Este trabalho constitui-se do estudo da cinética e termodinâmica da reação de cura de um sistema bi-epoxi ( Araldit F + anidrido ftálico + trietilamina utilizando a Análise Térmica. através da técnica do DSC. o sistema foi analisado segundo métodos não-isotérmicos com a finalidade de verificar os efeitos da concentração da trietilamina bem como o da velocidade de aquecimento. Os métodos utilizados foram o da regressão multi-linear31, de freeman-carrol de Kissinger 49,50 e de. Osawa51. Os resultados obtidos demonstraram Que a reação de polimerização-reticulação do sistema segue a equação de Arrhenius, indicando um processo aproximadamente de primeira ordem (1. 5 l em relação a amina, e que os valores da energia de ativação sofrem um aumento com a adição da amina ao meio reacional. Comparando-se o estudo!54 realizado anteriormente Araldit F + anidrido succínico + trietilaminal no Laboratório de Instrumentação e Dinâmica Molecular, deste Instituto, e o sistema em estudo ( Araldit F + anidrido ftálico + trietilamina ), verifica- se um comportamento cinético termodinâmico similar com diferenciação nos valores da energia de ativação e no fator pré-exponencial. sem diferenças nos valores da ordem de reação. A presença da amina causa um aumento considerável nos valores da energia de ativação nos dois sistemas. Este aumento da energia de ativação nos leva a considerar a amina como iniciador no processo de polimerização e não como um catalisador como comumente é considerada. / This work includes the Kinetic and Thermodynamical study by Thermal Analvsis, using DSC technics, of the cure reaction: Araldite F + Phtalic Anhydride + Triethylamine. The system was analysed by non-isothermal methods with the purpose to study the effects Df triethylamine concentration. as well the rate Df heating. The theoretical - mathematical treatment used here 31 was according to the multi linear regressl.on 43 Freeman-Carrol, kissinger 49,50 an d Osawa 51 techniques. The results demonstrated that the polymerization network-formation reaction Df the system studied followed the Arrhenius equation, indicating approximately a first order process (1.5) with refference to amine. The values Df the Activation Energy increased with addition of amine to reactional medium. The system studied in this work (Araldite F + Phtalic Anhydride + Triethylamine represents a Kinetic and Thermodynamical behaviour similar to the behaviour of the reaction system (Araldite F + Succinic Anhydride + Triethylamine) studied,4 before. We observed different values of Activation Energy as well as Pre-Exponencial Factor, but same reaction order for the two differents svstems. The amine addition leads to a remarkable increase Df the Activation Energv in the two systems. This increase in Activation Energy permited us to consider the amine as initiator Df the polymer-ization process, but not as catalvst as it is usuallv considerated.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-01-24Bitstream added on 2014-06-13T19:52:29Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_cem_me_guara.pdf: 1067916 bytes, checksum: 304fc3131d37ab34b15724649897cab7 (MD5) / Os compósitos compreendem uma classe de material de grande importância industrial. Compósitos carbono/epóxi apresentam inúmeras vantagens em comparação aos materiais convencionais, possibilitando projetos complexos, mais leves e de elevada resistência à corrosão e à fadiga. Contudo, sua baixa resistência a carregamentos transversais requer avaliação do comportamento do material, como consequência de impacto de objetos. O foco deste trabalho foi estudar a resposta ao impacto, caracterizada como tolerância ao dano, em compósito carbono/epóxi processado via Moldagem por Transferência de Resina (RTM). Foram analisadas as propriedades do compósito carbono/epóxi obtido e a degradação de suas propriedades após impacto. Neste trabalho, foi realizada a seleção da resina epóxi e do tecido de fibra de carbono, bem como seu arranjo, a fração volumétrica e o controle dos parâmetros de injeção e de cura. A caracterização do compósito foi realizada por microscopia de inspeção acústica CScan. O estudo da tolerância ao dano foi realizado utilizando corpos de provas impactados em dois níveis de energia, conforme norma ASTM D 7136M e a sua resistência à compressão residual, conforme norma ASTM D 7137M, foi avaliada em comparação com a resistência à compressão do compósito isento de defeitos, conforme norma ASTM D6641M. Os resultados mostram redução na resistência à compressão de aproximadamente 50% e energias absorvidas a 20 J e 30 J respectivamente, de 0,51 J/cm2 e 0,58 J/cm2 para o laminado 1 e de 0,37 J/cm2 e 0,90 J/cm2 para o laminado 2 / Composites comprise a material class of high industrial importance. Carbon/epoxy composites offer a wide amount of advantages in comparison with traditional materials, enabling complex projects, lighter and with high corrosion and fatigue resistance. However, the low transverse load resistance characteristic requires an evaluation of material behavior, as a consequence of impact occurrence. The work focus was study the damage response, defined as damage tolerance, in a carbon/epoxy composite processed by Resin Transfer Moulding (RTM). It was analyzed carbon/epoxy composite properties obtained and properties degradation after impact test. In this work were done the selection of epoxy resin and reinforcement, further the lay-up of carbon fabric, volumetric fraction and injection and curing parameters control. The composite assessment was done by acoustic microscopy inspection C-Scan. The damage tolerance study was done using impacted coupons with two energy levels, in accordance to ASTM D 7136M standard, and the residual compression resistance, in accordance to ASTM D 7137M standard, was evaluated in comparison with compression resistance in a composite without damage in accordance to ASTM D 6641M standard. Results show compressive resistance reduction about 50% and absorbed energy to 20 J and 30 J respectively, of 0,51 J/cm2 and 0,58 J/cm2 for the laminate 1 and 0,37 J/cm2 and 0,90 J/cm2 for the laminate 2

