Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-14T18:14:57Z No. of bitstreams: 1 DissLL.pdf: 5592723 bytes, checksum: c5744bd4292b99c4b6727f7625773835 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:54:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLL.pdf: 5592723 bytes, checksum: c5744bd4292b99c4b6727f7625773835 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:54:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLL.pdf: 5592723 bytes, checksum: c5744bd4292b99c4b6727f7625773835 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T13:54:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLL.pdf: 5592723 bytes, checksum: c5744bd4292b99c4b6727f7625773835 (MD5) Previous issue date: 2016-06-09 / Não recebi financiamento / Aramid fibers are very known by their excellent combination of tensile strength and elastic modulus with low density. On the other hand, aramids do not melt which difficult the recycling process. This property is an important issue for many companies that work with these materials since thousands of tons of aramid fibers are produced each year and there are just a few reutilization alternatives. This project evaluated a new alternative to reuse aramid fibers from industrial waste as mechanical reinforcement for polyamide 6,6. Another important characteristic of these fibers is the low interaction with polymeric matrices due to its intrinsic molecular stability and to finishing products that facilitates the spinning and weaving processes. In order to remove the finishing, the fibers were washed with methanol and hexane, but the hexane washed fibers showed better results. Surface treatments with NaOH solutions were also evaluated. It was reported in XPS results that NaOH solution hydrolyzed the fiber’s surface. However, conditions with higher NaOH concentration were too aggressive to the fiber’s mechanical properties. For this reason, it was selected two procedures: 2% NaOH at 30 minutes of exposure and 6% NaOH at 45 minutes of exposure. The composites were produced with two different fiber’s weight concentration, 5 and 10%. The results have shown that the surface treatment impacted the interfacial adhesion, but there was no increase on the composite’s mechanical properties due to the fiber’s mechanical damage caused by the treatment. The addition of 5% of fibers did not increase the mechanical properties probably due to the fact that 5% is near to the fiber’s critical volume for this composite. The composites with 10% of fibers showed better results and revealed a great potential for this reuse alternative for para-aramid fibers. / Fibras de aramida são conhecidas devido as suas excelentes propriedades de resistência à tração e módulo elástico aliados à baixa densidade; entretanto, este polímero não funde, inviabilizando a sua reciclagem mecânica. Tendo em vista a importância e potencialidade de tais fibras, este projeto avaliou a viabilidade técnica em reutilizá-las como reforço mecânico de poliamida 6,6. Ao mesmo tempo, as fibras de para-aramida possuem como característica baixa interação com matrizes poliméricas, tanto por sua intrínseca estabilidade molecular quanto por possíveis revestimentos que facilitam os processos de fiação e tecelagem. Para eliminar esses revestimentos, foram realizados procedimentos de lavagem com metanol e hexano, sendo o hexano apresentou maiores interferências na superfície das fibras, e foi escolhido para a produção dos compósitos. Com o intuito de aumentar a interação química entre fibra e matriz, foram realizados procedimentos de tratamento químico superficial com soluções de hidróxido de sódio (NaOH). Os resultados de XPS indicaram que a superfície da fibra foi hidrolisada, sendo que as condições de tratamento com maiores concentrações de NaOH se mostraram mais agressivas às propriedades mecânicas das fibras. Por este motivo, foram selecionados dois procedimentos de tratamento químico para a modificação das fibras e produção dos compósitos: 2% NaOH e 30 minutos de exposição e 6% NaOH e 45 minutos de exposição. Foram produzidos compósitos com 5 e 10% em massa de fibras de para-aramida. Os resultados obtidos indicaram que a lavagem não alterou a adesão interfacial e nem as propriedades mecânicas. Por outro lado, os tratamentos químicos alteraram a adesão interacial, porém não demonstraram melhorias nas propriedades mecânicas dos compósitos, justificadas pelo efeitos deletérios do tratamento químico nas propriedades mecânicas das fibras. Em termos gerais, observou-se pouca influência na adição de 5% de fibra, enquanto que os compósitos com 10% de fibra apresentaram melhores resultados. Sendo assim, o presente estudo demonstrou que há potencial para esta via de reutilização das fibras de para-aramida.

