Zeólita sodalita híbrida foi produzida por moagem, homogeneização e aquecimento dos reagentes, incluindo diferentes organosilanos, sem a adição de solvente (água). A Zeólita sodalita híbrida foi preparada na presença de octiltrietoxisilano, 3-cloropropiltrimetoxisilano, trietoximetilsilano, hexametildissiloxano, clorotrimetilsilano e octadeciltrimetoxisilano. As zeólitas híbridas resultantes foram caracterizadas por Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier, Microscopia Eletrônica de Varredura, Difratometria de Raios X, Ângulo de Contato, Adsorção de Nitrogênio, Espectroscopia de Raios X a Baixo Ângulo, Estabilidade Térmica Dimensional e Análise Termogravimétrica. A presença de 6 % p/p de organosilano adicionado na reação não causou perturbação em termos de crescimento cristalino. Todos materiais apresentam partícula densa, esférica e uniforme, com uma leve rugosidade na superfície de acordo com as medidas de SAXS. Somente organosilano com longa cadeia alquil (C8 e C18M) gera algum caráter de hidrofobicidade. O método isento de solvente provou ser eficaz na obtenção de zeólitas com boa cristalinidade e rendimento com características hidrofóbicas. Este método de síntese mostrou ser eficiente, rápido, econômico e ambientalmente correto. A zeólita híbrida resultante foi avaliada como carga na formulação de um composto de borracha fluorada. Os compostos foram caracterizados por Ensaio de Tração, Resistência ao Rasgo, Dureza, Propriedades Reométricas, Medida de Variação de Volume em Óleo, Estabilidade Térmica Dimensional e Espectroscopia de emissão de raios X por dispersão de energia. As cargas proporcionaram boas propriedades reométricas e propriedades físicoquímicas: foi observado aumento da tensão na ruptura com efeito pronunciado com apenas 1 phr e alongamento crescente com o aumento do teor de carga adicionada. No teste de variação de volume, a adição da carga híbrida reduziu 15 % (5 phr) e 30 % (15 phr), respectivamente o inchamento. Por fim, a sodalita híbrida mostrou ter forte influência na estabilidade dimensional em baixa temperatura, mostrando a existência de uma boa compatibilidade entre a carga e matriz polimérica fluorada. / Hybrid sodalite zeolites were produced by grinding, homogenizing and heating the reactants, including different organosilanes, without the addition of solvent (water). Hybrid sodalite zeolites were produced in the presence of triethoxy(octyl)silane (C8), 3- chloropropyltrimethoxysilane, triethoxymethylsilane, hexamethyldisiloxane, octadecyltrimethoxysilane (C18M) and chlorotrimethylsilane. The resulting hybrid zeolites were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy, X-ray Diffraction, Water Contact Angle, Small-angle X-ray Scattering and Thermogravimetric Analysis. The presence of 6 wt.-% of organosilane introduced in the reaction medium caused no disturbance in terms of crystal growth. All materials presented dense, spherical and uniform particles, bearing a slight roughness on the surface according to SAXS measurements. Only organosilanes with longer alkyl chains (C8 and C18M) presented some hydrophobic character. The solvent-free method proved to be effective in getting samples with good crystallinity and yield with hydrophobic characteristics. This synthesis method was shown to be efficient, fast, economical and environmentally friendly. The resulting hybrid zeolite was evaluated as filler in the formulation of a fluorinated rubber compound. The compounds were characterized by Tensile Strength, Tear Strength, Hardness, Rheometric Properties, Fluid Resistance, Thermal Stability Dimensions and Energy Dispersive X-ray Spectrometry. The filler provided good rheometric and physico-chemical properties: It was observed an increase of the tension at the rupture with pronounced effect with only 1 phr and increasing elongation with increasing added filler content. In the volume variation test, the addition of hybrid filler reduced the swelling 15% (5 phr) and 30% (15 phr). Finally, the hybrid sodalite had strong influence on dimensional stability at low temperature, showing the existence of a good compatibility between the filler and the fluorinated polymer matrix.

