Materiais híbridos, como poliedros oligoméricos silsesquioxanos (POSS), têm recebido especial atenção nos últimos anos pois são materiais que possuem uma combinação sinérgica de propriedades de materiais orgânicos e inorgânicos. Sua preparação necessita de elevados tempos de síntese e o uso de aquecimento dielétrico se apresenta promissor. Entretanto, reatores comerciais são caros e uma alternativa passa a ser a adaptação de fornos de uso domésticos. Neste contexto, este trabalho busca adaptar um forno de micro-ondas doméstico para a síntese de POSS, comparando materiais obtidos via aquecimento por microondas e convencional (banho em óleo). O POSS foi sintetizado através da condensação hidrolítica do viniltrietoxisilano (VTES) e da mistura VTES e tetraetil ortosilicato (TEOS). As amostras sintetizadas foram caracterizadas por FTIR, RMN de 1H, TGA, GPC, MEV, MET e DRX. O uso de micro-ondas possibilitou a obtenção de POSS com maior rendimento para os sistemas VTES e VTES/TEOS, apresentando taxas de reação respectivas de 47 e 59 vezes maior que a síntese convencional. Todas as amostras apresentaram bandas FTIR intensas em ~1090 e ~568 cm-1, ambas relacionadas a formação de gaiolas de silsesquixanos. Não foram observadas vibrações -O-CH2CH3 mostrando que a reação de hidrólise foi totalmente completa. A presença de deformações OH nas amostras VTES/TEOS indica a formação de estruturas não totalmente condensadas, confirmada pelos espectros de RMN de H1 onde é observada a presença de silanóis não condensados. Análises GPC para o POSS VTES apresentaram a maior fração (96,5%) de estruturas T8 via convencional, e (93,93%) via micro-ondas. A adição de TEOS reduziu a fração de estruturas T8 obtidas, (78,0%) via dielétrico e (33,0%) convencional. A análise TGA de todas as amostras mostraram uma única etapa de degradação, onde diferenças observadas no sistema VTES/TEOS são associadas ao tamanho da estrutura do POSS conforme a análise de GPC. Imagens de MEV mostraram a presença de estruturas cúbicas e esféricas em todas as amostras, e a adição de TEOS indicou uma tendência a redução de tamanho. Imagens por MET para o POSS VTES mostrou morfologia similar as observadas por MEV, e para VTES/TEOS, a presença de aglomerados esféricos regulares nanométricos. O DRX para o POSS VTES micro-ondas, convencional e VTES/TEOS micro-ondas, indicou a presença de uma rede cristalina de estrutura romboédrica, típica de POSS T8. O POSS VTES/TEOS via convencional apresentou um padrão de DRX de uma amostra amorfa. As nanopartículas híbridas de POSS VTES, via aquecimento convencional e dielétrico em refluxo, mostrou possuírem características químicas muito semelhantes, confirmadas pelas técnicas de análise realizadas. Entretanto, a mesma comparação entre o POSS obtido via mistura VTES/TEOS, a mesma semelhança não é observada. Isto se deve ao precursor VTES ser trifuncional e ao TEOS ser tetrafuncional, ou seja, possuem momentos dipolares diferentes, induzindo estruturas irregulares orientadas aleatoriamente e de diferentes tamanhos, principalmente no aquecimento convencional, onde a reação apresentada é mais lenta. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-09-14T18:28:06Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Igor Luiz Penso.pdf: 3673859 bytes, checksum: f0f80b6c32267df60b2b04fa4df6d307 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-14T18:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Igor Luiz Penso.pdf: 3673859 bytes, checksum: f0f80b6c32267df60b2b04fa4df6d307 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / Hybrid materials, such as polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS), nowadays have received special attention because they are materials that have a synergistic combination of organic and inorganic materials properties. Their preparation requires high time of synthesis and the use of dielectric heating appears promising. However, commercial reactors are expensive and the adaptation of domestic microwave ovens becomes an alternative. In this context, this work aims to adapt a domestic microwave oven for the synthesis of POSS, comparing materials obtained by microwave and conventional (oil bath) heating. The POSS was synthesized by the hydrolytic condensation of vinyltriethoxysilane (VTES) and tetraethyl orthosilicate (TEOS) in different proportions. The synthesized samples were characterized by FTIR, 1H-NMR, TGA, GPC, SEM, TEM and XRD. The use of microwaves enable the manufacture of POSS with increased yield for VTES and VTES/TEOS systems, respectively with rates of 47 to 59 times higher than conventional synthesis. All samples showed intense FTIR bands at ~ 1090 and ~ 568 cm-1, both related to formation of silsesquioxane cages. It was not