Submitted by GILSON PIQUERAS GARCIA null (gilson.piqueras@gmail.com) on 2018-03-13T17:35:56Z No. of bitstreams: 1 Garcia, Gilson Piqueras. Efeito do tratamento de polímeros em plasmas de nitrogênio 2018. Tese (Doutorado).pdf: 3148171 bytes, checksum: 4ca44c01e1ec375c08f9b89261de68f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucimara Kurokawa Shinoda null (lucimaraks@sorocaba.unesp.br) on 2018-03-14T17:38:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 garcia_gp_dr_soro.pdf: 3148171 bytes, checksum: 4ca44c01e1ec375c08f9b89261de68f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T17:38:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 garcia_gp_dr_soro.pdf: 3148171 bytes, checksum: 4ca44c01e1ec375c08f9b89261de68f3 (MD5) Previous issue date: 2018-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O politetrafluoretileno (PTFE) e a poliamida 6 (PA 6) são polímeros que têm excelentes qualidades mecânicas, elétricas e químicas. Por isto, são utilizados em diversos componentes de equipamentos mecânicos e elétricos entre várias outras aplicações. Entretanto o PTFE possui um ângulo de contato com a água (WCA) de cerca de 120º e a PA 6 um WCA de cerca de 60º. Isto, especialmente no caso do PTFE, diminui a sua adesividade com outros materiais. Para resolver este problema várias técnicas têm sido sugeridas, como, por exemplo, tratamentos químicos e tratamento a plasma. Entre elas o tratamento a plasma, que tem a vantagem de produzir modificações apenas na superfície, não alterando o interior do material. O objetivo deste trabalho é estudar como o WCA varia em função dos parâmetros do tratamento a plasma de nitrogênio, a pressão do gás (p), a potência (P) e o tempo de tratamento (t). O nitrogênio foi escolhido por ser um gás cujo plasma, segundo a literatura, causa reduções significativas no ângulo de contato da superfície de polímeros. Várias séries de tratamento foram conduzidas, tanto para o PTFE quanto para a PA 6. Foram obtidas reduções significativas no WCA, ocorrendo o resultado notável de WCA = 0º para p = 2,6 Pa, P = 300 W e t = 30 min, tanto para o PTFE quanto para a PA 6. Em função dos resultados, dentro do intervalo de parâmetros utilizado, concluiu-se que, de uma forma geral, o WCA diminui com a potência e com o tempo de tratamento, e que o WCA tem um comportamento notável em função da pressão do gás, diminuindo inicialmente até atingir o valor mínimo (ótimo) de 0º para p = 2,6 Pa, e então passa a crescer a partir deste ponto. A redução do WCA das amostras tratadas foi consequência do aumento da energia de superfície, motivado pela incorporação de funções nitrogenadas e oxigenadas nas suas superfícies. A Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) foi usada para caracterizar a composição e estrutura da superfície do PTFE e da PA 6. A rugosidade e o ângulo de contato dos polímeros foram medidos por perfilometria e goniometria, respectivamente. A análise XPS mostrou, para o PTFE, que houve incorporação de oxigênio e nitrogênio, para a PA 6, o aumento da concentração de oxigênio, e para ambos, a presença de grupos químicos polares em sua superfície. As medições do WCA em função do tempo decorrido após o de tratamento, mostraram que, para o PTFE e para a PA 6, o WCA volta a crescer, estabilizando em torno de 90 dias, quando, para o PTFE atinge cerca de 80% do WCA da amostra sem tratamento. A PA 6 apresentou um resultado notável, com o WCA estabilizando com um valor de cerca do dobro do valor do WCA da amostra sem tratamento, o que transforma a sua superfície de hidrofílica para hidrofóbica, possibilitando novas possibilidades de usos em engenharia. / Polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyamide 6 (PA 6) are polymers that have excellent mechanical, electrical and chemical properties. Therefore, they are used in diverse mechanical and electrical equipment components among many other applications. However, PTFE has a water contact angle (WCA) about of 120º and PA 6 has a WCA about of 60º. This, especially for PTFE, decreases their adhesiveness with other materials. To solve this problem, many techniques have been proposed, such as chemical and plasma treatments. Among them the plasma treatment has the advantage of producing modifications on the surface only, altering the bulk. The objective of this work is to study how the WCA varies as a function of the nitrogen plasma treatment parameters, the gas pressure (p), the applied power (P) and the treatment time (t). Nitrogen plasmas were used in this study since, according the literature, such plasmas significantly reduce the surface contact angle of polymers. Several series of treatment were conducted, for PTFE as for PA 6. Significant reductions in WCA were obtained, including a WCA of 0º notable for p = 2.6 Pa, P = 300 W and t = 30 min, for PTFE as for PA 6. Thus, from the results, within the range of the parameters studied, it was concluded that, in general, the WCA diminishes as the power and as the treatment time increases, and that the WCA has a notable behavior as a function of the gas pressure, initially decreasing to reach a minimum (optimum) value of 0 º for p = 2.6 Pa, and then increasing after this point. The reduction in WCA of the treated samples was a consequence of the increase in surface energy, motivated by the incorporation of surface functionalities. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to characterize the structure and composition of the PTFE and PA 6 surfaces. Roughness and surface contact angles of the polymers were measured using profilometry and goniometry, respectively. XPS analyses reveal, for PTFE, the incorporation of oxygen and nitrogen, for PA 6 the increase of oxygen concentration, and for both the presence of polar chemical groups on the treated surface. Measurement of the WCA as a function of the time after the treatment, showed that, for PTFE and PA 6, the WCA tends to increase, stabilizing after about 90 days, when, for PTFE, it reaches about of 80% of the value for virgin PTFE. PA 6 showed a notable result, the WCA stabilized at about double the value of the WCA of virgin PA6, indicating a switch from a hydrophilic to a hydrophobic surface, thus enabling new uses as an engineering polymer.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanocompósitos de poliamida 6 (PA6) e montmorilonita modificada com sal de amônio quaternário têm sido estudados, visando melhorar as propriedades térmicas e mecânicas. De fato os efeitos da nano-escala e da interação carga-matriz resultam em maior módulo de elasticidade e resistência à tração, porém a deformação é reduzida. Assim, nesse trabalho, optou-se por adicionar elastômeros, terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM) e terpolímero de etileno-propileno-dieno modificado com anidrido maleico (EPDM-MA), ao sistema PA 6/argila organofílica para recuperar os valores de deformação. Foi utilizada montmorilonita modificada com cloreto de dimetildioctadecil amônio. A intercalação por fusão foi realizada em câmara interna de mistura. Além das propriedades mecânicas, térmicas e reológicas, foram investigadas as modificações na cristalinidade da fase PA-6 em função da adição da argila modificada, EPDM e EPDM-MA, detectando-se as variações no grau de cristalinidade e nas temperaturas de fusão e cristalização. Os difratogramas de raios-x revelaram ocorrência de intercalação/esfoliação e também modificação da forma cristalina da PA 6, indicando a formação do cristal gama / Nanocomposites of polyamide 6 and montmorillonite modified with alquil-ammonium salts have been studied, searching for the improvement of mechanical and thermal properties. In fact the effects of the nano-scale and the interaction matrix-filler result in larger module of elasticity and tensile strength. However, the elongation at break was greatly reduced. Therefore, in this work, it has been decided to add elastomers, ethylene-proplene-diene terpolymer (EPDM) and ethylene-proplene-diene terpolymer funcionalized with maleic anhydride (EPDM-MA), to the system PA6/organoclay, using modified montmorillonite with ditallowdimethylammonium chloride. The nanocomposites were prepared by melt intercalation technique in a mix internal chamber. Besides the mechanical, thermal and rheological properties, the modifications in the crystallinity of PA6 phase were investigated, being detected the variations in the degree of crystallinity and in the melt temperature and crystallization. The diffractograms of x-ray (XRD) revealed occurrence of intercalation/exfoliation as well as modification of the crystalline form of PA 6, indicating the formation of  crystals

Orientador: Marco-Aurelio De Paoli / Tese (Doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T02:43:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vallim_MarcioRoberto_D.pdf: 1739419 bytes, checksum: ccd0a1bb0b8347580c6c5296c09efe30 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Blendas poliméricas, geralmente, são imiscíveis, devido à baixa entropia de mistura, e incompatíveis, devido à ausência de interações intermoleculares entre as fases, resultando em propriedades mecânicas inadequadas. O uso de copolímeros bloco ou de enxertia é uma forma de promover a adesão entre as fases e reduzir a tensão interfacial. Neste trabalho foi estudado o efeito da substituição do polietileno de alta densidade pelo polietileno de alta densidade pós-consumo (PEpc) em blendas com a poliamida-6 (PA6), a fim de verificar se o PEpc age como um compatibilizante. As blendas foram preparadas nas composições de 25, 50 e 75 % em massa de PA6, usando extrusora mono- ou dupla-rosca com perfil de temperatura de 230 a 255 °C a 102 rpm. Os ¿espaguetes¿ foram resfriados em banho d¿água, picotados e, posteriormente, injetados com o mesmo perfil de temperatura e os corpos de prova foram resfriados no molde a 20 °C por 20 s. A microscopia eletrônica de varredura das fraturas criogênicas revelou uma redução no diâmetro médio da fase dispersa das blendas contendo PEpc e os ensaios mecânicos mostraram que ocorreram aumentos da tensão na força máxima, do módulo de flexão e da resistência ao impacto. Por outro lado, a estabilidade térmica (temperatura inicial de degradação e temperatura de máxima velocidade de degradação) e as propriedades térmicas (entalpia de fusão e temperaturas de fusão e de cristalização) não sofreram alteração significativa. A hipótese da interação entre o PEpc e a PA6 foi reforçada pela aplicação dos dados de viscosidade aparente