Os elastômeros termoplásticos (TPE) são amplamente utilizados na sociedade atual. Alguns dos usos comuns são em utensílios domésticos e na medicina. Estas aplicações trazem à tona uma propriedade importante para estes materiais, a propriedade biocida. Esta característica pode prevenir a disseminação de doenças causadas por fungos e bactérias. Nesse sentido o objetivo deste trabalho é avaliar a influência do uso de óxidos de zinco como aditivo antimicrobiano no comportamento físico-mecânico e ação biocida em compostos TPE à base do copolímero estireno-etileno/butileno-estireno (SEBS) com polipropileno (PP), óleo e calcita visando materiais livres de ataque microbiano. Foram preparados compostos de SEBS/PP/óleo/calcita aditivados com óxido de zinco (ZnO) comercial de dois fornecedores diferentes (ZnO-Pe e ZnO-WR) nas proporções 0%, 1%, 3% e 5% em massa. Os compostos foram preparados em uma extrusora dupla rosca co-rotante com perfil de temperatura de 100°C a 190°C seguidos de moldagem por injeção. As amostras foram submetidas a dois métodos de envelhecimento térmico em estufa, com circulação de ar à 105 °C e submersos em solução de limpeza à 70 °C, ambos por 168 h. Todas as amostras, com e sem envelhecimento, foram caracterizadas por meio das suas propriedades reológicas, físicas, mecânicas, térmicas, químicas, atividade bacteriana e crescimento fúngico. Os resultados mostraram que o teor, tamanho e forma de ZnO interferem nas propriedades reológicas, físicas e biocidas dos compostos TPE. A presença de óxido de zinco também afetou as propriedades mecânicas dos compostos, com pequeno aumento da resistência à tração na ruptura e redução no módulo elástico. A adição de óxido de zinco conferiu aos compostos a propriedade bactericida, porém tornaram-se mais propícios ao desenvolvimento do fungo Aspergillus niger. Em ensaio de envelhecimento térmico em estufa por 7 dias não foi evidenciado degradação dos compostos envelhecidos, no entanto a propriedade biocida foi afetada. Em geral, os compostos com o aditivo ZnO-WR apresentaram melhores resultados que o ZnO-Pe tanto nas propriedades físico-mecânicas avaliadas quanto nas propriedades de biocida. / Thermoplastic elastomers (TPE) are widely used in society actualy. Some of the common uses are in household articles, home appliances and in medicine. These applications bring to the forefront an important property for materials, the biocidal property. This feature can prevent the spread of diseases caused by fungi and bacteria. In this sense, the objective of this work is evaluate the use of zinc oxides as an antimicrobial additive on the physical-mechanical behavior and biocidal action in TPE compounds based on copolymer styrene-etylene/butylenes-styrene (SEBS) with polypropylene (PP), oil and calcite aiming free compounds of microbial attack. In this work, SEBS/PP/oil/calcite compounds were prepared with additive commercial zinc oxide (ZnO) from different sources in proportions 0%, 1%, 3% and 5% wt. Compounds were prepared in a co-rotating twin screw extruder with a temperature range of 100°C to 190°C followed by injection molding The samples were also submitted to thermal aging in oven, with air circulation at 105 °C and in cleaning solution at 70 °C, both for 168 h. All samples, with and without aging, were characterized by their rheological, physical, mechanical, thermal, chemical, bacterial activity and fungal growth. Results showed that the content, size and shape of ZnO act in the rheological, physical and biocidal properties of TPE compounds. The presence of zinc oxide affected the mechanical properties of the compounds, with small increase in tensile strength at rupture and reduction in elastic modulus. The addition of zinc oxide conferred to compounds bactericidal property, but they became more propitious to the development of the fungus Aspergillus niger. There were not evidential of degradation on aged compounds, although biocidal properties were affected. In general, the ZnO-WR additive showed better results than ZnO-Pe in both the physicochemical properties evaluated and the biocidal properties.