observed -O-CH2CH3 vibrations showing the hydrolysis reaction has been fully completed. The presence of OH deformations in the VTES/TEOS samples indicate the formation of non-fully condensed structures, confirmed by 1H NMR spectra, where it is observed the presence of non-condensing silanol. GPC analysis for the POSS VTES exhibited a major fraction (96.5%) of T8 structures via conventional, and (93.9%) via microwave synthesis. The addition of TEOS decreased the fraction of T8 structures, (78.0%) via dielectric and (33.0%) for conventional synthesis. TGA analysis of all samples showed a single stage of degradation, differences between VTES/TEOS samples are associated with the size of the POSS structure according to GPC analysis. SEM images showed the presence of spherical and cubic structures in all samples, and the addition of TEOS indicated a tendency to increase the size of these structures. TEM images for POSS VTES showed similar morphology to those observed by SEM. The presence of nanometric regular spherical agglomerates was observed in VTES/TEOS samples. The XRD for POSS VTES microwave, conventional and VTES/TEOS microwave synthesis, indicated the presence of rhombohedral lattice structure, typical POSS T8. The POSS VTES/TEOS conventional route showed a XRD pattern of an amorphous sample. The hybrid nanoparticles of POSS VTES, prepared via conventional and dielectric heating using reflux system, showed a very similar chemical properties as confirmed by the analytical techniques performed. However, the same comparison between the POSS obtained via mixing of VTES/TEOS, the same behavior is not observed. This is due to the VTES precursors be trifunctional and TEOS tetrafunctional, i.e. have different dipole moments, inducing randomly oriented irregular structures and different sizes, especially in the conventional heating where reaction is slower.

O presente trabalho tem por objetivo principal explorar a produção, a dispersão e a consolidação de zircônia (óxido de zircônio – ZrO2), em sua forma hidratada, obtida a partir do tungstato de zircônio (ZrW2O8), em meio alcalino e em condições de temperatura de até 100°C. A produção dos materiais particulados foi realizada sob diferentes condições experimentais (concentração de NaOH, tempo e temperatura) de modo a investigar como as características cristalográficas, morfológicas, químicas e térmicas dos pós produzidos são afetadas e, com base nesses resultados, buscou-se inferir o mecanismo pelo qual o ZrW2O8, pó micrométrico e insolúvel em água, originou partículas nanométricas de zircônia em condições brandas de síntese. Neste trabalho também se explorou a dispersão das partículas de zircônia, no momento de sua síntese, com o uso de trietanolamina (TEOA) como surfactante, de modo a obter soluções coloidais estáveis que pudessem ser ultracentrifugadas visando à obtenção de corpos de zircônia transparentes de forma controlada. Verificou-se, de um modo geral, que os materiais particulados produzidos sem a adição de TEOA são compostos por aglomerados de nanopartículas constituídas majoritariamente por Zr e O, com partículas primárias de tamanho próximo a 5 nm e cristalitos inferiores a 3 nm. Os pós apresentaram uma estrutura cristalina semelhante à da ZrO2 cúbica (ou de uma mistura de fases tetragonal e cúbica dependendo da condição de síntese), que formam aglomerados de elevada área superficial, mesoporosidade e capacidade para adsorção de água e dióxido de carbono em diferentes sítios superficiais. O mecanismo da síntese parece ser constituído, primeiramente, por uma reação química de substituição entre os tetraedros de WO4 e íons hidroxila, com posterior solubilização de parte da estrutura, pelo excesso de hidroxilas no meio, formando íons zircônio coloidais que polimerizam/condensam para a formação de núcleos cristalinos para posterior crescimento, em um processo facilitado por nucleação heterogênea e supersaturação. Além disso, a presença de tungstênio remanescente em todas as amostras parece ser um fator importante para a estabilização do tamanho e da estrutura cristalina dos materiais produzidos. A utilização de TEOA no processo de síntese permitiu a obtenção de corpos amarelados e transparentes, por ultracentrifugação, semelhantes a géis, que podem ser entendidos como um híbrido contendo material orgânico e WOx/ZrO2. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-05-11T19:20:51Z No. of bitstreams: 1 Tese Marjore Antunes.pdf: 13646783 bytes, checksum: f9ad9dd04536ebae6f6140e93117a8d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-11T19:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Marjore Antunes.pdf: 13646783 bytes, checksum: f9ad9dd04536ebae6f6140e93117a8d1 (MD5) Previous issue date: 2016-05-11 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS / The aim of the present work is to explore the production, dispersion and consolidation of zirconia (zirconium oxide – ZrO2), in its hydrous form, obtained from zirconium tungstate (ZrW2O8) in alkaline medium using temperatures up to 100°C. The production of particulate materials was carried out under different experimental conditions (NaOH concentration, time and temperature) in order to investigate how the crystallographic, morphological, chemical and thermal characteristics of the powders are affected and, based on these results, it was possible to infer the mechanism by which micrometric ZrW2O8 powder, water insoluble, yielded nanosized zirconia particles under mild synthesis conditions. This work also explored the dispersion of zirconia particles using triethanolamine (TEOA) as a surfactant, to obtain stable colloidal solutions which could be ultracentrifuged in order to obtain transparent zirconia bodies. It was found, generally, that the particulate materials produced without the addition of TEOA are composed of agglomerated nanoparticles composed mainly of Zr and O, with primary particle sizes near 5 nm having crystallites of less than 3 nm. The powders had a similar crystalline structure to cubic ZrO2 (or a mixture of tetragonal and cubic phases depending on the synthesis conditions), which create high surface area agglomerates with mesoporosity and capacity for water and carbon dioxide adsorption onto different surface sites. The mechanism of synthesis seems to be related to a chemical reaction of substitution between WO4 tetrahedra and hydroxyl ions, with subsequent solubilization of some portions of the structure due to the hydroxyl groups excess in the medium, originating colloidal zirconium ions which polymerize/condense to form crystal nuclei for further growth, in a process facilitated by heterogeneous nucleation and supersaturation. Furthermore, the presence of the remaining tungsten in all samples seems to be an important factor for stabilizing the size and crystalline structure of the materials produced. The use of TEOA in the synthesis process was responsible for the production of yellowish and transparent bodies by ultracentrifugation, similar to gels, which can be understood as a hybrid containing organic material and WOx/ZrO2.

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.

As argilas são materiais naturais, terrosos, de granulação fina e que apresentam plasticidade em contato com a água. A aplicabilidade das argilas na área cosmética depende da sua composição química e mineralógica, porém esses materiais possuem elevada biocarga, sendo o controle dessa carga microbiana necessário antes da aplicação das mesmas na área cosmética. Além disso, devido a variabilidade na composição das mesmas, estudos que avaliem a composição química e a aplicabilidade das argilas são necessários. O presente trabalho consistiu na caracterização de quatro tipos diferentes de argilas, provenientes do resíduo da extração de areia de mineradoras do interior do estado de São Paulo, Brasil, por meio de técnicas de fluorescência de raios X, difração de raios X, análise térmica, distribuição de tamanho de partículas por dispersão a laser, avaliação da área superficial, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e avaliação da morfologia das argilas. A carga microbiana das argilas foi avaliada e foram propostos dois métodos de descontaminação. As argilas foram incorporadas em gel hidrofílico e emulsão não iônica passando por um teste de estabilidade acelerada durante 90 dias, nos quais as amostras foram armazenadas a temperatura de 20°C ±2°C, 2°C ±2°C e 45°C ±2°C, juntamente com os respectivos padrões (emulsão e gel sem argila). Foram avaliadas, durante o teste, características organolépticas das formulações, assim como pH, espalhabilidade, viscosidade, resistência à centrifugação e diâmetro de partículas. As formulações que apresentaram os melhores resultados nesses testes foram submetidas ao teste de irritabilidade dérmica in vivo. Avaliou-se o potencial citotóxico in vitro das argilas pelo ensaio MTT, brometo de 3-(4,5 dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio, e coloração Giemsa. A caracterização por DRX permitiu verificar a presença de caulinita e ilita, como principais fases mineralógicas identificadas nas amostras, além do silício como o mineral em maior concentração para todas as amostras. O diâmetro médio de partícula variou de 3,6 a 24,1 μm e a área superficial de 22,8 a 38,57 m2/g, sendo que a Argila III foi a que apresentou o maior valor de área superficial. Os métodos de descontaminação propostos, utilizando associação de álcool 70°GL e calor seco a 120°C e somente o calor seco, promoveram