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Desenvolvimento de blendas de TPS, PCL E PLA e seus nanocompósitos com nanowhiskers de celulose de gravatá / Polymer blends of TPS, PCL and PLA and their nanocomposites reinforced by cellullose whiskers from gravatáCarmona, Vitor Brait 15 December 2015 (has links)
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Previous issue date: 2015-12-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The objective of this project was the study of polymer blends of thermoplastic starch (TPS), poly(ε-caprolactone) (PCL) and poly(lactic acid) (PLA) and the extraction of celulose nanowhisker from gravatá (Bromelia balansae) (NWCg) and macaúba (Acrocomia aculeata) (NWCm) for the development of biodegradable nanocomposites. Firstly, binary and ternary polymer blends from TPS, PCL and PLA were prepared by melt extrusion and injection molding. Blends compositions were varied by 25 %wt of each component. The results indicated immiscible systems with both reduced viscosities and mechanical properties compared to those of neat PCL and PLA. Strategies of compatibilization between TPS and PCL and PLA were evaluated by the production and test of PCLgMA and PLAgMA in the blends with 50 and 75 %wt TPS. The using of PCLgMA in TPS/PCL 50/50 and 75/25 was effective in modifying their tensile properties. The compatibilized blends presented elongation at break up to 230%, and also better dispersion and smaller domains of TPS phase. NWCg and NWCm were obtained by acid hydrolysis using H2SO4 at 45 °C, varying the hydrolysis time from 15 up to 75 min. MET analysis showed the rod-like aspect and nanometric dimensions of NWC. The higher values of aspect ratio (L/D) were find on those NWC obtained from 45 min acid hydrolysis, and their thermal stability was suitable to be incorporated in a TPS/PCL matrix. The nanocomposites were obtained from the compatibilized blend of TPS/PCL 75/25 and NWCg by melt extrusion and injection molding using different contents of NWCg. The NWCg did not interfered on thermal stability of the material. On the other hand, NWCg increased their viscosities and water absorption resistence, as well some of mechanical properties. Both tensile strength and young’s modulus were dramatically increased, respectively 80% and 5 times, with only 1,8 %wt of NWCg added. / Este trabalho teve como objetivo o estudo de blendas de amido termoplástico (TPS), poli(ε-caprolactona) (PCL) e poli(ácido lático) PLA e a extração de nanowhiskers de celulose de gravatá (Bromelia balansae) (NWCg) e de macaúba (Acrocomia aculeata) (NWCm) para o desenvolvimento de nanocompósitos biodegradáveis. Foram preparadas blendas binárias e ternárias de TPS, PCL e PLA por extrusão e moldagem por injeção variando-se em 25% (m/m) o teor dos componentes. Suas caracterizações indicaram suas imiscibilidades, com viscosidades e propriedades mecânicas reduzidas quando comparados com aquelas dos PCL e PLA puros. Foram avaliadas estratégias de compatibilização entre o TPS e o PCL e PLA, sendo obtidos e testados PCLgMA e PLAgMA em blendas com 50% e 75% (m/m) de TPS. A utilização do PCLgMA nas blendas TPS/PCL 50/50 e 75/25 foi eficiente na modificação das suas propriedades mecânicas, resultando em materiais com deformação na ruptura de até 230% sob tração, e com menores tamanhos da fase dispersa de TPS. Os NWCg e NWCm foram obtidos via hidrólise ácida utilizando H2SO4 à 45 °C, variando-se o tempo de hidrólise. Suas dimensões nanométricas e seus formatos aciculares foram evidenciados por MET. As maiores razões de aspecto (L/D) dos NWC foram obtidas quando extraídos com 45 minutos de hidrólise. Suas estabilidades térmicas apresentaram-se adequadas para incorporá-los em matrizes de TPS e PCL. A partir dos NWCg e da blenda TPS/PCL 75/25 compatibilizada, foram obtidos nanocompósitos por extrusão e moldagem por injeção com diferentes teores de NWCg. A presença dos NWCg nos nanocompósitos não interferiu nas estabilidades térmicas dos materiais. Em contrapartida, os NWCg foram capazes de aumentar as viscosidades e resistências à absorção de umidade dos nanocompósitos, e também algumas propriedades mecânicas sob tração. Com apenas 1,8% (m/m), os NWCg aumentaram em 80% a resistência à tração e em cinco vezes o módulo elástico do nanocompósito.
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Efeitos das condições de queima e densidade aparente sobre a sobrequeima em porcelanatos / The effects of firing conditions and bulk density on porcelain tilesoverfiringContartesi, Flavia 05 August 2015 (has links)
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Previous issue date: 2015-08-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The phenomenon of overfiring manifests in porcelain tiles and other
products with high degree of vitrification, as a consequence of the expansion of
gases trapped in closed pores, in the final stages of sintering. When it is not
properly controlled, it generates swelling of the pieces and then they present
dimensional problems, damages in the mechanical properties and low stain
resistance in polished products. Porcelain tiles are products with strict
requirements, water absorption ≤0.5% for glazed and ≤0.1% for technical ones,
moreover the ceramics industries, nowadays, use firing cycles increasingly
faster, which allows significant productivity increases and costs reductions.