Orientador: Elidiane Cipriano Rangel / Banca: Aldo Eloizo Job / Banca: Sandra Andrea Cruz / Resumo: Os elastômeros termoplásticos (TPE) têm sido bastante empregados em substituição às borrachas tradicionais, por terem custo reduzido de matéria prima, facilidade no processamento e serem recicláveis. Apresentam propriedades mecânicas semelhantes, porém quando utilizados em componentes de vedação apresentam limitada resistência à corrosão em água clorada. Assim, o desenvolvimento de tratamento superficial que não modifique as características originais, mas tornem o material mais resistente são desejáveis. Para tanto, este trabalho pretende desenvolver uma metodologia a plasma para melhorar esse quesito. O elastômero termoplástico de copoliéster (COPE) foi escolhido por ser o mais empregado em componentes de vedação. O tratamento a plasma de baixa pressão com hexafluoreto de enxofre (SF6) foi empregado visando tornar a superfície do COPE hidrofóbica através da incorporação de grupos fluorados. A implantação iônica por imersão em plasmas (IIIP) de argônio foi utilizada para criar uma camada superficial mais coesa e entrelaçada, além da possibilidade de torná-la hidrofóbica após envelhecimento. Para o tratamento com SF6, os parâmetros de excitação do plasma (12 Pa e 80 W) foram mantidos, variando-se o tempo do tratamento entre 2 e 180 minutos de modo a encontrar uma condição ótima para esse processo. Para a IIIP de Ar os parâmetros de excitação do plasma (5 Pa e 60 min) foram mantidos e a potência da radiofrequência foi variada entre 10 e 150 W. A energia de superfície e ângulo d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Thermoplastic elastomers have been widely used in substitution for conventional rubber, given that the feedstock is cheaper, easier to process and recyclable. Its mechanical properties are similar, but when applied to sealing components its resistance is limited due to the chlorine present in water, therefore, it is interesting to develop a surface treatment that do not alter the original characteristics, but make the material more robust. To achieve such result, we chose to submit the copolyester thermoplastic elastomer (COPE) to plasma. This material was naturally chosen, once it is widely used for sealing purposes in this specific industry. By using low pressure plasma with sulfur hexafluoride, we expect to alter COPEs surface by incorporating fluorine groups, thus making it hydrophobic. We also submitted the sample to a second treatment, by submersion to argon plasma, making the outer layer less defective and more entangled with aging, as observed in previous experiments. For SF6 treatment, the exiting plasma parameters (12Pa and 80W) were kept and the treatment time was varied between 2 to 180 minutes in order to find the optimal treatment time. For Argon IIIP, the plasma exciting parameters (5Pa and 60 min) were maintained, while the radio frequency variation was between 10 to 150W. Surface energy and contact angle were obtained by and automatic goniometer, through the sessile drop method ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Compósitos são materiais híbridos que resultam de associações de, pelo menos, dois tipos deferentes de materiais. O desenvolvimento da sociedade humana somente atingiu o estágio atual utilizando-se de compósitos de todo o tipo de misturas de materiais. Além disso, o desenvolvimento de compósitos com partículas cada vez menores de fase reforçante com o passar das décadas, ou precisamente, dos séculos foram as principais razões do alcance do \"estado da arte\" da ciência dos compósitos. Com relação à ciência dos compósitos, os nanocompósitos são a grande descoberta do último meio século. Seguindo tendências dos estudos na área dos compósitos, este trabalho foca obter nanocompósitos de elastômero SBR (matriz elastomérica) com argilas tratadas e não tratadas. Além disso, a avaliação de propriedades mecânicas, térmicas, reológicas, de cura, em solução e propriedades de difração de raios-X são outro alvo deste trabalho. Os compósitos foram preparados com equipamentos tradicionais de processamento de elastômeros e, depois disso, suas propriedades foram avaliadas. Considerando propriedades em difração de raios-X, somente o compósito com Cloisite 20A mostrou estrutura intercalada. Os compósitos com argilas tratadas mostraram um melhor perfil geral de propriedades, com destaque novamente para o compósito com Cloisite 20A. Todos os compósitos com argilas tratadas mostraram um menor tempo de cura. Esse comportamento se deve à presença dos sais de tratamento orgânicos dos argilominerais que modificam a densidade de ligações cruzadas e a velocidade de cura. As melhores propriedades do compósito contendo Cloisite 20A, considerando que este foi o único a demonstrar estrutura intercalada, nos permitem concluir que um nanocompósito foi obtido nesta situação. / Composites are hybrid materials which result from associations of, at least, two different kind of materials. The human society development only achieved the current stage using composites of all type of materials mixing. Besides this, the achievement of composites with smaller particles of reinforcing phases along the decades or, precisely, along centuries were the main reasons to reach the current \"state of art\" of composites science. Regarded to composites science, the nanocomposites are the major breakthrough of the last half century. Following the trends of composites science study, this work is focused on obtain nanocomposites of SBR elastomer (rubber matrix) with treated and untreated clays. In addition to this, the evaluation of mechanical, thermal, reological, rubber cure, solution stability and X-Ray diffraction properties are other main target of this work. The composites were prepared with traditional equipments of rubber processing an after the properties were measured. Considering the X-Ray diffraction properties of obtained composites, only the composite with the organoclay Cloisite 20A showed an intercalated structure. The composites containing treated clays demonstrated the better mechanical, thermal and solution stability properties, with a special highlight to the composite containing Cloisite 20A. All composites obtained with organoclays showed lower cure time. This behavior is a result of organic treatment salts of organoclays presence that is able to modify crosslink density and the cure velocity. The better properties of composite containing Cloisite 20A, considering that this composite was the only one that showed intercalated structure, enable us to conclude that a nanocomposite was obtained in this situation.