redução da carga microbiana das amostras adequando as argilas aos limites exigidos para uso em cosméticos. Os resultados obtidos na avaliação da estabilidade das formulações, nas condições testadas, demonstraram que as argilas alteraram parâmetros como viscosidade, espalhabilidade e diâmetro de partículas. O valor de pH não sofreu alterações com a adição das argilas e não houve alterações após a centrifugação das amostras. Dentre os veículos estudados, os géis apresentaram maior estabilidade que as emulsões, frente às condições testadas e os parâmetros avaliados. Dessa forma, os géis contendo os quatro tipos de argila e o gel padrão, foram escolhidos para avaliação da irritabilidade dérmica in vivo. Verificou-se que nenhuma das amostras causou irritação nos voluntários nas condições testadas. No teste de citotoxicidade todas as argilas demonstraram uma reduzida atividade citotóxica. Considerando os testes realizados, as argilas estudadas possuem uma atividade promissora quanto à aplicabilidade na indústria cosmética. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-05-23T17:45:10Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Juliana da Silva Favero.pdf: 13674482 bytes, checksum: 044596817fd9bfbe4791fbbff740b2ed (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T17:45:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Juliana da Silva Favero.pdf: 13674482 bytes, checksum: 044596817fd9bfbe4791fbbff740b2ed (MD5) Previous issue date: 2017-05-23 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS. / Clays are natural, earthy, fine-grained materials that exhibit plasticity in contact with water. The applicability of the clays in the cosmetic area depends on their chemical and mineralogical composition, but these materials have huge bioburden and the control of this bioburden is necessary before applying them in the cosmetic area. Moreover, due to the variability in their composition, studies that evaluate the chemical composition and the applicability of the clays are necessary. The present work consisted in the characterization of four different types of clays, originated from the sand extraction residue of mining activities in the hinterland of São Paulo state, Brazil, using X-ray fluorescence, X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, particle size distribution by laser dispersion, surface area evaluation, Fourier transform infrared spectroscopy and clay morphology evaluation. The bioburden of the clays was evaluated and two methods of decontamination were proposed. The clays were incorporated in hydrophilic gel and nonionic emulsion under an accelerated stability test during 90 days, in which the samples were stored at a temperature of 20 ° C ± 2 ° C, 2 ° C ± 2 ° C and 45 ° C ± 2 ° C, with the respective standards (emulsion and gel without clay). The organoleptic characteristics of the formulations, as well as pH, spreadability, viscosity, centrifugation resistance and particle diameter were evaluated during the test. The formulations with the best results in these tests were submitted to the in vivo dermal irritability test. The in vitro cytotoxic potential of clays was evaluated by MTT, 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide, and Giemsa. The XRD characterization allowed to verify the presence of kaolinite and illite, as the main mineralogical phases identified in the samples, besides silicon as the mineral in the highest concentration for all the samples. The average particle diameter ranged from 3.6 to 24.1 μm and the surface area of 22.8 to 38.57 m2/g, and Clay III showed the highest surface area value. The proposed decontamination methods, using a combination of alcohol 70 ° GL and dry heat at 120 ° C and dry heat alone, promoted reduction of the bioburden of the samples, adjusting the clays to the limits required for cosmetics application. The results obtained in the evaluation of the stability of the formulations, under the conditions tested, showed that the clays changed parameters such as viscosity, spreadability and particle diameter. The pH value did not change with the addition of the clays and there were no changes after centrifugation of the samples. Among the studied vehicles, the gels presented greater stability than the emulsions, in front of the conditions tested and the evaluated parameters. Thus, the gels containing the four types of clay and the standard gel were chosen for evaluation of dermal irritability in vivo. None of the samples induced irritation in volunteers under the conditions tested. In the cytotoxicity test all the clays showed a reduced cytotoxic activity. Considering the tests performed, the clays studied have a promising activity regarding applicability in the cosmetic industry.