Associate both avoiding the phenomenon of overfiring is not an easy task. The
aim of this study was to evaluate the effects of the green bulk density and the
firing curve (heating rate and soaking time at the maximum temperature) on the
characteristics of the final product and on the development of this phenomenon.
To achieve the objectives, a factorial design of experiments (DOE) was used.
The differences between the firing temperatures necessary to produce 0.5% of
water absorption and to achieve the maximum bulk density were considered to
determine the firing range before overfiring the porcelain tiles. The results
indicate that the firing range is strongly influenced by the time the samples were
kept at the maximum temperature of the firing cycle. At the same time, they also
indicate the importance of the bulk density of the green bodies as a way to
reduce the closed porosity of the fired bodies and consequently to prevent the
production of overfired porcelain tiles. / O fenômeno de sobrequeima se manifesta nos porcelanatos e nos
demais produtos de elevado grau de vitrificação, motivado pela expansão dos
gases aprisionados nos poros fechados nas etapas finais do processo de
sinterização. Quando não é convenientemente controlado, gera o inchamento
das peças e então elas apresentam problemas dimensionais, danos nas
propriedades mecânicas e baixa resistência ao manchamento em produtos
polidos.Porcelanatos são produtos com alta exigência, absorção de água
≤0,5% para os esmaltados e ≤0,1% para os técnicos, além disso, as indústrias
cerâmicas atualmente usam ciclos de queima cada vez mais rápidos, o que
permite aumento de produtividade e redução de custos. Associar ambos
evitando o fenômeno da sobrequeima não é uma tarefa fácil. O objetivo do
presente estudo foi avaliar os efeitos da densidade a verde e da curva de
queima (taxa de aquecimento e tempo de patamar na temperatura máxima)
nas características do produto final e no desenvolvimento desse fenômeno. E
para isso, utilizou-se a ferramenta estatística planejamento de experimentos
(DOE). As diferenças entre as temperaturas necessárias para atingir 0,5% de
absorção de água e para atingir a máxima densidade foram consideradas para
determinar o intervalo antes da sobrequeima. Os resultados indicam que este
intervalo é significativamente influenciado pelo tempo que as peças
permanecem na temperatura máxima do ciclo de queima. Ao mesmo tempo,
eles também indicam a importância da densidade aparente dos corpos verdes
como um meio de reduzir a porosidade fechada nos corpos queimados e,
consequentemente, prevenir a produção de porcelanatos sobrequeimados.
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Desenvolvimento de nanocompósitos de blendas PA6/ABS compatibilizadas com copolímeros funcionalizados / Development of PA6/ABS blend-based nanocomposites compatibilized with functionalized copolymersCastro, Lucas Daniel Chiba de 22 September 2014 (has links)
Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-14T11:47:49Z
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Previous issue date: 2014-09-22 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nanocomposites based on polyamide 6 (PA6) and acrylonitrile-butadienestyrene
(ABS) blends compatibilized with styrene-maleic anhydride-acrylonitrile
(SANMA) and methyl methacrylate-maleic anhydride (MA-MMA) were prepared
by melt blending in a twin screw extruder through different mixing protocols. The
nanoclay incorporation effect, different compatibilizing systems and components
mixing sequence were evaluated in morphological, mechanical, thermal, thermomechanical
and rheological properties. Evidences of chemical interactions
between PA6 and reactive copolymers were observed by torque rheometry. XRD
analysis indicates an exfoliated structure for all the nanocomposites due to the
good interaction between PA6/OMMT. The significant increase in
nanocomposites viscosity when compared with their respective ternary blends
corroborates the results obtained by XRD. TEM micrographs show a strong
influence of both reactive copolymers on polymer blends morphology, where the
presence of SANMA and MMA-MA is responsible for reducing the dispersed
phase particle size when compared to the uncompatibilized blend. TEM images
confirm the existence of an exfoliation structure in all nanocomposites. The
addition of both reactive copolymers significantly increased the ternary blends
toughness when compared with PA6/ABS. Furthermore, the nanoclay
incorporation enhanced the elasticity modulus and HDT of the nanocomposites
but also reduced the toughness and the elongation at break when compared with
their respective compatibilized blends. / Nanocompósitos baseados em blendas de poliamida 6 (PA6) e
acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) compatibilizadas com os estirenoacrilonitrila-
anidrido maleico (SANMA) e metacrilato de metila-anidrido maleico
(MMA-MA), foram preparadas por mistura no estado fundido em uma extrusora
de rosca dupla corotacional através de diferentes sequências de mistura. Foram
analisadas a influência da incorporação das nanopartículas lamelares de argila,
dos diferentes agentes de compatibilização e da sequência de mistura dos
componentes na morfologia, propriedades mecânicas, térmicas,
termomecânicas e reológicas dos materiais. Evidencias de reações químicas
entre a PA6 e os copolímeros reativos foram observadas por reometria de torque.