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo com o poliéster biodegradável P[3HB] (poli[R-3-hidroxibutirato]) e seu copolímero P[3HB-co-3HV] (poli[R-3-hidroxibutirato-co-3- hidroxivalerato]). Esses materiais são conhecidos por seu grande potencial de biodegradabilidade, porém sua utilização pela indústria ainda é limitada em função de seu baixo desempenho mecânico. Visando a tenacificação desses materiais, optou-se por misturá-los com os elastômeros EPDM (terpolímero de etileno-propileno-dieno) e PVB (Poli(vinil butiral)). Foram estudados quatro grupos de blendas: P[3HB]/EPDM e P[3HB-co- 3HV]/EPDM processados em misturadores internos e posteriormente prensadas em filmes; P[3HB]/EPDM e P[3HB]/PVB extrudados e posteriormente injetados. As blendas foram obtidas nas concentrações de 10, 20 e 30% em peso de elastômeros. Inicialmente, estudou-se efeito da incorporação de elastômeros na cristalinidade, estrutura cristalina, propriedades térmicas e dinâmico-mecânicas das matrizes, e o efeito do tipo de processamento utilizado. Observou-se que a adição dos elastômeros às matrizes semicristalinas aumentou a nucleação de esferulitos, resultando em um aumento da cristalinidade das mesmas. O PVB apresentou um efeito plastificante na estrutura do PHB. Os filmes apresentaram uma degradação térmica maior que as amostras injetadas, resultando em uma cristalização mais lenta e um grau de cristalinidade maior. Em um outro estudo, avaliou-se a morfologia, tensão interfacial, comportamento reológico, propriedades mecânicas e a biodegradabilidade das amostras estudadas. Foi observada uma morfologia de dispersão de gotas para todas as misturas, exceto para a mistura P[3HB]/EPDM obtida por injeção que apresentou um certo grau de co-continuidade. No caso das misturas injetadas foi visto que o fator que parece influenciar mais fortemente em sua morfologia final são as razões de viscosidade observadas entre a matriz e a fase dispersa das mesmas. A adição de elastômeros aumentou a resistência ao impacto do P[3HB], principalmente no caso da mistura P[3HB]/EPDM, o que pode estar relacionado à morfologia co-contínua observada nesta blenda. A incorporação dos elastômeros resultou em uma redução do módulo de elasticidade e da resistência à tração do P[3HB], e aumento do alongamento, principalmente no caso da mistura com PVB. Foi visto que a biodegradação do P[3HB] e P[3HB-co-3HV] aumentou com a adição de elastômeros, devido à morfologia de dispersão e a diminuição do tamanho dos esferulitos que aumentam a área interfacial para a ação das enzimas, facilitando a biodegradação. / In this work a study with the biodegradable polyester P[3HB] (poly[R-3- hydroxybutyrate]) and its copolymer P[3HB-co-3HV] (poly[R-3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate]) was conducted. These materials are known for their high biodegradability but their use is still limited because of their poor mechanical properties. In order to improve these properties it was chosen to blend these biodegradable polymers with EPDM (Ethylene propylene diene monomer) and PVB (Polyvinyl butyral). Four groups of blends were obtained: P[3HB]/EPDM and P[3HB-co-3HV]/EPDM blends were prepared using an internal mixer and then compressed molded; P[3HB]/PVB and P[3HB]/EPDM blends were prepared using an extruder and further injected. The blend concentrations ranged from 10 to 30 wt. % of the rubbery phase. Initially, the effect of rubber type on the crystallinity, the crystalline structure, thermal and dynamic-mechanical properties of the matrices and the effect of processing method to obtain the blends were investigated. The addition of elastomers on P[3HB] (and P[3HB-co- 3HV]) increases the nucleation, resulting in an increase of matrix crystallinity. PVB showed a plasticizing effect on the P[3HB] structure. Film samples showed a higher thermal degradation than injected ones, resulting in a slower crystallization and higher crystallinity. The morphology, interfacial tension, rheological behavior, mechanical properties (tensile and impact) and biodegradability of samples were also studied. A droplet dispersion morphology type was obtained for all the blends except for P[3HB]/EPDM injected samples