. Os processos de hidratação das pastas de cimento foram estudados por calorimetria isotérmica. Os dados energéticos de entalpia de hidratação foram todos de natureza exotérmica. Foi verificado que a adição do polímero retardou o processo de hidratação das pastas, reduzindo o fluxo de calor liberado em função da porcentagem de resina adicionada. As curvas de liberação do fluxo de calor mostraram a presença de vários processos cinéticos distintos. Os dados de hidratação foram bem ajustados ao modelo cinético de Avrami. O estudo cinético de interação de HCl com as pastas de cimento foi realizado pelo método de batelada nas temperaturas de 25, 35, 45 e 55°C. O modelo cinético de Avrami também foi o que mais se mostrou eficiente em descrever as isotérmicas cinéticas. Foram observados que as constantes cinéticas de interação do ácido com as pastas aumentaram com o aumento da temperatura, e diminuíram em função do aumento da quantidade de polímero adicionado nas pastas. A velocidade de reação das pastas de cimento com o HCl foi estimada a partir dos parâmetros cinéticos obtidos pelo modelo de Avrami. Foram verificados valores de velocidade de reação da ordem de 10-3 mol.g.h-1 para a pasta padrão e da ordem de 10-5 mol.g.h-1 para as pastas aditivadas. Em geral, a análise dos parâmetros cinéticos indicou que o aumento da porcentagem de resina na composição das pastas reduziu a velocidade de reação e, aumentou a resistência dessas pastas ao ataque ácido.

Spheres of chitosan were prepared and crosslinked with sodium tetraborate and the epoxy resin PY-340 to obtain the hybrid materials QUIT-BORAX and QUIT-EPOXI, respectively. The hybrid QUIT-EPOXI was reacted with sodium tetraborate to obtain the hybrid QUIT-EPOXI-BORAX. The spheres of raw chitosan and the new hybrid materials were characterized by determining the pH of zero point charge, thermogravimetry, infrared absorption spectroscopy and scanning electron microscopy. Interactions processes of the dyes methylene blue (AM) and remazol Red (VR) with the hybrids were evaluated using adsorption tests in acidic and alkaline media (pH 4 and pH 10 buffered solutions, respectively) at 30 °C. In the tests of AM adsorption using AM initial concentration of 8.8 mg L-1 in pH 10 buffered solution, the AM adsorbed amounts on QUIT BORAX, QUIT-EPOXY and QUIT-EPOXY-BORAX were 1.438, 1.970 and 1.385 mg g-1, respectively. These values correspond, respectively, to 32.81%, 35.49% and 31 70%, indicating the following affinity order for AM adsorption: QUIT-EPOXY > BORAX-QUIT > QUIT-EPOXY-BORAX. In the interactions of the VR dye (initial concentration of 6.3 mg L-1, pH 4 buffered solution) with the materials, this dye was only adsorbed on the QUIT-BORAX-EPOXY material with an adsorbed amount, of 1.808 mg g-1, corresponding to 58.21% of removal of VR. It was observed that the materials have not affinity for AM in pH 4, and the VR dye was not adsorbed on the materials using pH 10 buffered solution. The best release results of the impregnated AM indicated the following dye release order: QUIT-EPOXY-BORAX (74.7%) > QUIT-BORAX (64.1%) > QUIT-BORAX (41.8%), during approximately seven days. The experiments have shown that the obtained hybrid materials can be used in the application of cationic species in carrier systems. / Esferas de quitosana foram preparadas e reticuladas com tetraborato de sódio e resina epóxi PY-340 obtendo-se os materiais híbridos QUIT-BÓRAX e QUIT-EPÓXI, respectivamente. O híbrido QUIT-EPÓXI foi tratado com tetraborato de sódio para obtenção do híbrido QUIT-EPÓXI-BÓRAX. As esferas de quitosana pura e os novos materiais híbridos obtidos foram caracterizadas por determinação do pH do ponto de carga zero, termogravimetria, espectroscopia de absorção na região do infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. Processos de interações dos corantes azul de metileno (AM) e vermelho de remazol (VR) com os materiais obtidos foram avaliados