Ensaios de DRX fornecem indícios da formação de estrutura esfoliada para todos
os nanocompósitos decorrente da boa interação entre PA6/OMMT. O
significativo aumento da viscosidade dos nancompósitos quando comparados
com suas respectivas blendas ternárias corroboram os resultados obtidos por
DRX. As micrografias de MET evidenciam a forte influencia da incorporação de
ambos os copolímeros reativos na morfologia das blendas poliméricas onde a
presença, tanto do SANMA quanto do MMA-MA, é responsável pela redução do
tamanho de partícula da fase dispersa quando comparadas com a blenda não
compatibilizada. Adicionalmente as imagens obtidas por MET reafirmam o alto
grau de esfoliação da argila em todos os nanocompósitos estudados. Além de
refinar a morfologia, a adição de ambos os copolímeros reativos aumentou
significativamente a tenacidade das blendas ternárias em relação à blenda
PA6/ABS. Por fim, a incorporação de nanoargila foi responsável pelo incremento
no módulo de elasticidade e HDT dos nanocompósitos, resultado esse
acompanhado pela redução da tenacidade e da deformação na ruptura quando
comparados com suas respectivas blendas compatibilizadas.
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Processos difusionais, cristalização e escoamento viscoso em dissilicato de bário vítreo / Diffusion processes, crystallization and viscous flow in barium disilicate glassRodrigues, Alisson Mendes 24 April 2014 (has links)
Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-14T12:32:24Z
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Previous issue date: 2014-04-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this work, we analysed if the viscous flow successfully describes the transport of crystal nucleation and crystal growth structural units that occur at the liquid/crystal interface. In order to do this, we calculated the diffusion coefficient which controls the viscous flow, Dη, from experimental viscosity data using the Eyring equation and compared with diffusion coefficients that control the phenomena of crystal nucleation and growth (Dτ and DU), calculated from experimental measurements of specific heat, viscosity, crystal nucleation and growth. The analysis showed that the diffusion coefficient Dη satisfactorily describes the dependence of the diffusion coefficients Dτ and DU at high temperatures. However, for temperatures below 1.03Tg and 1.19Tg for crystal nucleation and growth, respectively, we observed a phenomenon called decoupling (or breakdown) that is the inability to use Dη. to describe Dτ and DU with temperature. This phenomenon was observed for other glassy materials and the values found in this study are consistent with the literature. All the experimental measurements performed in this study were obtained from the same batch of a stoichiometric glass with composition 33.3BaO.66.7SiO2-mol% where the chemical homogeneity was assessed (and deemed satisfactory) from a probability method using Poisson`s distribution. This work also proposed a new method to quantitatively measure the heating rate that should be used in a DSC furnace to prevent the formation of new nuclei. We then applied this method to the glass 33.3 BaO.66.7SiO2 and obtained the value of 25 °C/min. This value is in reasonable agreement with predictions from the literature that suggest a heating rate equal to 20 °C/min is sufficient to prevent the formation of new nuclei silicate glasses. / Neste trabalho foi realizada uma análise para verificar se o escoamento viscoso pode ser utilizado para descrever o transporte das unidades estruturais através na interface líquido/cristal nos processos de nucleação e crescimento de cristais. Para isto, o coeficiente de difusão que controla o escoamento viscoso, Dη, foi calculado a partir de dados experimentais de viscosidade com auxílio da equação de Eyring e comparado com os coeficientes de difusão que controlam os fenômenos de nucleação e crescimento de cristais (Dτ e DU), calculados a partir de medidas experimentais de calor específico, nucleação e crescimento de cristais e com o auxílio de modelos clássicos. A análise mostrou que o coeficiente de difusão Dη descreve bem a dependência dos coeficientes de difusão Dτ e DU em altas temperaturas. Entretanto, para temperaturas abaixo de 1,03Tg e 1,19Tg para nucleação e crescimento de cristais, respectivamente, foi verificado um fenômeno chamado de desacoplamento (breakdown) que consiste na incapacidade de Dη descrever Dτ e DU com a temperatura. Este fenômeno foi verificado para outros materiais vítreos, e os valores encontrados neste trabalho estão de acordo com a literatura. Todas as medidas experimentais realizadas neste trabalho foram obtidas a partir de um mesmo lote do vidro estequiométrico de composição 33,3BaO.66,7SiO-mol% onde sua homogeneidade química foi avaliada a partir de um método baseado na distribuição de probabilidades de Poisson e considerada satisfatória. Neste trabalho também foi proposto um novo método para medir quantitativamente a taxa que deve ser empregada em um forno de DSC para evitar a formação de novos núcleos e quando aplicado ao vidro dissilicato de bário chegou-se a um valor de 25 °C/min. Este valor está razoavelmente de acordo com previsões da literatura que sugerem que uma taxa de aquecimento igual a 20 °C/min é suficiente para evitar a formação de novos núcleos em vidros silicatos.