A modificação superficial de materiais poliméricos tem levado a importantes avanços para a geração de novas aplicações industriais, além de permitir a substituição de polímeros de engenharia por materiais de custo menos elevado. Neste sentido, foi conduzida no presente trabalho a modificação superficial dos compostos PVC-DOA e PVC-DEHP por tratamento por plasma de N2O2, a fim de melhorar a adesão de uma camada metálica de alumínio, depositada por evaporação térmica resistiva, para aplicação em componentes da indústria calçadista [1]. O composto PVC-DOA apresentou maior perda de massa (1,07% p.) do que o composto PVC-DEHP (0,30% p.), além disso, após teste de envelhecimento UV-Vis, em ambos os sistemas metalizados, o sistema PVC-DOA teve a sua superfície alterada, apresentando perda do brilho metálico, tornando-se fosca. Por microscopia ótica percebe-se a alteração da topografia com o aumento da rugosidade. Baseado nestes resultados, somente para o composto PVC-DEHP foram avaliados diferentes de tempos de tratamento por plasma. Análises por ATR-FTIR não revelaram alterações químicas significativas na superfície do composto, além da indicação da presença de hidroxilas (3200-3500 cm-1) e alterações na região das carbonilas (1720 cm-1), após a exposição ao plasma. Por outro lado, análises por AFM revelaram que a rugosidade da superfície é aumentada, apresentando-se constante (46,59 ± 9,51 nm) acima de 240 segundos de tratamento. Efeito similar observado em medidas de ângulo de contato com água, que após uma redução em 36% em seu valor, mantém-se constante (39° ± 4º) para tratamentos com tempos acima de 240 segundos, apresentando-se mais hidrofílica [2]. Micrografias obtidas por MEV da superfície tratada não revelaram mudanças significativas na textura superficial das amostras em função do tempo de tratamento, mantendo o mesmo padrão de ondulações do material original. Alterações químicas não foram observadas por titulação do grupo –NCO, uma vez que, não houve diferença significativa no consumo de NCO tanto para as amostras com e sem tratamento. Tais resultados indicam que o tratamento por plasma produziu modificações químicas e físicas na superfície da amostra, como observado pelo aumento da rugosidade, resultando no aumento da molhabilidade do material tratado. Testes de adesão realizados sobre a camada metalizada, de acordo com a norma ASTM D 3359-09, indicam que o tempo de tratamento por plasma de 240 segundos foi o mínimo necessário para atingir uma adesão suficiente para este sistema, apresentando uma área de material removido inferior a 5%. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-07-18T14:18:56Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Eduardo Radaelli Pasqual.pdf: 4111081 bytes, checksum: f7160593e2f788ae8f43842857a78646 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T14:18:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Eduardo Radaelli Pasqual.pdf: 4111081 bytes, checksum: f7160593e2f788ae8f43842857a78646 (MD5) Previous issue date: 2017-07-06 / The surface modification of polymeric materials has led to significant design advances of new industrial applications, besides allowing the replacement of engineering polymers by lower cost materials. Thus, in the present work, were performed the surface modification of PVC-DOA and PVC-DEHP compounds by N2O2 plasma treatment in order to improve the adhesion of a metallic aluminum layer, deposited by resistive thermal evaporation, for applications in components for the footwear industry [1]. The PVC-DOA compound presented higher weight loss (1.07% wt.) than the PVC-DEHP compound (0.30% wt.), in addition, after the UV-Vis test in both metallized systems, the PVC-DOA compound had its surface modified, showing a loss of metallic luster becoming it matte. The analysis by optical microscopy reveals a topographical modification in the metallic layer presenting an increase surface roughness. Based on these results, only for the PVC-DEHP compound different plasma treatment times were performed. ATR-FTIR analysis revealed no significant chemical changes in the surface of the PVC-DEHP compound, besides the presence of hydroxyl (3200-3500 cm-1) and changes in the carbonyl region (1720 cm-1) after exposure to plasma treatment. On the other hand, analyzes by AFM revealed that the surface roughness of the PVC-DEHP is increased, being constant (46.59 ± 9.51 nm) after 240 seconds of plasma treatment. Similar effect is observed in water contact angle measurements, which after a 36% reduction in its value, its remains constant (39° ± 4°) for plasma treatments with times greater than 240 seconds, doing the surface more hydrophilic [2]. SEM micrographs of the treated surface revealed no significant changes in the surface texture of the samples as a function of the plasma treatment time, maintaining the same waviness pattern of the original material. Chemical changes were not observed by titration of the -NCO group, since there was no significant difference in NCO consumption for both the untreated and plasma treated samples. These results indicate that the N2O2 plasma treatment produced chemical and physical changes on the surface of the PVC-DEHP compound, as observed by increasing the surface roughness, resulting in increased wettability of the treated material. Adhesion tests performed on the metallized layer according to ASTM D 3359-09 indicate that the 240-second of plasma treatment time was the minimum required to achieve sufficient adhesion for this system, presenting a material area removed less than 5%.