which presented some extent of degree of continuity. The experimental results indicated that the final morphology observed for the blends was controlled by the viscosity ratio between the matrix and dispersed phase. Elastomer addition increased P[3HB] impact strength mainly for P[3HB]/EPDM blends, probably due to its co-continuous morphology. Moreover, elastomer incorporation resulted in a decrease of P[3HB] elastic moduli and tensile strength and increase of elongation of break, mainly for P[3HB]/PVB blends. It was observed that P[3HB] and P[3HB-co-3HV] biodegradation increased with elastomer addition due to the droplet dispersion morphology and decrease of spherulites size witch causes an increase of interfacial area for enzymes, facilitating biodegradation.

Zeólita sodalita híbrida foi produzida por moagem, homogeneização e aquecimento dos reagentes, incluindo diferentes organosilanos, sem a adição de solvente (água). A Zeólita sodalita híbrida foi preparada na presença de octiltrietoxisilano, 3-cloropropiltrimetoxisilano, trietoximetilsilano, hexametildissiloxano, clorotrimetilsilano e octadeciltrimetoxisilano. As zeólitas híbridas resultantes foram caracterizadas por Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier, Microscopia Eletrônica de Varredura, Difratometria de Raios X, Ângulo de Contato, Adsorção de Nitrogênio, Espectroscopia de Raios X a Baixo Ângulo, Estabilidade Térmica Dimensional e Análise Termogravimétrica. A presença de 6 % p/p de organosilano adicionado na reação não causou perturbação em termos de crescimento cristalino. Todos materiais apresentam partícula densa, esférica e uniforme, com uma leve rugosidade na superfície de acordo com as medidas de SAXS. Somente organosilano com longa cadeia alquil (C8 e C18M) gera algum caráter de hidrofobicidade. O método isento de solvente provou ser eficaz na obtenção de zeólitas com boa cristalinidade e rendimento com características hidrofóbicas. Este método de síntese mostrou ser eficiente, rápido, econômico e ambientalmente correto. A zeólita híbrida resultante foi avaliada como carga na formulação de um composto de borracha fluorada. Os compostos foram caracterizados por Ensaio de Tração, Resistência ao Rasgo, Dureza, Propriedades Reométricas, Medida de Variação de Volume em Óleo, Estabilidade Térmica Dimensional e Espectroscopia de emissão de raios X por dispersão de energia. As cargas proporcionaram boas propriedades reométricas e propriedades físicoquímicas: foi observado aumento da tensão na ruptura com efeito pronunciado com apenas 1 phr e alongamento crescente com o aumento do teor de carga adicionada. No teste de variação de volume, a adição da carga híbrida reduziu 15 % (5 phr) e 30 % (15 phr), respectivamente o inchamento. Por fim, a sodalita híbrida mostrou ter forte influência na estabilidade dimensional em baixa temperatura, mostrando a existência de uma boa compatibilidade entre a carga e matriz polimérica fluorada. / Hybrid sodalite zeolites were produced by grinding, homogenizing and heating the reactants, including different organosilanes, without the addition of solvent (water). Hybrid sodalite zeolites were produced in the presence of triethoxy(octyl)silane (C8), 3- chloropropyltrimethoxysilane, triethoxymethylsilane, hexamethyldisiloxane, octadecyltrimethoxysilane (C18M) and chlorotrimethylsilane. The resulting hybrid zeolites were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy, X-ray Diffraction, Water Contact Angle, Small-angle X-ray Scattering and Thermogravimetric Analysis. The presence of 6 wt.-% of organosilane introduced in the reaction medium caused no disturbance in terms of crystal growth. All materials presented dense, spherical and uniform particles, bearing a slight roughness on the surface according to SAXS measurements. Only organosilanes with longer alkyl chains (C8 and C18M) presented some hydrophobic character. The solvent-free method proved to be effective in getting samples with good crystallinity and yield with hydrophobic characteristics. This synthesis method was shown to be efficient, fast, economical and environmentally friendly. The resulting hybrid zeolite was evaluated as filler in the formulation of a fluorinated