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União pontual por fricção (“friction spot joining”) de alumínio 6181-T4 com compósito laminado de poli(sulfeto de fenileno) e fibra de carbono (CF-PPS) / Friction spot joining of aluminum alloy 6181-T4 and carbon fiber reinforced polyphenylene sulfide laminate compositeEsteves, João Victor Almeida 26 February 2015 (has links)
Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-20T18:30:12Z
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Previous issue date: 2015-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The friction spot joining (FSpJ) emerges as an alternative and innovative
technique for producing polymer-metal hybrid structures. This technique was
developed and patented by HZG / Germany in 2012. The process uses a
combination of tools that by friction generates heat leading to the formation of a
polymer layer through the interface and mechanical interlocking between the
joints partners. Previous studies have demonstrated the technical feasibility of
producing hybrid joints by FSpJ, however, no studies have demonstrated the
influence of the process parameters on the joints properties. This study aimed to
produce hybrid joints of 6181-T4 aluminum alloy and carbon fiber reinforced
poly(phenylene sulfide) laminate composite (CF-PPS) by FSpJ and investigate
the influence of process and aluminum surface treatment on the structure and
the mechanical strength of these joints. The proper combination of these
parameters resulted in hybrid joints with single lap shear force of up to 1861 N
(29 MPa) and 3522 N (55 MPa) for double lap joints. This level of shear strength
is similar or superior to others metal / polymeric composite joints produced by
conventional joining techniques, demonstrating the potential of the FSpJ. The
rotational speed (RS) was the parameter with the greatest influence on the shear
strength of the joints, followed by the joining time (JT), tool plunge depth (PD)
and joining force (JF). Joints that had predominantly cohesive fracture showed
higher shear strength. Joints that were cooled at lower rates showed higher joint
shear strength, regardless the heat input, due to lower residual stress at the
interface of these joints. Through simple aluminum surface treatment (griding
followed by acid pickling) it was possible to achieve an increasing up to 160% in
the shear strength of the joints. / A união pontual por fricção (“Friction Spot Joining – FSpJ”) desponta como uma
técnica alternativa e inovadora para produzir estruturas híbridas metal-polímero.
Esta técnica foi desenvolvida e patenteada pela HZG / Alemanha em 2012. O
processo utiliza uma combinação de ferramentas que através da fricção sobre o
metal gera calor levando a formação de camada polimérica na interface e de
travamento mecânico entre as chapas. Estudos anteriores demonstraram a
viabilidade técnica para produção de juntas híbridas, porém, não há estudos
demonstrando efetivamente a influência dos parâmetros de união nas
propriedades das juntas. Este estudo teve como objetivo produzir juntas híbridas
de alumínio 6181-T4 e compósito laminado de poli(sulfeto de fenileno) e fibra de
carbono (CF-PPS) por FSpJ, e investigar a influência de parâmetros de processo
e tratamento superficial do alumínio sobre a estrutura e a resistência mecânica
dessas juntas. A combinação apropriada desses parâmetros resultou em juntas
híbridas com força máxima em cisalhamento de até 1861 N (29 MPa) na
geometria junta pontual sobreposta simples e de 3522 N (55 MPa) na geometria
de junta sobreposta dupla. Esse nível de resistência mecânica é similar ou
superior ao de outras juntas metal-compósito polimérico produzidas por técnicas
convencionais de união, demonstrando o potencial da técnica FSpJ. A
velocidade rotacional (VR) foi o parâmetro com maior influência na resistência
ao cisalhamento das juntas, seguida pelo tempo de união (TU), profundidade de
penetração (PP) e força de união (FU). As juntas com falha predominantemente
coesiva apresentaram resistência ao cisalhamento superior. Foi verificado que
juntas produzidas em menores taxas de resfriamento apresentam maior
desempenho mecânico, independentemente do aporte térmico utilizado, devido
a menor tensão residual na interface dessas juntas. Através de tratamentos
superficiais simples no alumínio (lixamento seguido de decapagem ácida) foi
possível alcançar aumento de até 160% na resistência ao cisalhamento das
juntas.
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Influência do tratamento superficial da nanocarga nas propriedades mecânicas de curta e longa duração de um nanocompósito de PEEK/nHA / Influence of surface treatment of nanoparticle in short and long term mechanical properties of PEEK/nHA nanocompositeMarcomini, André Luís 15 September 2014 (has links)
Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-10-03T20:29:08Z
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Previous issue date: 2014-09-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this dissertation the mechanical properties of short and long term of
PEEK/nHA nanocomposites with potential application as orthopedic implants
were studied. The nanohydroxyapatite (nHA) was surface-treated with the
coupling agent aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (AEAPTS). After
treatment, the nanoparticles were mixed with the polymeric matrix of poly (ether
ether ketone) (PEEK) in a twin screw extruder. Subsequently specimens of the
nanocomposite were injection molded. These specimens were subjected to
mechanical tests to have their properties compared with the pure polymer and
the nanocomposite with the pure nHA. First, tensile tests were conducted;
through these analyses, it was found the stress and strain at break increased.