Um dos sistemas de proteção de substratos metálicos mais comumente empregado na indústria é o de tintas. Os fatores favoráveis à utilização das tintas em pó incluem a não utilização de solventes, facilidades de processamento/aplicação e possibilidade de reaproveitamento do material que não aderiu na superfície da peça. As características térmicas, mecânicas e químicas da tinta são influenciadas principalmente pelo tipo de resina utilizada. As tintas em pó híbridas (epóxi/poliéster) visam conciliar a característica de resistência ao intemperismo e ação dos raios UV com as características de resistência química e mecânica. Nas tintas em pó podem ser adicionados nanocargas que tem por finalidade melhorar as propriedades térmicas, mecânicas e químicas dos revestimentos. Outra característica das nanocargas é o baixo custo financeiro, decorrente da utilização de uma menor quantidade de carga, com elevado nível de desempenho. Dentre as nanocargas utilizadas, pode-se citar a mica muscovita e a montmorilonita 30B (MMT 30B) que, quando incorporadas às tintas, mesmo em baixas concentrações, apresentam propriedades de barreira superiores que às cargas convencionais. Este trabalho tem por objetivo desenvolver e caracterizar uma tinta em pó híbrida contendo diferentes teores de mica muscovita e MMT 30B. Os argilominerais foram incorporados numa formulação padrão de tinta em pó híbrida nas proporções de 2, 4 e 6% (m/m), separadamente. Antes da aplicação da tinta, os substratos metálicos foram submetidos a um pré-tratamento de fosfatização com fosfato de zinco. Após isso, a tinta em pó foi aplicada em painéis com dimensões de 70 x 120 x 0,65 mm de aço carbono AISI 1010 através de pulverização eletrostática. Os argilominerais, a tinta em pó e o revestimento foram analisados empregando diferentes técnicas de caracterização, tais como análise granulométrica, análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEVFEG). O efeito da incorporação dos argilominerais nas propriedades físicas e de proteção à corrosão das tintas foi avaliado com ensaios de medida de brilho, aderência, flexibilidade, resistência ao impacto, impedância eletroquímica (EIE), exposição à névoa salina (NS) e ensaio de chama. Para todas as tintas contendo argilominerais foi constatado o aumento da dureza superficial e a redução de brilho com o aumento do teor do argilomineral, sendo este efeito mais pronunciado com a adição de 6% (m/m) de MMT 30B. A aderência da tinta ao substrato não foi alterada pela presença dos argilominerais. As tintas contendo mica muscovita apresentaram melhores resultados nos ensaios de resistência ao impacto e de flexibilidade quando comparados as tintas contendo MMT 30B, nas concentrações testadas. A amostra TH/6/MICA apresentou melhor resultado no ensaio de impedância eletroquímica em relação aos outros sistemas estudados. No ensaio de névoa salina todas as amostras apresentaram elevada proteção à corrosão. Não foram observados bolhas ou pontos de corrosão na superfície de nenhuma das amostras. Porém, no ensaio subsequente de migração subcutânea, a amostra TH/2/MMT 30B foi a que apresentou maior desplacamento. No ensaio de chama, as tintas com incorporação de mica muscovita apresentaram melhores resultados que as tintas com MMT 30B. Após a análise de todos os ensaios, conclui-se que a adição de mica muscovita na proporção de 4% resultou em uma tinta com melhores propriedades térmicas, mecânicas e químicas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-06-20T18:52:21Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Natanael Relosi.pdf: 12806476 bytes, checksum: ebcfd4e992e53e3683c5ce7a0245866c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-20T18:52:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Natanael Relosi.pdf: 12806476 bytes, checksum: ebcfd4e992e53e3683c5ce7a0245866c (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / One of metallic substrates protection systems most commonly used in the industry is the paint. Factors favorable to the use of powder coatings include non-use of solvents, processing facilities/application and the possibility of reuse of material that did not adhere to the surface of the pieces. The thermal, mechanical and chemical characteristics of the obtained paint are influenced principally by the type of resin used. Hybrid (epoxy/polyester) powder coatings aimed at reconciling the weathering resistance characteristic and action of UV rays with the chemical resistance and mechanical characteristics. In the powder coatings can be added nanofillers which aims to improve the thermal, mechanical and chemical coatings. Another feature of nanofillers is the low financial cost resulting from the use of a lesser amount of filler, with a high level of performance. Among the nanofiller used, it can be cited muscovite mica and montmorillonite 30B (MMT 30B) that, when incorporated into the coatings, even at low concentrations, have higher barrier properties than conventional fillers. This work aims to develop and characterize a hybrid powder coating containing different amounts of muscovite mica and MMT 30B. Clayminerals have been incorporated in a standard formulation hybrid powder coatings in proportions of 2, 4 and 6% (w/w). Before applying the coating, the metal substrates were subjected to a pretreatment phosphating with zinc phosphate. After this, the powder paint was applied to panels with dimensions 70 x 120 x 0.65 mm carbon steel AISI 1010 through electrostatic spraying. The clayminerals, the powder paint and coating were analyzed using various characterization techniques, such as particle size analysis, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy in Fourier transform (FTIR) and scanning electron microscopy for field emission (SEM-FEG). The effect of the incorporation of clayminerals in the physical properties and corrosion protection of coatings was evaluated with brightness measurement tests, adhesion, flexibility, impact resistance, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), exposure to fog saline (NS) and flame test. For all coatings containing clayminerals was found