Made available in DSpace on 2011-12-27T14:14:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 000423502-0.pdf: 5239440 bytes, checksum: 32e82b4251252353febf2ca10f052662 (MD5) license.txt: 581 bytes, checksum: 44ea52f0b7567232681c6e3d72285adc (MD5) / The purpose of this research was to evaluate bone repair in defects created by fracture with or without distraction osteogenesis in rabbit lower jaws stimulated with low level laser therapy (LLLT – 830nm) by histology, computerized tomography and mechanical properties. 10 rabbits underwent surgery in order to have histologic analysis (four control and six experimental) and five rabbits to tomographic and mechanical analysis (one not broken, not distracted and not irradiated; one broken, not distracted and not irradiated; one broken, not distracted and nor irradiated; one broken, distracted and not irradiated; one broken, distracted and irradiated). In order to achieve the distracted bone, the following protocol was used latency period – three days, activation period-seven days 0.7mm/d, consolidation period- 10 days. The animals were irradiated with infrared laser (GaAl) As (λ=830nm, 40mW) with 10J/cm2 dose per spot applied directly to the distraction osteogenesis site during the consolidation stage at 48hy intervals. Histologically, the area of the new bone was higher on irradiated group (57.89%) than the control (46.75%), p=0.006. The tomographic analysis shows higher bone density, measured by Hounsfield Units (HU) on the broken bone irradiated with laser and better uniform repair. The mechanical properties were the same in the broken bone. On the distracted bone, the hardness was similar in broken groups, but the laser modified the elastic modulus in the these rabbits. / Esta pesquisa teve como objetivo avaliar, por métodos histológicos, tomográficos e físicos, o efeito do laser de baixa potência (LLLT – 830 nm) no osso neoformado em mandíbulas de coelhos submetidas à fratura, sem ou com distração osteogênica (DO). Foram utilizados 10 coelhos para as análises histológicas (quatro para o grupo controle e seis para o experimental) além de cinco coelhos para as análises tomográficas e físicas (um nãofraturado, não-distraído e sem irradiação laser; um fraturado, não-distraído e sem irradiação laser; um fraturado, não-distraído e com irradiação laser; um fraturado, distraído e sem irradiação laser; um fraturado, distraído e com irradiação laser). Para os coelhos que sofreram alongamento ósseo por DO foi adotado o seguinte protocolo: latência – três dias, ativação – sete dias 0,7mm/d, e consolidação – 10 dias. Para os animais irradiados, utilizou-se o laser infravermelho (GaAl)As (J=830 nm, 40 mW) com o seguinte protocolo: dose pontual de 10 J/cm2, diretamente sobre o sítio ósseo submetido à fratura e/ou DO, no período de consolidação óssea, respeitando-se intervalos de 48 horas. O percentual do osso neoformado foi maior no grupo com laser (57,89%) do que no controle (46,75%), p=0,006, conforme observado na análise histológica. A análise tomográfica revelou aumento da densidade, medida em Unidades Hounsfield (HU), dos ossos fraturados que foram irradiados com laser. Com relação às propriedades físicas, pareceu não haver grandes diferenças entre os grupos que sofreram fratura. Nos ossos submetidos à DO, o laser não promoveu alteração da nanodureza, mas modificou os valores do módulo de elasticidade, na amostra estudada.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000422849-Texto+Completo-0.pdf: 6410464 bytes, checksum: ccd93368032fc92429c59317d9dbf9fe (MD5) Previous issue date: 2010 / This study proposes structural characterization, by means of mechanical tests, of the in service eucalyptus poles used in the electric network. The static bending tests were performed in a field test area constructed according to NBR 6231 (ABNT, 1980) and American ASTM D 1036 (1990) while the parallel fiber compression tests where made according to NBR 7190 (ABNT1997). The mechanical properties, density and moisture along the length of three new poles of different species were also evaluated, taking in account the amount of heartwood and sapwood present in the specimens. Correlations between the compression and bending tests were obtained taking into account different density ranges. The results indicated that the amounts of heartwood and sapwood in the specimens affect the mechanical properties especially if specimen is composed of only one of these components. It was possible to find the species which are more suitable to poles manufacture. In addition, compression tests performed either in service or new poles, bent or not, are similar for the specimens in the same density range. The established correlations are useful to obtain an estimation of the mechanical properties of the poles with the advantage of to be a not completely destructive test as bending test. / Este estudo propõe a caracterização estrutural, por meio de ensaios mecânicos, de postes de eucalipto em serviço usados na rede elétrica. Os testes de flexão estática foram realizados em uma área de teste em campo construída de acordo com a NBR 6231 (ABNT, 1980) e ASTM D 1036-americanos (1990), enquanto os testes de compressão paralela as fibras foram feitos de acordo com a NBR 7190 (ABNT1997). As propriedades mecânicas, densidade e umidade ao longo de três postes novos, de diferentes espécies de eucalipto, também foram avaliadas, levando em conta a quantidade de cerne e alburno presentes nas amostras. Correlações entre os ensaios de compressão e flexão foram obtidos considerando-se a as diferentes faixas de densidade da madeira. Os resultados indicaram que a quantidade de cerne e alburno nas amostras afeta as propriedades mecânicas, especialmente se o corpo de prova for composto de apenas um desses componentes. Foi possível encontrar, dentre as espécies, a mais adequada para a fabricação poste. Além disso, ensaios de compressão realizados tanto em postes em serviço como novos, flexionados ou não, indicaram propriedades mecânicas semelhantes quando classificados na mesma faixa de densidades. As correlações estabelecidas são úteis para obter uma estimativa das propriedades mecânicas dos postes com a vantagem de ser um teste semi destrutivo, ao contrário dos testes de flexão.