The presence of the silane increased the fatigue life of the nanocomposite
suggesting a higher interaction between the matrix and the nanofiller. The
impact tests confirmed the higher resistance of the sample with silanized nHA. It
was concluded that the silanization of the nHA was effective, strengthening the
interface PEEK/nHA; however, silane molecules also plastified the polymer
matrix. The injected test specimens were subjected to annealing. The objective
was to determine how the increase in crystallinity induced by annealing
influenced the mechanical properties. After the annealing, the presence of the
silane did not cause significant changes in the mechanical behavior of the
material. Analysis of scanning electron microscopy (SEM) and dynamic
mechanical analysis (DMA) were done in order to characterize the structure of
the nanocomposites. The morphology observed in the micrographs was
correlated with the dynamic mechanical properties. It was concluded that the
nanocomposite with silanized nHA besides having elastic modulus behavior
similar to natural bone, also had a more homogeneous structure than the
nanocomposite with pure nHA. / Foram estudadas as propriedades mecânicas de curta e longa duração
de nanocompósitos de PEEK/nHA que possuem aplicação potencial como
implantes ortopédicos. A nanohidroxiapatita (nHA) foi tratada com o agente de
acoplagem aminoetilaminopropiltrimetoxissilano (AEAPTMS). Após o
tratamento, a nanopartícula foi misturada à matriz polimérica de poli(éter-étercetona)
(PEEK) em uma extrusora de rosca dupla. Foram moldados por injeção
corpos de prova do nanocompósito, que foram submetidos a diversos ensaios
mecânicos para terem suas propriedades comparadas com as do polímero
puro e com as do nanocompósito com nHA pura. Através do ensaio de tração
verificou-se que o Limite de Resistência à Tração (LRT) do nanocompósito
diminuiu com a silanização da nanocarga; no entanto, a deformação na ruptura
aumentou. Foram realizados ensaios de fadiga nos quais se verificou que a
presença do silano aumentou a vida em fadiga do nanocompósito produzido,
sugerindo maior interação entre a matriz e a nanocarga. Os ensaios de
impacto, permitiram verificar a maior resistência da amostra com nHA
silanizada. Provavelmente, as moléculas de silano plastificaram a matriz
polimérica. É possível que tenha ocorrido oligomerização das moléculas de
silano. Os corpos de prova injetados foram submetidos a um tratamento
térmico posterior a injeção. O intuito foi verificar como o aumento da
cristalinidade induzido pelo tratamento térmico influenciou nas propriedades
mecânicas. Após o tratamento térmico, a presença do silano não ocasionou
grandes modificações no comportamento mecânico do material. Também
foram realizadas análises de microscopia eletrônica de varredura e análise
dinâmico mecânica (MEV e DMA, respectivamente) com o intuito de
caracterizar a estrutura do nanocompósito. A morfologia observada nas
micrografias foi correlacionada com as propriedades dinâmico-mecânicas
obtidas. Conclui-se que o nanocompósito silanizado além de ter módulo
elástico próximo ao do osso natural (o que permite aplicação potencial como
implantes ortopédicos), também possui uma estrutura mais homogênea que a
do nanocompósito não silanizado.
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Estudo da influência de cargas minerais e amido na biodegradação do PLANascimento, Mariana Sanz 31 May 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010-05-31 / Não recebi financiamento / Fossile fuel-produced plastics, once consumed and incorrectly
discharged into the environment, will end up as short-term non-degradable
residues and will contribute to global pollution. For this reason, the use of
polymers from biodegradable and renewable sources is seen as an alternative,
especially for short-term use products, such as disposable products that might
be suitable for composting and thus biodegrated. Many alifathic polyesters
possess these desirable properties and, among them the poly (lactic acid) –
PLA – is one of the most widely used and advantageous biodegradable
polyesters. This work has studied the addition of mineral filler and starch to
PLA, to evaluate its influence on biodegrading properties of the polymer.
Formulations were subject to mechanical testing of shock and traction, DSC
and TGA thermal analysis, fluidity index, organic composite biodegradation up
to 120 days, mass loss evaluations, SEM analysis, artificially accelerated aging
and viscosity analysis. Results have shown that mineral filler have modified
crystallization and did not have any influence on the biodegradation of PLA, but
have reduced the polymer`s mechanical properties. The starch has reduced
crystallization on the PLA, has enhanced the biodegrading of the composite
PLA + starch since it has been observed the composite had high levels of
biodegradation over the 120 days period analyzed. This was verified by means
of mass loss on the samples, loss of mechanical properties made evident by
high brittleness seen upon handling of samples and by scanning electron
microscopy. The results of artificial accelerated aging (400h), done just for PLA,
have shown a decrease of 40% in mechanical tensile properties. / Os plásticos produzidos a partir de combustíveis fósseis, uma vez
consumidos e descartados de forma incorreta no meio ambiente, terminarão
como resíduos não degradáveis em curto prazo e contribuirão para a poluição
global. Por esta razão, vê-se como alternativa o uso de polímeros de fontes
renováveis e biodegradáveis, principalmente para produtos de utilização de
curto prazo, como é o caso de artigos descartáveis que poderão ser
compostados e assim biodegradados em prazos reduzidos. Muitos poliésteres
alifáticos possuem estas desejáveis propriedades, e dentre eles, o poli (ácido
lático) –PLA – é um dos mais atrativos e utilizados poliésteres biodegradáveis.