to increase the surface hardness of the coating and reduced gloss with increasing clay content, this being more pronounced effect with the addition of 6% (w/w) of MMT 30B. The adhesion of the coating to the substrate was not altered by the presence of clayminerals. The coatings containing mica muscovite showed better results in impact resistance tests and flexibility when compared to coatings containing MMT 30B. The sample TH/6/MICA showed better results in the electrochemical impedance test in relation to other systems studied. In the salt spray test all samples showed high corrosion protection. There were no blistering or corrosion spots on the surface of any of the samples. However, in the subsequent test of subcutaneous migration, the sample TH/2/MMT 30B showed the greatest peeling. In the flame test, coatings with incorporation of muscovite mica showed better results than coatings with MMT 30B. After analyzing all the tests, it is concluded that the addition of muscovite mica in the proportion of 4% resulted in an paint with improved thermal, mechanical and chemical properties.

A resina epóxi é uma das matrizes mais empregadas na produção de compósitos e revestimentos. Destaca-se no grupo dos materiais termorrígidos devido à facilidade de processamento, suas propriedades mecânicas e à estabilidade térmica. Propriedades como resistência à temperatura e flexibilidade têm sido sistematicamente modificadas pelo uso de diferentes materiais, como argilominerais e, mais recentemente, oligômeros poliédricos de silsesquioxano – POSS, aplicados em matrizes epóxi. Os oligômeros poliédricos de silsesquioxano (POSS) usados na preparação de nanocompósitos termorrígidos têm sido estudados na obtenção de materiais híbridos capazes de suportar temperaturas mais elevadas, promover aumento de propriedades mecânicas e melhorar propriedades de superfície como, por exemplo, a hidrofobicidade do polímero. Os grupos funcionais mais comuns utilizados na preparação de nanocompósitos com resina epóxi são aminas, álcoois e grupos epóxi. A funcionalidade da nanogaiola é importante, uma vez que um termorrígido formado por uma microestrutura reticulada apresente uma microestrutura tridimensional que pode interagir em qualquer direção formando ligações ou interagindo na interface das gaiolas inseridas. Nesse contexto, foi avaliado a influência da adição de três diferentes oligômeros poliédricos de silsesquioxano – POSS (Glicidilisobutil-POSS, Triglicidilisobutil-POSS e Glicidil-POSS), em duas diferentes concentrações 2,5% e 5% (m/m), em resina epoxídica, no comportamento morfológico, mecânico e eletroquímico quando aplicados em aço de baixa liga. Com adição de POSS à resina epóxi, observou-se um aumento na rugosidade e hidrofobicidade do revestimento, além de se obter uma maior resistência à termoxidação e um aumento nos valores de temperatura de transição vítrea do material em comparação com a amostra de resina epóxi. Dentre os sistemas estudados, a amostra contendo Glicidilisobutil-POSS (POSSmono) apresentou os melhores resultados em relação à resistência à corrosão, promovendo um aumento nos valores de ângulo de contato e na impedância eletroquímica. No quesito dispersão na matriz polimérica, o Glicidil-POSS (POSSocta) apresentou uma dispersão ineficiente com a formação de aglomerados, o que hipoteticamente influenciou no seu baixo desempenho no comportamento eletroquímico em relação aos demais sistemas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-07-05T14:13:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marielen Longhi.pdf: 4767210 bytes, checksum: 8b9878a37cbc71de5a4cf9d89a1553a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-05T14:13:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marielen Longhi.pdf: 4767210 bytes, checksum: 8b9878a37cbc71de5a4cf9d89a1553a5 (MD5) Previous issue date: 2016-07-05 / The epoxy resin is one of the matrices most used in manufacturing composites and coatings. It is highlighted in the group of thermosetting materials due to good processability, mechanic behavior and thermal stability. Properties as thermal resistance and flexibility have been systematically modified by the use of different materials, as clays and, more recently, polyhedral oligomeric silsesquioxanes – POSS, applied in epoxy matrices. The polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) in thermosetting nanocomposites have been studied in hybrid materials able to support higher temperatures, promoting increase of mechanic properties and improving surface properties such as, for example, the hydrophobicity of the polymer. The most common functional groups used to preparing nanocomposites with epoxy resin are amines, alcohols and epoxy groups. The nanocage functionality is important, once a thermosetting formed by a reticulated microstructure presents a three-dimensional microstructure that can interact in any direction, making bonds or interacting on the interface of the inserted cages. In this context, it was evaluated the influence of three different polyhedral oligomeric silsesquioxanes – POSS (Glycidylisobutyl-POSS, Triglycidylisobutyl-POSS and Glycidyl-POSS), at two different contents 2.5% and 5% (w/w), in epoxy resin, in the morphological, mechanic and electrochemical behavior when applied on low alloy steel. Adding POSS in the epoxy resin, it was observed an increase in roughness and hydrophobicity of the coating. Moreover, it was reached a higher thermal oxidation resistance and an increase in the values of glass transition temperature of the material, regarding the epoxy resin sample. Among the studied systems, the sample containing Glycidylisobutyl-POSS (POSSmono) showed the best results, regarding the corrosion resistance. The addition of POSSmono in the epoxy resin promoted an increase of contact angle and electrochemical impedance values. Regarding the dispersion in the polymeric matrix, the Glycidyl-POSS (POSSocta) presented an inefficient dispersion, with formation of agglomerates, which hypothetically influenced in its low performance in the electrochemical behavior, regarding the other systems.