rubber compound. The compounds were characterized by Tensile Strength, Tear Strength, Hardness, Rheometric Properties, Fluid Resistance, Thermal Stability Dimensions and Energy Dispersive X-ray Spectrometry. The filler provided good rheometric and physico-chemical properties: It was observed an increase of the tension at the rupture with pronounced effect with only 1 phr and increasing elongation with increasing added filler content. In the volume variation test, the addition of hybrid filler reduced the swelling 15% (5 phr) and 30% (15 phr). Finally, the hybrid sodalite had strong influence on dimensional stability at low temperature, showing the existence of a good compatibility between the filler and the fluorinated polymer matrix.

Materiais hiperelásticos há muito vem sendo utilizados para construir mecanismos complexos baseados nas suas excelentes características mecânicas e de vedação. O maior problema na sua utilização é determinar suas propriedades mecânicas. Uma conseqüência disso é que a maioria dos projetos envolvendo elastômeros usam métodos empíricos desenvolvidos com anos de testes laboratoriais. Este fato somado ao crescente nível de exigência por componentes modernos e eficientes requerem uma melhor compreensão das suas propriedades mecânicas. Com um conhecimento específico é possível desenvolver modelos numéricos que facilitem a faze de projetos, tornando-as mais fáceis e rápidas. Baseado nesta linha de raciocínio, a presente dissertação apresenta três diferentes estudos: O primeiro, objetivando simplificar o modelo numérico de materiais elastoméricos, desenvolveu um estudo experimental e numérico de um corpo de prova do composto NBR sob tração. Variando alguns parâmetros, tais quais, a deformação inicial e a frequencia de excitação, foram obtidos resultados que demonstraram a sua influência no sistema. Um segundo estudo objetivou discutir a importância dos ensaios experimentais na determinação das constantes constitutivas de materiais elastoméricos. Assim, fazendo mão de um software comercial, diversas curvas foram geradas e suas constantes constitutivas calculadas para o modelo de Yeoh. O terceiro estudo objetivou reproduzir numericamente um ensaio experimental dinâmico. Ao excitar um corpo de prova com uma função harmônica, uma curva de histerese foi gerada e em seguida um modelo numérico equivalente foi gerado a fim de reproduzir os resultados encontrados experimentalmente. / Hyperelastic materials have been used for long time to build certain kinds of components applied in simple or complex systems. Their sealing, damping, etc. characteristics allows their application on this purpose. The biggest problem in using this kind of material is to determine its mechanical properties. A consequence of this problem is that the majority of the projects involving elastomers use empirical methods, known with years of experience or with laboratorial tests. This fact added to the raising level of requirement of modern and efficient projects requires a better comprehension and characterization of their mechanical properties. Having this characterization is possible to develop numerical models that can make the faze of project faster and easier. With these concepts on mind, this study consists on three distinct developments: A first study, aiming simplify the element finite model of elastomeric components, it was carried out an experimental an numercial study of a piece of a NBR rubber under traction. Some parameters as inicial deformation and load frequencies were changed. With that, their results were compared with the objetive of determine the influence of this vaiables on the dampinf of the system. A second study aimed to discuss the importance of the laboratorial tests on the determination of the constitutive constants of elastomeric materials. This way, using a comercial software, several curves were generated and their constants were calculated to the Yeoh’s constitutive model. The third study aimed to reproduce on a numerical implementation, a laboratorial dynamic test. Loading harmonically a work piece on traction, a hysteresis curve were generated. Then a numerical model were created trying to reproduce this results.