Este trabalho estudou a adição de cargas minerais e amidos ao PLA, para
avaliar a influência nas propriedades biodegradativas do polímero. As
formulações foram submetidas a ensaios mecânicos de impacto e tração,
análises térmicas de DSC e TGA, índice de fluidez, biodegradação em
composto orgânico até 120 dias, avaliações de perda de massa, análises de
MEV, envelhecimento artificial acelerado e avaliação de viscosidade. Os
resultados mostraram que as cargas minerais modificaram a cristalização do
PLA, não interferiram na biodegradação do mesmo e reduziram as
propriedades mecânicas do PLA. Já o amido, reduziu a cristalização do PLA,
acentuou a biodegradação da composição PLA + amido, pois observou-se que
esta foi a composição que apresentou a maior perda de massa no período de
120 dias dentre as composições estudadas. A perda de propriedades
mecânicas do PLA + amido foi evidente pela alta fragilidade dos corpos de
prova ao manuseio e pela microscopia eletrônica de varredura. No
envelhecimento artificial acelerado por 400h, realizado para o PLA puro,
observou-se redução de 40% nas propriedades de tração.
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Obtenção e caracterização de nanocompósitos de poliuretano termoplástico reforçado com nanocristais de celulosePrataviera, Rogério 15 July 2014 (has links)
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Previous issue date: 2014-07-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this study the potential of cellulose nanocrystals (CNC) as a
reinforcement of a thermoplastic polyurethane partially obtained from renewable
sources (Bio-TPU) was investigated. The nanocomposites were obtained in the
melt state and from solution casting. The CNC were obtained from acid
hydrolysis of eucalyptus kraft pulp. They were freeze dried and used with and
without surface treatment. Two types of surface treatment were employed:
polymer grafting and oligomers grafting. Only the effectiveness of the second
treatment could be confirmed by FTIR. CNC’ structural and geometric
characteristics, crystallinity degree and thermal stability were determined by
infrared spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM), wide
angle X-ray diffraction (WAXD) and thermogravimetric analysis (TGA),
respectively. The concentrations of CNC were varied between 0.1 and 5.0 wt %.
The rheological properties of the nanocomposites were evaluated in the steady
state and oscillatory measurements in order to evaluate the level of dispersion
CNCs in TPU. The nanocomposites obtained by solution casting showed good
dispersion. In the melt state, only those obtained with treated CNC showed
good dispersion. The deformation and elastic recovery of the nanocomposites
tests in the melt state were evaluated through creep and constrained recoil
rheological essays. Their morphologies were studied by small angle X-ray
scattering (SAXS) and scanning electron microscopy (SEM). It was possible to
prove the inclusion of CNC in TPU did not change its conformation. The
nanocomposites were also characterized according to their: i) mechanical
properties, through tensile tests, ii) thermal properties, by using differential
scanning calorimetry (DSC) and TGA, iii) thermo-mechanical properties,
evaluated by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and iv) optical
properties, through opacity the nanocomposites with 5.0 wt % of CNC shown
better performance and similar results were found from solution casting and
melt state processing techniques. / Neste trabalho o potencial de reforço de Nanocristais de Celulose (NCC)
em uma matriz de poliuretano termoplástico com matéria prima parcialmente de
fonte renovável (Bio-TPU) foi avaliado. Os nanocompósitos foram obtidos no
estado fundido e por solução. Os NCC utilizados foram obtidos por hidrólise
ácida da polpa Kraft de eucalipto previamente branqueada, e foram utilizados
depois de liofilizados e após tratamento superficial. Dois tipos de tratamentos
superficiais foram realizados: enxertia de polímeros e enxertia de oligômeros.