Este trabalho constitui-se do estudo da cinética e termodinâmica da reação de cura de um sistema bi-epoxi ( Araldit F + anidrido ftálico + trietilamina utilizando a Análise Térmica. através da técnica do DSC. o sistema foi analisado segundo métodos não-isotérmicos com a finalidade de verificar os efeitos da concentração da trietilamina bem como o da velocidade de aquecimento. Os métodos utilizados foram o da regressão multi-linear31, de freeman-carrol de Kissinger 49,50 e de. Osawa51. Os resultados obtidos demonstraram Que a reação de polimerização-reticulação do sistema segue a equação de Arrhenius, indicando um processo aproximadamente de primeira ordem (1. 5 l em relação a amina, e que os valores da energia de ativação sofrem um aumento com a adição da amina ao meio reacional. Comparando-se o estudo!54 realizado anteriormente Araldit F + anidrido succínico + trietilaminal no Laboratório de Instrumentação e Dinâmica Molecular, deste Instituto, e o sistema em estudo ( Araldit F + anidrido ftálico + trietilamina ), verifica- se um comportamento cinético termodinâmico similar com diferenciação nos valores da energia de ativação e no fator pré-exponencial. sem diferenças nos valores da ordem de reação. A presença da amina causa um aumento considerável nos valores da energia de ativação nos dois sistemas. Este aumento da energia de ativação nos leva a considerar a amina como iniciador no processo de polimerização e não como um catalisador como comumente é considerada. / This work includes the Kinetic and Thermodynamical study by Thermal Analvsis, using DSC technics, of the cure reaction: Araldite F + Phtalic Anhydride + Triethylamine. The system was analysed by non-isothermal methods with the purpose to study the effects Df triethylamine concentration. as well the rate Df heating. The theoretical - mathematical treatment used here 31 was according to the multi linear regressl.on 43 Freeman-Carrol, kissinger 49,50 an d Osawa 51 techniques. The results demonstrated that the polymerization network-formation reaction Df the system studied followed the Arrhenius equation, indicating approximately a first order process (1.5) with refference to amine. The values Df the Activation Energy increased with addition of amine to reactional medium. The system studied in this work (Araldite F + Phtalic Anhydride + Triethylamine represents a Kinetic and Thermodynamical behaviour similar to the behaviour of the reaction system (Araldite F + Succinic Anhydride + Triethylamine) studied,4 before. We observed different values of Activation Energy as well as Pre-Exponencial Factor, but same reaction order for the two differents svstems. The amine addition leads to a remarkable increase Df the Activation Energv in the two systems. This increase in Activation Energy permited us to consider the amine as initiator Df the polymer-ization process, but not as catalvst as it is usuallv considerated.