através de testes de adsorção em meio ácido e em meio alcalino (tampões pH 4 e pH 10) na temperatura de 30 °C. Nos testes de adsorção do corante AM, na concentração inicial de 8,8 mg L-1, em tampão pH 10, a quantidade adsorvida no material QUIT-BÓRAX foi de 1,438 mg g-1. Para o material QUIT-EPÓXI, a quantidade adsorvida foi de 1,970 mg g-1 e para o material QUIT-EPÓXI-BÓRAX foi encontrado um valor de 1,385 mg g-1 correspondendo a 32,81%, 35,49% e 31,70%, respectivamente, indicando que a afinidade dos materiais pelo corante AM em meio alcalino decresce na ordem: QUIT-EPÓXI > QUIT-BÓRAX > QUIT-EPÓXI-BÓRAX. Nas interações entre o corante VR (concentração inicial de 6,3 mg L-1, tampão pH 4) e os materiais obtidos observou-se que apenas o material QUIT-EPÓXI-BÓRAX adsorveu o corante aniônico, apresentando um valor de quantidade adsorvida de 1,808 mg g-1, correspondendo a 58,21% de remoção do corante. Os materiais não tiveram afinidade pelo corante AM em tampão pH 4, nem pelo corante VR em tampão pH 10. Os melhores resultados dos testes de liberação do corante AM impregnado nos três materiais indicaram que o percentual de liberação decresce na ordem: QUIT-EPÓXI-BÓRAX (74,7%) > QUIT-BÓRAX (64,1%) > QUIT-BÓRAX (41,8%), durante um período de aproximadamente sete dias. Os experimentos realizados mostraram que os materiais híbridos obtidos podem ser utilizados para aplicação de espécies químicas de natureza catiônica em sistemas carreadores.

A importância dos sistema epoxídicos (SE) origina-se da sua versatilidade e potencial de uso. Dependendo das propriedades físicas e químicas dos agentes de cura (AC) e das condições em que a cura foi processada, será possível obter um material final com propriedades variáveis quanto as resistência química, mecânica, térmica, etc. A compreensão do mecanismo de cura é essencial para estabelecer a relação entre a estrutura do material e suas propriedades e assim otimizar as condições de utilização quer sejam como material adesivo, revestimento ou matriz em compósitos. Assim, fica evidente a importância da caracterização e identificação dos agentes de cura nos sistemas epoxídicos. Portanto, sistemas epoxídicos (SE) a base de resina (EP) diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA) curados com 9 agentes de cura (AC) foram manufaturados. A caracterização destes SE, EP e AC foi feita por calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), análise termogravimétrica (TG) e acoplamento TG/FT-IR. As condições de cura dos SE foi determinada por DSC. As alterações espectrométricas FT-IR ocorridas durante a reação de cura de determinados sistemas foram avaliadas nas regiões do infravermelho médio (MIR) e próximo (NIR). A temperatura de decomposição dos SE foi determinada por TG, e essa temperatura foi utilizada na identificação dos AC nos respectivos SE por pirólise controlada FT-IR (CONTROLPIR/FT-IR). A análise de produtos líquidos de decomposição dos SE e AC foi feita por CONTROLPIR/FT-IR e dos gasosos por TG/FT-IR. A avaliação de propriedades de impacto (método Charpy), microscopia após impacto, vibração, e dinâmico-mecânicas (DMA) foi feita para dois SE. Os resultados encontrados no ensaio de Vibração e DMA (módulo de armazenagem, módulo de perda e fator de amortecimento) apresentaram dados semelhantes. Dos resultados obtidos nesta Dissertação, foi verificado que a metodologia NIR evidencia melhor as alterações espectrométricas ocorridas durante a cura dos sistemas, e que a metodologia desenvolvida, CONTROLPIR/TG/FT-IR, permite a detecção de AC, mesmo nos SE em que este componente esteja presente em menor teor, relativamente, a outros AC utilizados. A determinação das propriedades de impacto de dois SE, contendo grupos amida e/ou amina, mostrou que a estrutura química dos AC utilizados e a formação de ligação cruzadas são os fatores preponderantes na avaliação dos diferentes resultados encontrados, que foram confirmados pela análise por DMA.