As características estruturais, geométricas, teor de cristalinidade e estabilidade
térmica dos NCC antes e após o tratamento superficial foram determinados por
técnicas de espectroscopia de infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de
transmissão (MET), difratometria de raio-x de alto ângulo (WAXD) e análise
termogravimétrica (TGA), respectivamente. Apenas a enxertia de oligômeros
pôde ser comprovada por FTIR. Os Nanocompósitos foram preparados com
frações mássicas de NCC variando de 0,1 a 5,0 % (m/m) e foram avaliados
quanto às propriedades reológicas em regime permanente e oscilatório para
determinar o nível de dispersão dos NCC no TPU. Todos apresentaram boa
mistura por solução. No estado fundido apenas os NCC tratados apresentaram
boa mistura. A deformação e a recuperação elástica dos nanocompósitos no
estado fundido foram analisadas em ensaios reológicos de fluência. A
morfologia foi avaliada por espalhamento de raio-x a baixo ângulo (SAXS) e
microscopia eletrônica de varredura (MEV), sendo possível verificar que a
inclusão de NCC não alterou a conformação do TPU. Os nanocompósitos
também foram caracterizados quanto às suas propriedades: i) mecânicas
(testes de tração), ii) térmicas ((DSC) e TGA), iii) termomecânicas (análise
termo dinâmico mecânica (DMTA)) e iv) óticas. Os nanocompósitos obtidos
com 5 % de reforço apresentaram melhor desempenho e comparando-se os
resultados dos nanocompósitos obtidos no estado fundido e por solução
conclui-se que o desempenho de ambos foi similar.
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Avaliação da durabilidade do concreto utilizado em postes em São LuísSantos, Vito Assis Alencar dos 20 June 2016 (has links)
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Previous issue date: 2016-06-20 / Não recebi financiamento / Reinforced concrete structures built in coastal areas, such as electricity distribution poles, are constantly attacked by aggressive environmental agents. Rebar corrosion mechanism is a specific manifestation of electrochemical corrosion in an aqueous medium, thus the mechanism of corrosion of steel in concrete develops only in the presence of water or environment with high relative humidity (R.H.>60%). Chloride is known as one of the most aggressive environmental agents, causing rebar corrosion and consequent degradation of the concrete. Chlorides can reach the steel reinforcement through the pores
network present in the concrete, if the device is close to marine atmosphere. The chloride content increases with time, and can attack the entire surface of the rebar, and may result in severe and dangerous corrosion velocity. Corrosion results in a decrease in rebar section and cracking of the concrete in parallel
direction. The cracks occur because of corrosion products occupy more space than the original steel. In São Luis, concrete poles located on the coastal area has presented different types of pathology, mostly linked to performance of the chlorine ions. As a consequence, the life of these parts has reduced dramatically, generating maintenance costs. Therefore, this study intended to
develop alternatives aimed at increasing the durability of reinforced concrete poles, by reducing the transfer of chlorides in their concrete cover, through variations in trace and concrete chemical composition, evaluating the influence of these parameters on its mechanical resistance. Therefore, many specimens were shaped with different compositions, using Type CPII E-32 Portland cement (compound slag) with water / cement ratio ranging between 0.4 and 0.5. Concrete mixtures containing silica fume (in order to reduce the capillary) and red mud additions (in order to protect the equipment by reducing the free chloride content) were also tested. Durability assessment of concrete was based on the results of its physical and mechanical characterization, on the electrical resistivity evaluation of concrete and rebar corrosion potential. Results show that silica fume and red mud addition reduces porosity and water
absorption of concrete samples, as well increases mechanical strength, when
compared to currently used concrete for poles manufacturing in São Luis. Additionally, it revealed a drastic reduction in rebar corrosivity when covered by concrete with these additions, tripling the life time of poles. / Estruturas de concreto armado construídas em regiões litorâneas, como postes de distribuição de energia elétrica, são, constantemente, atacadas por agentes ambientais agressivos. O mecanismo da corrosão da armadura é uma
manifestação específica da corrosão eletroquímica em meio aquoso, daí o
mecanismo da corrosão do aço, no concreto, só se desenvolver em presença de água ou ambiente com umidade relativa elevada (U.R. > 60%). O cloreto é conhecido como um dos mais agressivos dentre os agentes ambientais,
causando, entre danos, corrosão da armadura de aço e consequente degradação do concreto. Os cloretos podem alcançar a armadura de aço através da rede de poros presente no concreto, caso o artefato esteja próximo a atmosfera marinha, tendo sua concentração aumentada em função do tempo,
e pode atacar toda a superfície da armadura, podendo resultar em taxas de corrosão intensas e perigosas. A corrosão tem como consequência uma diminuição da seção de armadura e fissuração do concreto em direção paralela a esta, uma vez que os produtos da corrosão ocupam espaço maior que o aço
original. Em São Luís, postes de concreto localizados na orla têm apresentado distintos tipos de patologia, em sua grande maioria ligadas a atuação dos íons cloro. Como consequencia, a vida útil destas peças tem reduzido drasticamente, gerando custos com manutenção. Por isso, o presente trabalho
objetivou desenvolver alternativas visando incrementar a durabilidade de postes de concreto armado, com a redução da transferência de cloretos em seu cobrimento, variando o traço e a composição química do concreto, avaliando a influência destes parâmetros na resistência mecânica do material. Para tanto, foram moldados diversos corpos de prova (CPs), com diferentes
composições, usando cimento Portland do tipo CPII-E 32 (composto com escória), com relação água/cimento variando entre 0,4 e 0,5. Traços de concreto contendo adições de sílica ativa (visando a redução da capilaridade) e
de lama vermelha (no intuito de proteger a armadura pela redução do teor de cloretos livres) também foram testados. A avaliação do comportamento dos concretos se baseou em resultados de caracterização físico-mecânica do material, além da avaliação da resistividade elétrica do concreto e do potencial de corrosão da armadura. Os resultados obtidos mostram que a adição de sílica ativa e lama vermelha resultou na redução da porosidade e da absorção de água das amostras de concreto, bem como o incremento na resistência
mecânica, quando comparados ao concreto utilizado atualmente na fabricação de postes em São Luís. Adicionalmente, evidenciou-se redução drástica na corrosibilidade de armaduras protegidas com concreto contendo estas adições, triplicando a vida útil das peças.