Este trabalho teve como objetivo geral avaliar a influência do sistema de cura da borracha natural utilizada na fabricação de compostos elastoméricos nas propriedades mecânicas, dinâmicas e de fadiga aplicados em coxins de motor. A avaliação comparativa entre um composto de referência já utilizado comercialmente e os demais visou basicamente variar a densidade de reticulação e o tipo de ligações cruzadas através do teor de enxofre e acelerador. Foram investigados ao total nove compostos elastoméricos, sendo oito à base de enxofre e sulfenamida e um à base de peróxido. Para os compostos elastoméricos reticulados por enxofre variou-se a razão enxofre/acelerador a fim de se promover diferentes tipos de ligações cruzadas, bem como diferentes densidades de reticulação do elastômero. Os ensaios utilizados para avaliação dos compostos elastoméricos foram aqueles de maior interesse na caracterização do comportamento e característica de compostos de borracha aplicados em coxins de motor de automóveis. As propriedades mecânicas como dureza, tensão de ruptura, alongamento à ruptura, deformação permanente, etc. foram determinadas através de ensaios laboratoriais normatizados. As propriedades dinâmico-mecânicas (rigidez dinâmica, ângulo de perda, coeficiente de amortecimento, módulos e energias de armazenamento e de perda) e de fadiga foram caracterizadas através de ensaios de MTS e DMA. Os compostos de NR também foram avaliados quanto à cura (análise reológica), estabilidade térmica (ensaio de TGA), geração de calor, dureza e propriedades mecânicas antes e após envelhecimento térmico. Os resultados obtidos mostraram que a quantidade de enxofre e a variação da razão enxofre/acelerador, que determinam a densidade e o tipo de ligações cruzadas possuem forte influência nas propriedades mecânicas dos compostos elastoméricos. A resposta dinâmico-mecânica dos compostos de NR também foi muito sensível às alterações do sistema de cura dos compostos elastoméricos, bem como a resistência à fadiga destes materiais onde, por exemplo, o sistema de cura convencional apresentou melhor performance. A variação das quantidades relativas dos componentes da formulação mostrou ser parâmetro importante na performance do produto final. / The aim of this work was to evaluate the cure system influence on the mechanical and dynamic properties and the fatigue life of the natural rubber compounds applied on engine cushions. For that relative quantities of the sulphur and accelerator were varied and so the crosslinking type and density. A commercially NR compound already used for engine cushions was comparatively evaluated as a compound reference. The tests used for evaluation of the NR compounds were those of interest in the behavior characterization of rubber compounds applied on automobiles engine cushions. The mechanical properties as hardness, tensile strength, elongation at rupture, permanent deformation and so one were determined through standardized laboratorials assays. The dynamic-mechanical properties (dynamic stiffness, phase angle, damping coefficient, storage and loss modules and energies) and fatigue life had been characterized through MTS and DMA tests. The NR compounds had been also evaluated regarding their rheology (rheological analysis), thermal stability (TGA analisys), heat build up, and thermal aging effects on the hardness and mechanical properties. The gotten results had shown that the amount of sulphur and the variation of the sulphur/accelerator rate, that determine the density and crosslink type have had influence on the mechanical properties of elastomeric compounds. The dynamic-mechanic properties and the fatigue resistance of the NR composites were very dependent on the cure system of the elastomeric compounds, where the conventional cure system presented better performance. The variation of the relative components amounts showed to be an important parameter for the final product performance.