A resina epóxi é uma das matrizes mais empregadas na produção de compósitos e revestimentos. Destaca-se no grupo dos materiais termorrígidos devido à facilidade de processamento, suas propriedades mecânicas e à estabilidade térmica. Propriedades como resistência à temperatura e flexibilidade têm sido sistematicamente modificadas pelo uso de diferentes materiais, como argilominerais e, mais recentemente, oligômeros poliédricos de silsesquioxano – POSS, aplicados em matrizes epóxi. Os oligômeros poliédricos de silsesquioxano (POSS) usados na preparação de nanocompósitos termorrígidos têm sido estudados na obtenção de materiais híbridos capazes de suportar temperaturas mais elevadas, promover aumento de propriedades mecânicas e melhorar propriedades de superfície como, por exemplo, a hidrofobicidade do polímero. Os grupos funcionais mais comuns utilizados na preparação de nanocompósitos com resina epóxi são aminas, álcoois e grupos epóxi. A funcionalidade da nanogaiola é importante, uma vez que um termorrígido formado por uma microestrutura reticulada apresente uma microestrutura tridimensional que pode interagir em qualquer direção formando ligações ou interagindo na interface das gaiolas inseridas. Nesse contexto, foi avaliado a influência da adição de três diferentes oligômeros poliédricos de silsesquioxano – POSS (Glicidilisobutil-POSS, Triglicidilisobutil-POSS e Glicidil-POSS), em duas diferentes concentrações 2,5% e 5% (m/m), em resina epoxídica, no comportamento morfológico, mecânico e eletroquímico quando aplicados em aço de baixa liga. Com adição de POSS à resina epóxi, observou-se um aumento na rugosidade e hidrofobicidade do revestimento, além de se obter uma maior resistência à termoxidação e um aumento nos valores de temperatura de transição vítrea do material em comparação com a amostra de resina epóxi. Dentre os sistemas estudados, a amostra contendo Glicidilisobutil-POSS (POSSmono) apresentou os melhores resultados em relação à resistência à corrosão, promovendo um aumento nos valores de ângulo de contato e na impedância eletroquímica. No quesito dispersão na matriz polimérica, o Glicidil-POSS (POSSocta) apresentou uma dispersão ineficiente com a formação de aglomerados, o que hipoteticamente influenciou no seu baixo desempenho no comportamento eletroquímico em relação aos demais sistemas. / The epoxy resin is one of the matrices most used in manufacturing composites and coatings. It is highlighted in the group of thermosetting materials due to good processability, mechanic behavior and thermal stability. Properties as thermal resistance and flexibility have been systematically modified by the use of different materials, as clays and, more recently, polyhedral oligomeric silsesquioxanes – POSS, applied in epoxy matrices. The polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) in thermosetting nanocomposites have been studied in hybrid materials able to support higher temperatures, promoting increase of mechanic properties and improving surface properties such as, for example, the hydrophobicity of the polymer. The most common functional groups used to preparing nanocomposites with epoxy resin are amines, alcohols and epoxy groups. The nanocage functionality is important, once a thermosetting formed by a reticulated microstructure presents a three-dimensional microstructure that can interact in any direction, making bonds or interacting on the interface of the inserted cages. In this context, it was evaluated the influence of three different polyhedral oligomeric silsesquioxanes – POSS (Glycidylisobutyl-POSS, Triglycidylisobutyl-POSS and Glycidyl-POSS), at two different contents 2.5% and 5% (w/w), in epoxy resin, in the morphological, mechanic and electrochemical behavior when applied on low alloy steel. Adding POSS in the epoxy resin, it was observed an increase in roughness and hydrophobicity of the coating. Moreover, it was reached a higher thermal oxidation resistance and an increase in the values of glass transition temperature of the material, regarding the epoxy resin sample. Among the studied systems, the sample containing Glycidylisobutyl-POSS (POSSmono) showed the best results, regarding the corrosion resistance. The addition of POSSmono in the epoxy resin promoted an increase of contact angle and electrochemical impedance values. Regarding the dispersion in the polymeric matrix, the Glycidyl-POSS (POSSocta) presented an inefficient dispersion, with formation of agglomerates, which hypothetically influenced in its low performance in the electrochemical behavior, regarding the other systems.

Um dos sistemas de proteção de substratos metálicos mais comumente empregado na indústria é o de tintas. Os fatores favoráveis à utilização das tintas em pó incluem a não utilização de solventes, facilidades de processamento/aplicação e possibilidade de reaproveitamento do material que não aderiu na superfície da peça. As características térmicas, mecânicas e químicas da tinta são influenciadas principalmente pelo tipo de resina utilizada. As tintas em pó híbridas (epóxi/poliéster) visam conciliar a característica de resistência ao intemperismo e ação dos raios UV com as características de resistência química e mecânica. Nas tintas em pó podem ser adicionados nanocargas que tem por finalidade melhorar as propriedades térmicas, mecânicas e químicas dos revestimentos. Outra característica das nanocargas é o baixo custo financeiro, decorrente da utilização de uma menor quantidade de carga, com elevado nível de desempenho. Dentre as nanocargas utilizadas, pode-se citar a mica muscovita e a montmorilonita 30B (MMT 30B) que, quando incorporadas às tintas, mesmo em baixas concentrações, apresentam propriedades