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000432912-Texto+Completo-0.pdf: 2813510 bytes, checksum: 27b10f4f1f0b16b235f92d08fc568d03 (MD5) Previous issue date: 2011 / This study aims to evaluate a commercial equipment for inspection of wood poles in service in the distribution network of electric power, based on measurements of physical properties (moisture and density). The results were compared with the traditional method of inspection (non-instrumental) based on visual inspection, on acoustic and solid waste removed from the interior of the pole, and on the destructive bending tests performed according to standard NBR 6231, for poles previously inspected and removed from service. Through the data analysis it was possible to assess the degree of assertiveness of the instrumental method and to indicate the technical feasibility of its use in routine maintenance of these structures by electrical companies. / Este trabalho tem por objetivo avaliar um equipamento comercial para a inspeção instrumental de postes de madeira em serviço na rede de distribuição de energia elétrica, baseado em medidas de propriedades físicas (umidade e densidade). Os resultados obtidos foram comparados com o método tradicional de inspeção (não instrumental), baseado na verificação visual, acústica e de resíduos sólidos retirados do interior do poste; e com os testes destrutivos de flexão executados segundo a norma NBR 6231 para postes previamente inspecionados e retirados de serviço. Através da análise dos dados foi possível avaliar o grau de assertividade do método instrumental, bem como indicar a viabilidade técnica de seu uso na rotina de manutenção dessas estruturas pelas empresas do setor elétrico.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438591-Texto+Completo-0.pdf: 14141223 bytes, checksum: 39eb1c71b3230f28ddcc9dc1ae6526c5 (MD5) Previous issue date: 2012 / This paper presents results of tests on poles of wood of different species of Eucalyptus, new and removed from the network of distribution of electric energy in southern Brazil. Are presented correlations between mechanical properties, density, state of deterioration and lumen diameter of Eucalyptus poles. The state of deterioration was determined by field inspections. Poles in various states of deterioration were removed from the network for static bending tests and density measurements. Analysis of the lumen diameter were performed by scanning electron microscopy to correlate the density with the wood anatomy and identification of the treatment used as a preservative. The mechanical tests indicated that the average values of bending strength and stiffness decline with the deteriorating state of Eucalyptus. But, there was a large variation in these measures influenced by the density of the wood. Less dense woods presented low residual mechanical strength even though not presenting signs of deterioration. This study indicated that the state of deterioration measured by field inspection alone is not a good indicator for predicting the durability of eucalyptus structures, making necessary a preliminary analysis of the density. The data obtained from SEM/EDX about chemical treatment and morphological characterization of wood structures come to complement the data obtained through inspection that allowed a real evaluation of the deterioration of these poles on the network. / O presente trabalho apresenta resultados de testes realizados em postes de madeira, de diferentes espécies de eucalipto, novos e retirados da rede de distribuição de energia elétrica no Sul do Brasil. São apresentadas correlações obtidas entre propriedades mecânicas, densidade, estado de deterioração e diâmetro do lúmen das fibras de postes de eucalipto. O estado de deterioração foi determinado por inspeções em campo. Postes em diferentes estados de deterioração foram retirados da rede para ensaios de flexão estática, medidas de densidade. Análises do diâmetro do lúmen foram realizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura para correlacionar a densidade com a estrutura anatômica da madeira e para identificação do tratamento empregado como preservante. Os testes mecânicos indicaram que os valores médios da resistência a flexão e da rigidez decrescem com o estado de deterioração do eucalipto. Entretanto, verificou-se uma grande variação nessas medidas influenciada pela densidade da madeira. Madeiras menos densas apresentaram baixa resistência mecânica residual mesmo sem apresentar sinais de deterioração. Esse estudo indicou que o estado de deterioração avaliado pela inspeção em campo, por si só não é um bom indicativo para prever a durabilidade das estruturas de eucalipto, fazendo-se necessária uma análise preliminar da densidade da mesma. Os dados obtidos com MEV/EDS, sobre o tratamento químico e a caracterização morfológica das estruturas de madeira vêm a complementar os dados obtidos com a inspeção que possibilitaram uma avaliação real da deterioração desses postes na rede.