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:01:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335888.pdf: 7684107 bytes, checksum: bcde2c3b76a58baffd70c875ffae66af (MD5) Previous issue date: 2015 / No presente trabalho foi realizado um estudo do comportamento dinâmico de alguns amortecedores de partículas de elastômero (EPD) com movimento vertical. Estes amortecedores compõem-se de um recipiente rígido que contêm um grande número de partículas de elastômero. Os EPDs são aderidos rigidamente à estrutura que se deseja ser controlada. Mediante ensaios foram obtidas curvas da impedância em função da frequência e da aceleração, tanto diretamente na base do EPD quanto este inserido em um sistema de 1 grau de liberdade (GDL). Quando o EPD foi submetido a acelerações perto de 1 g, as partículas adotaram um estado de fluidização, e foi evidenciado um grande amortecimento do sistema, tal como descrito na literatura. Os mecanismos de dissipação de energia aqui são devido ao atrito e colisões inelásticas das partículas. Porém, foi descoberto que o material granular se comporta como um sólido para níveis menores de 1 g de aceleração. Assim, ele possui um conjunto de modos de vibração produzidos por ondas longitudinais estacionárias. Em consequência, em cada uma das suas frequências naturais o EPD pode funcionar como um neutralizador dinâmico. Foram aplicados amortecedores EPD sintonizados a uma viga em balanço e a uma placa de aço para controlar um dos seus modos de vibração. O resultado foi que o pico da curva de mobilidade em ambos os casos foi praticamente eliminado. Além disso, foi conseguida uma elevada atenuação na maioria das frequências naturais superiores. Este tipo de amortecedor foi também aplicado a uma unidade de piso de avião e o seu desempenho foi comparado com outras técnicas de controle de vibração. Os EPDs aparecem como uma técnica de controle de vibração eficiente e econômica para este tipo de estrutura.

As propriedades mecânicas dos elastômeros termoplásticos vulcanizados, TPVs, dependem fortemente de sua morfologia, que por sua vez dependem dos polímeros primários, da composição, do sistema e processo de reticulação utilizados. A morfologia é definida durante a vulcanização dinâmica. Este trabalho estuda a influência do sistema de reticulação sobre as propriedades de TPVs a base de PA(6/66)/NBR (co-poliamida PA6/66 e borracha nitrílica) em diferentes composições (40/60, 35/65, 30/70 em massa). Peróxido de dicumila, bismaleimida, resina fenólica, um sistema acelerador/enxofre e peróxido de dicumila com dois coagentes (bismaleimida e enxofre) foram utilizados como agentes reticulantes. Os TPVs foram caracterizados quanto a sua resistência mecânica, resistência a solvente, deformação permanente à compressão, morfologia e propriedades térmicas. Todos os TPVs apresentaram propriedades superiores à blenda PA(6/66)/NBR correspondente. O sistema de cura constituído de peróxido de dicumila e bismaleimida/enxofre (DCP/BMI/enxofre) como coagentes resultou na morfologia melhor definida, e consequentemente, o TPV destacou-se por apresentar as melhores propriedades. A utilização de cargas inorgânicas, negro de fumo, N 330, ou argilas tipo montmorilonita, não trouxe benefícios aos TPVs baseados no sistema DCP/BMI/enxofre. Estes TPVs apresentaram, para as propriedades mecânicas, valores inferiores aos dos TPVs sem carga. A deformação permanente a compressão se manteve e a morfologia se apresentou cocontínua. / The mechanical properties of thermoplastic vulcanizates, TPVs, depend strongly on their morphologies, which themselves depend on the properties of the primary polymers, the composition of the TPV and the crosslink system and crosslink process. The morphology is defined during the dynamic vulcanization. This work deals with the study of the influence of crosslink systems on TPVs based on PA(6/66)/NBR (co-polyamide PA6/66 and nitrile rubber) in different compositions (40/60, 35/65, 30/70 in mass). Dicumyl peroxide, bismaleimide, phenolic resin, a sulfur-accelerated system and dicumyl peroxide with two co-agents were used as crosslinkers. TPVs were characterized by taking into account their mechanical strength, solvent resistance, compression set, morphology and thermal properties. All the TPVs exhibit better properties than the blend. The curing system constituted by dicumyl peroxide and bismaleimide/sulfur (DCP/BMI/sulfur) as co-agents resulted in a more defined morphology, and therefore the TPV exhibited the best properties. The addition of inorganic fillers as carbon black, N 330, or clay (montmorillonite), has not brought benefits to the system based on TPVs DCP/ BMI/ sulfur. The TPVs with fillers showed lower mechanical properties than the TPVs without fillers. The compression set was also the same, while a co-continous morphology could be observed in MEV analyses.