de barreira superiores que às cargas convencionais. Este trabalho tem por objetivo desenvolver e caracterizar uma tinta em pó híbrida contendo diferentes teores de mica muscovita e MMT 30B. Os argilominerais foram incorporados numa formulação padrão de tinta em pó híbrida nas proporções de 2, 4 e 6% (m/m), separadamente. Antes da aplicação da tinta, os substratos metálicos foram submetidos a um pré-tratamento de fosfatização com fosfato de zinco. Após isso, a tinta em pó foi aplicada em painéis com dimensões de 70 x 120 x 0,65 mm de aço carbono AISI 1010 através de pulverização eletrostática. Os argilominerais, a tinta em pó e o revestimento foram analisados empregando diferentes técnicas de caracterização, tais como análise granulométrica, análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEVFEG). O efeito da incorporação dos argilominerais nas propriedades físicas e de proteção à corrosão das tintas foi avaliado com ensaios de medida de brilho, aderência, flexibilidade, resistência ao impacto, impedância eletroquímica (EIE), exposição à névoa salina (NS) e ensaio de chama. Para todas as tintas contendo argilominerais foi constatado o aumento da dureza superficial e a redução de brilho com o aumento do teor do argilomineral, sendo este efeito mais pronunciado com a adição de 6% (m/m) de MMT 30B. A aderência da tinta ao substrato não foi alterada pela presença dos argilominerais. As tintas contendo mica muscovita apresentaram melhores resultados nos ensaios de resistência ao impacto e de flexibilidade quando comparados as tintas contendo MMT 30B, nas concentrações testadas. A amostra TH/6/MICA apresentou melhor resultado no ensaio de impedância eletroquímica em relação aos outros sistemas estudados. No ensaio de névoa salina todas as amostras apresentaram elevada proteção à corrosão. Não foram observados bolhas ou pontos de corrosão na superfície de nenhuma das amostras. Porém, no ensaio subsequente de migração subcutânea, a amostra TH/2/MMT 30B foi a que apresentou maior desplacamento. No ensaio de chama, as tintas com incorporação de mica muscovita apresentaram melhores resultados que as tintas com MMT 30B. Após a análise de todos os ensaios, conclui-se que a adição de mica muscovita na proporção de 4% resultou em uma tinta com melhores propriedades térmicas, mecânicas e químicas. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / One of metallic substrates protection systems most commonly used in the industry is the paint. Factors favorable to the use of powder coatings include non-use of solvents, processing facilities/application and the possibility of reuse of material that did not adhere to the surface of the pieces. The thermal, mechanical and chemical characteristics of the obtained paint are influenced principally by the type of resin used. Hybrid (epoxy/polyester) powder coatings aimed at reconciling the weathering resistance characteristic and action of UV rays with the chemical resistance and mechanical characteristics. In the powder coatings can be added nanofillers which aims to improve the thermal, mechanical and chemical coatings. Another feature of nanofillers is the low financial cost resulting from the use of a lesser amount of filler, with a high level of performance. Among the nanofiller used, it can be cited muscovite mica and montmorillonite 30B (MMT 30B) that, when incorporated into the coatings, even at low concentrations, have higher barrier properties than conventional fillers. This work aims to develop and characterize a hybrid powder coating containing different amounts of muscovite mica and MMT 30B. Clayminerals have been incorporated in a standard formulation hybrid powder coatings in proportions of 2, 4 and 6% (w/w). Before applying the coating, the metal substrates were subjected to a pretreatment phosphating with zinc phosphate. After this, the powder paint was applied to panels with dimensions 70 x 120 x 0.65 mm carbon steel AISI 1010 through electrostatic spraying. The clayminerals, the powder paint and coating were analyzed using various characterization techniques, such as particle size analysis, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy in Fourier transform (FTIR) and scanning electron microscopy for field emission (SEM-FEG). The effect of the incorporation of clayminerals in the physical properties and corrosion protection of coatings was evaluated with brightness measurement tests, adhesion, flexibility, impact resistance, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), exposure to fog saline (NS) and flame test. For all coatings containing clayminerals was found to increase the surface hardness of the coating and reduced gloss with increasing clay content, this being more pronounced effect with the addition of 6% (w/w) of MMT 30B. The adhesion of the coating to the substrate was not altered by the presence of clayminerals. The coatings containing mica muscovite showed better results in impact resistance tests and flexibility when compared to coatings containing MMT 30B. The sample TH/6/MICA showed better results in the electrochemical impedance test in relation to other systems studied. In the salt spray test all samples showed high corrosion protection. There were no blistering or corrosion spots on the surface of any of the samples. However, in the subsequent test of subcutaneous migration, the sample TH/2/MMT 30B showed the greatest peeling. In the flame test, coatings with incorporation of muscovite mica showed better results than coatings with MMT 30B. After analyzing all the tests, it is concluded that the addition of muscovite mica in the proportion of 4% resulted in an paint with improved thermal, mechanical and chemical properties.