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Condutividade iônica e eletrônica em vidros 0,50[xAg2O(1-x)V2O5].0,50P2O5Diaz Marin, Juan Jairo 27 October 2016 (has links)
Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-01-27T11:31:46Z
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Previous issue date: 2016-10-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Mixed conductive glassy materials have in their composition, in addition
to a glass former, a metallic element in two oxidation states and ions with high
mobility, generally alkaline or Ag+ ions. These materials can be used in solid
state batteries. However, from a scientific point of view, there are still some
issues to be solved, such as the mechanism that best explains the behavior of
electric conduction in these materials, and why there is a marked drop in
conductivity as a function of composition, for equimolar compositions between
the modifier that introduces the ionic conduction, and the transition metal oxide
that introduces the electronic conduction. Therefore, to advance the frontier of
knowledge about the conduction mechanisms present in mixed conductive
glasses, the ternary system of the glass family 0.50[xAg2O(1-x)V2O5].0.50P2O5,
(0 ≤ x ≤ 1) was chosen. Each vitreous composition was synthesized and
characterized by X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, Helium
pycnometry, and impedance spectroscopy. The impedance spectroscopy
measurements of the composition x=0.6 revealed a semicircle with a
deformation at low frequency. This semicircle cannot be adjusted by a single
RC circuit. The analysis of the pre-exponential factor and the activation
energies of the glasses shows lower values for the glasses rich in vanadium,
that is, in the "electronic" region, when compared to the pre-exponential factor
of the glasses of the region richest in silver, or in the "ionic" region. This
behavior is in accordance with the theoretical expressions for each of the
conductivity mechanisms. In an attempt to quantify the ionic and electronic
contributions, the electromotive force method (F.E.M) was applied. This method
was selected because, theoretically, it allows a precise quantification of the
electronic and ionic conductivities. However, the experimental results showed
that the generated electrochemical cell did not correspond to the expected one,
therefore it was not possible to quantify the ionic and electronic contributions to
the total electrical conductivity. / Materiais vítreos condutores mistos apresentam em sua composição,
além de um formador de vidro, um elemento metálico em dois estados de
oxidação e íons com alta mobilidade, em geral íons alcalinos ou Ag+. Esses
materiais podem ser utilizados em baterias de estado sólido. Porém, de um
ponto de vista cientifico, ainda existem algumas questões a serem resolvidas,
como por exemplo, qual é o mecanismo que melhor explica o comportamento
da condução elétrica nestes materiais, e por que ocorre uma queda acentuada
da condutividade em função da composição, geralmente para composições
equimolares entre o modificador que introduz a condução iônica, e o óxido de
metal de transição que introduz a condução eletrônica. Portanto, para avançar
na fronteira do conhecimento sobre os mecanismo de condução presentes em
vidros condutores mistos, foi escolhido o sistema ternário da família de vidros
0,50[xAg2O(1-x)V2O5].0,50P2O5, (0 ≤ x ≤ 1). Cada composição vítrea foi
sintetizada e caracterizada por difração de raios X (DRX), calorimetria
diferencial de varredura (DSC), picnometria com Hélio, e espectroscopia de
impedância. As medidas de espectroscopia de impedância da composição
x=0,6 revelaram um semicírculo com uma deformação em baixas frequências.
Este semicírculo não pode ser ajustado por um circuito RC simples. A análise
do fator pré-exponencial e das energias de ativação dos vidros mostra valores
menores para os vidros ricos em vanádio, isto é, na região “eletrônica”, quando
comparados ao fator pré-exponencial dos vidros da região mais rica em prata,
ou seja, na região “iônica”. Este comportamento está de acordo com as
expressões teóricas para cada um dos mecanismos de condutividade. Na
tentativa de se quantificar as contribuições iônicas e eletrônicas, foi aplicado o
método da força eletromotriz (F.E.M). Este método foi selecionado por,
teoricamente, permitir uma quantificação precisa das condutividades
eletrônicas e iônicas. No entanto, os resultados experimentais mostraram que a
célula eletroquímica gerada não correspondeu ao esperado, portanto, não foi
possível fazer uma quantificação das contribuições iônica e eletrônica à
condutividade elétrica total.
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