O presente trabalho tem por objetivo principal explorar a produção, a dispersão e a consolidação de zircônia (óxido de zircônio – ZrO2), em sua forma hidratada, obtida a partir do tungstato de zircônio (ZrW2O8), em meio alcalino e em condições de temperatura de até 100°C. A produção dos materiais particulados foi realizada sob diferentes condições experimentais (concentração de NaOH, tempo e temperatura) de modo a investigar como as características cristalográficas, morfológicas, químicas e térmicas dos pós produzidos são afetadas e, com base nesses resultados, buscou-se inferir o mecanismo pelo qual o ZrW2O8, pó micrométrico e insolúvel em água, originou partículas nanométricas de zircônia em condições brandas de síntese. Neste trabalho também se explorou a dispersão das partículas de zircônia, no momento de sua síntese, com o uso de trietanolamina (TEOA) como surfactante, de modo a obter soluções coloidais estáveis que pudessem ser ultracentrifugadas visando à obtenção de corpos de zircônia transparentes de forma controlada. Verificou-se, de um modo geral, que os materiais particulados produzidos sem a adição de TEOA são compostos por aglomerados de nanopartículas constituídas majoritariamente por Zr e O, com partículas primárias de tamanho próximo a 5 nm e cristalitos inferiores a 3 nm. Os pós apresentaram uma estrutura cristalina semelhante à da ZrO2 cúbica (ou de uma mistura de fases tetragonal e cúbica dependendo da condição de síntese), que formam aglomerados de elevada área superficial, mesoporosidade e capacidade para adsorção de água e dióxido de carbono em diferentes sítios superficiais. O mecanismo da síntese parece ser constituído, primeiramente, por uma reação química de substituição entre os tetraedros de WO4 e íons hidroxila, com posterior solubilização de parte da estrutura, pelo excesso de hidroxilas no meio, formando íons zircônio coloidais que polimerizam/condensam para a formação de núcleos cristalinos para posterior crescimento, em um processo facilitado por nucleação heterogênea e supersaturação. Além disso, a presença de tungstênio remanescente em todas as amostras parece ser um fator importante para a estabilização do tamanho e da estrutura cristalina dos materiais produzidos. A utilização de TEOA no processo de síntese permitiu a obtenção de corpos amarelados e transparentes, por ultracentrifugação, semelhantes a géis, que podem ser entendidos como um híbrido contendo material orgânico e WOx/ZrO2. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS / The aim of the present work is to explore the production, dispersion and consolidation of zirconia (zirconium oxide – ZrO2), in its hydrous form, obtained from zirconium tungstate (ZrW2O8) in alkaline medium using temperatures up to 100°C. The production of particulate materials was carried out under different experimental conditions (NaOH concentration, time and temperature) in order to investigate how the crystallographic, morphological, chemical and thermal characteristics of the powders are affected and, based on these results, it was possible to infer the mechanism by which micrometric ZrW2O8 powder, water insoluble, yielded nanosized zirconia particles under mild synthesis conditions. This work also explored the dispersion of zirconia particles using triethanolamine (TEOA) as a surfactant, to obtain stable colloidal solutions which could be ultracentrifuged in order to obtain transparent zirconia bodies. It was found, generally, that the particulate materials produced without the addition of TEOA are composed of agglomerated nanoparticles composed mainly of Zr and O, with primary particle sizes near 5 nm having crystallites of less than 3 nm. The powders had a similar crystalline structure to cubic ZrO2 (or a mixture of tetragonal and cubic phases depending on the synthesis conditions), which create high surface area agglomerates with mesoporosity and capacity for water and carbon dioxide adsorption onto different surface sites. The mechanism of synthesis seems to be related to a chemical reaction of substitution between WO4 tetrahedra and hydroxyl ions, with subsequent solubilization of some portions of the structure due to the hydroxyl groups excess in the medium, originating colloidal zirconium ions which polymerize/condense to form crystal nuclei for further growth, in a process facilitated by heterogeneous nucleation and supersaturation. Furthermore, the presence of the remaining tungsten in all samples seems to be an important factor for stabilizing the size and crystalline structure of the materials produced. The use of TEOA in the synthesis process was responsible for the production of yellowish and transparent bodies by ultracentrifugation, similar to gels, which can be understood as a hybrid containing organic material and WOx/ZrO2.