Naturen är en källa till en mängd komplexa molekyler som har potential att användas inom industrin. En del av dessa molekyler kan utvinnas från suberin som bland annat finns i träd och i särskilt hög grad i björknäver. Genom att lösa upp näver i natriumhydroxid kan suberin sönderdelas i mindre beståndsdelar vilka sedan kan extraheras.  En av dessa beståndsdelar är 9,10-epoxi-18-hydroxioktadekansyra (EFA), vilken har tre olika funktionella grupper: en epoxid-, en hydroxid- och en karboxylgrupp.  De tre omnämnda funktionella grupperna påvisar det breda potentiella användningsområdet för denna molekyl.  EFA skulle därmed kunna vara intressant att utnyttja i utvecklingen av nya, gröna material. Målet med detta projekt är att extrahera EFA från näver för att sedan via enzymkatalys syntetisera oligomerer med dimetyladipat (DA). Under projektet utfördes ett flertal extraktioner med varierande resultat vilket visar på metodens känslighet. Troligen har pH samt den använda näverns individuella egenskaper stor inverkan på extraktionen och dess utbyte. Den fjärde extraktionen gav 0,44 g EFA vilket innebar ett utbyte på 12%. EFA polymeriserades via enzymatisk katalys med CalB (Lipas B från Candida Antarctica) vilket gav en polymer som efter 1H-NMR-analys kunde konstateras ha en bibehållen epoxidgrupp. Genom att använda DA som ändgrupp och samtidigt reglera det stökiometriska förhållandet mellan reaktanterna, kunde polymerisationsgraden kontrolleras.  Genom MALDI-ToF-analys kunde det fastslås att det fanns en trend typisk för enzymkatalyserade polymerer i det erhållna spektrumet. Denna trend indikerade att monomeren EFA fanns kvar men även att en polymerisation ägt rum och oligomerer med polymerisationsgrader ett och två hade bildats.

Esta investigación se ha realizado en el marco del Proyecto Europeo MASTRO “Intelligent bulk MAterials for Smart TRanspOrt industries”. Se trata de un proyecto financiado por el programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea, con un presupuesto de 5.940.666,28 € para un consorcio de 16 participantes, liderado por Acciona y formado por: Acciona, ALKE SRL, Arkema France SA, Embraer Portugal SA, Superior Graphite Deutschland GMBH, Applynano Solutions S.L., Axia Innovation UG, BSRIA Limited, Centro di Ricerche Europeo di Tecnologie Design e Materiali, Centro Tecnologico das Industrias Textil e do Vestuario de Portugal, Centre Technique Industriel de la Plasturgie et des Composites, Diadgroup SRL, EMBRAER Portugal SA, Universidad de Alicante, Universita Degli Studi di Salerno, The University of Sheffield, PINOUT Solutions SL, Airholding S.A.. El proyecto comenzó en diciembre del año 2017 y ha finalizado recientemente, en agosto del 2021. El objetivo general de MASTRO es desarrollar materiales inteligentes para el sector del transporte basados en conceptos novedosos como metodologías de autodetección, deshielo y autocurado. ese pretende aumentar la seguridad de los consumidores, la vida útil de los componentes y su rendimiento, al tiempo que se reducen los costes de mantenimiento, la fabricación y las emisiones de gases de efecto invernadero durante su vida útil. Las funcionalidades de autorrespuesta abordados se basan en tres fenómenos físicos: la piezorresistividad (variación de la resistividad eléctrica de un material cuando se aplica una tensión mecánica), el efecto de la primera ley de Joule (la relación entre el calor generado en un conductor y el flujo de corriente eléctrica, la resistencia y el tiempo) y la disipación electrostática (para proteger un material de las descargas electrostáticas). La funcionalidad de los materiales inteligentes desarrollados se demostró en condiciones adecuadas a nivel de prototipo para los sectores aeroespacial, automovilístico y de infraestructuras de transporte, como los bordes de ataque de las alas de los aviones, los parachoques de los coches y los pavimentos. Los resultados del proyecto han derivado en numerosas aplicaciones en los sectores mencionados. Así, las nanotecnologías y los materiales avanzados serán la base de la próxima generación de productos de alto valor añadido, impulsando las oportunidades de mercado de la Unión Europea [1], [2]. En esta tesis se han estudiado dos matrices distintas (cemento y resina), correspondiendo con dos de las estudiadas dentro del proyecto MASTRO. Aunque es necesario realizar esfuerzos adicionales para superar algunos de los inconvenientes asociados a esta nueva tecnología, la multifuncionalidad de los materiales podría ser pronto una realidad. La multifuncionalidad suele basarse en el aumento de la conductividad eléctrica de los compuestos mediante la adición de adiciones conductores. Para los materiales en base cemento conductores multifuncionales (MCCM) entre las nuevas funciones distintas de su función estructural que este podría desarrollar están: su uso como sensor de deformación o tensión, ánodo para la extracción electroquímica de cloruros, apantallamiento de interferencias electromagnéticas y -una de las aplicaciones funcionales más prometedoras- la calefacción. Al respecto de esta última aplicación, y en particular en el campo de la ingeniería civil, la prevención de la formación de hielo (o el deshielo) de las infraestructuras civiles (aeropuertos, puentes, enlaces viales, etc.) está despertando un gran interés en diferentes empresas relacionadas con dicho campo. El presente trabajo se ha dividido en tres partes. La primera se centra en el desarrollo de la función de calefacción en MCCM con una adición híbrida carbonosa, la segunda parte se centra en los MCCM con substitución de una parte de los áridos por coque y la tercera parte se centra en resinas epoxi con la misma adición hibrida que en la primera parte de materiales carbonosos, estudiando en todos los casos la mencionada función. La primera parte del estudio de esta tesis tiene como objetivo estudiar la viabilidad de pasta de cemento conductora y hormigón conductor con una adición híbrida de nanotubos de carbono (CNT, por su nombre en inglés carbon nanotubes) y polvo de grafito (EG, por su nombre en inglés expanded graphite) como material para la calefacción, prevención de formación de hielo y deshielo en pavimentos, a partir de ensayos específicos para cada caso. Los resultados confirman que los compuestos de cemento conductor estudiados, con la adición de 1% CNT + 5% EG, exhibieron propiedades de calefacción, deshielo y prevención de la formación de hielo, al aplicar voltajes en AC y en DC constantes entre los dos extremos de cada muestra, con un consumo de energía relativamente bajo. El principal aporte de este apartado del trabajo es lograr un nivel de conductividad suficiente para el desarrollo de la función de calefacción y deshielo utilizando esta adición híbrida en hormigón, que no se ha utilizado hasta ahora, para ser aplicada en estructuras reales de hormigón. Este estudio ha sido publicado en la revista “Smart Materials and Structures”, de la Editorial IOP. El trabajo se llevó a cabo en exclusiva por el equipo de la Universidad de Alicante. El uso de materiales de desecho (como el coque de petróleo) como sustitutos del cemento o de los áridos podría reducir la huella de carbono. Con la intención de obtener un material más sostenible se ha seguido la investigación de la función de calefacción utilizando coque de petróleo como adición conductora y como sustituto de una parte de los áridos, lo que nos lleva a la segunda parte de esta tesis. En este trabajo, el uso de coque de petróleo produjo materiales multifuncionales a base de cemento con resistividades bajas (obteniendo un ahorro económico considerado a la hora de utilizar coque en lugar a otros nanomateriales carbonosos y, con toda probabilidad, una huella de carbono menor) con una buena trabajabilidad lo que hace que estos compuestos sean adecuados para la calefacción, la prevención de la formación de hielo y el deshielo, debido al efecto Joule. Este estudio ha sido presentado en el Congreso Internacional “CEMENT – BASED MATERIALS TAILORED” For a sustainable future (CBMT) que ha tenido lugar en Turquía. El trabajo se llevó a cabo por el equipo de la Universidad de Alicante en colaboración con ACCIONA. En la tercera parte de este estudio, se han incorporado CNT y EG para proporcionar conductividad eléctrica y capacidad de autocalentamiento por efecto Joule a una matriz epoxi. Los resultados muestran que la mayor relación de aspecto de los CNT contribuyó significativamente a la conductividad eléctrica de la resina epoxi en comparación con la del grafito, y, sin embargo, la morfología 2D del grafito contribuyó específicamente a incrementar la conductividad térmica. Además, la presencia de grafito mejoró la estabilidad térmica de la resina epoxi, ayudando a evitar su deformación (a mayor conductividad térmica, mayor disipación de calor), pero no contribuyó a la función de calefacción por efecto Joule. Por otro lado, se demostró la viabilidad de las resinas epoxi eléctricamente conductoras para aplicaciones de deshielo y prevención de la formación de hielo por efecto Joule. Este estudio ha sido publicado en la revista “nanomaterials”, de la Editorial MDPI. El trabajo se llevó a cabo por el equipo de la Universidad de Alicante en colaboración con Applynano Solutions S.L y con la Universita Degli Studi di Salerno. / Investigación financiada por la Comisión Europea mediante el proyecto MASTRO, programa H2020 R&I. Contrato nº 760940.

Os painéis aeronáuticos de materiais compósitos laminados podem falhar em flambagem por compressão ou por cisalhamento. Já foi demonstrado que as tensões térmicas residuais de cura podem afetar significativamente a carga de flambagem por compressão de painéis finos de carbono / epoxi, havendo configurações onde as tensões residuais térmicas aumentam a carga de flambagem e outras configurações onde elas são prejudiciais. Dessa forma, uma rotina computacional de análise estrutural foi desenvolvida em linguagem FORTRAN para projetar o painel de modo que as tensões residuais térmicas atuem de forma favorável ao aumento da carga crítica de flambagem por compressão. Efeito análogo também deve ocorrer para flambagem por cisalhamento. Entretanto, uma análise sistemática do efeito das tensões residuais térmicas na flambagem por cisalhamento ainda não existe na literatura. O problema de flambagem por cisalhamente leva a uma formulação de elementos finitos em que a matriz de rigidez geométrica não é positiva definida. Portanto, o algoritmo de interação por subespaço, usualmente utilizado em problemas de flambagem por compressão, não é adequado para o tratamento deste problema. Desta forma o presente trabalho objetivou complementar e modificar um pacote computacional de elementos finitos já existente possibilitando análises de flambagem por cisalhamento. Foram feitas análises sistemáticas do efeito das tensões residuais térmicas na carga de flambagem por cisalhamento para determinar as configurações mais favoráveis para projeto de painéis de compósito. Foi verificado que a carga crítica de flambagem por cisalhamento aumenta com a diferença entre a temperatura de trabalho (ambiente) e a temperatura de cura do material.