dos homopolímeros ao modelo empírico de Wu, pela formação de suspensão coloidal estável durante o teste de Molau e pelo aumento do módulo de armazenamento, verificado pela análise dinâmico-mecânica. Conclui-se que os grupos polares resultantes da degradação da cadeia do PEpc interagem quimicamente com a PA6, desempenhando um efeito compatibilizante, o qual, resulta em redução da tensão interfacial e aumento da adesão entre as fases da blenda / Abstract: Polymer blends are commonly immiscible, due to the small entropy of mixture, and incompatible, caused by the absence of intermolecular interactions between the phases, resulting in poor mechanical properties. The addition of block or graft copolymers is an alternative way to improve the adhesion at the interface and to reduce the interfacial tension. In this work, high density polyethylene or post-consumer high density polyethylene (PEpc) were blended with polyamide-6 (PA6) to verify the supposed compatibilizing effect of PEpc. Blends were prepared with 25, 50 and 75 wt % of PA6, by using a single- or a twin-screw extruder, at a temperature range from 230 to 255 °C and 102 rpm rotational speed. Test specimens were obtained by injection molding at the same conditions of the extrusion. The temperature and the period of molding were 20 °C and 20 s, respectively. The scanning electron microscopy showed a reduction in the size domains of the disperse phase when PEpc was used, in addition the tensile strength, the flexural modulus and the impact strength were improved. The thermal stability (onset degradation temperature and maximum degradation temperature) and the thermal properties (melting and crystallization temperatures and fusion enthalpy) were unaffected by PEpc. The hypothesis of the compatibilizing effect of PEpc was supported by the simulation for domain size using the Wu equation, by the formation of a colloidal suspension in the Molau test and by the increase of storage modulus in the dynamic-mechanical analysis. It could be concluded that PEpc acts as a compatibilizer in PA6 blends, decreasing the interfacial tension and improving the phase adhesion, by the interaction of the amine end groups of PA6 and the polar groups of PEpc, generated from its environmental and thermomechanical degradation / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Andre Luiz Jardini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T19:17:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_MariaCarolinaBurgos_D.pdf: 4625238 bytes, checksum: 91a8789c479692b23293ebf51336dd65 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Uma característica importante no projeto de uma unidade experimental de polimerização é o fato de que, já nas primeiras etapas de síntese conceitual do processo, sejam considerados os aspectos econômicos associados ao mesmo. O potencial econômico do processo deve ser analisado para descartar alternativas inviáveis e para ordenar, segundo seu potencial de rentabilidade, as que devem seguir sendo objeto de estudo e desenvolvido em etapas posteriores. Este trabalho tem como objetivo o projeto e a implantação de uma unidade experimental de polimerização, destinada ao desenvolvimento de Nylon-6 para novas aplicações como plástico de engenharia, em especial para aplicações em processo de prototipagem rápida com laser de CO2. O processo investigado é a polimerização hidrolítica do Nylon-6, a partir do monômero e-caprolactama, em um reator de bancada em batelada. Foram identificadas as condições operacionais para obter o polímero com as propriedades desejadas, levando-se em conta as várias etapas da reação. Os estudos de modelagem e simulação do processo incluem os passos necessários para o desenvolvimento do modelo, envolvendo as equações da cinética de reação de polimerização e os balanços de massa e energia. O modelo desenvolvido é útil para otimizar o desempenho do reator experimental e, consequentemente, investigar várias alternativas operacionais, visando encontrar soluções mais econômicas para o processo. O polímero obtido a partir da planta piloto de polimerização poderá ser empregado como insumo em processos de prototipagem e em particular na máquina de prototipagem rápida, desenvolvida e instalada no Laboratório de Otimização, Projeto e Controle Avançado (LOPCA), possibilitando o desenvolvimento de protótipos e modelos tridimensionais, além de produtos com alto valor agregado. / Abstract: A main characteristic in the design of polymerization experimental unit is to take into consideration economic aspects already in initials stages of conceptual synthesis of the process. The economic potential of the process has to be analyzed in order to take decisions about possible alternatives so that it is possible to classify by its potential performance the options which should remain for further studies in advanced stages of process conceptual design. This research has as main objective the design, implementation and operation of an experimental polymerization unit for development of Nylon-6 especially focused for new applications as a engineer plastic - in special on its application on processes of rapid prototyping using CO2 laser. Specifically, the examined process is the hydrolytic polymerization of Nylon-6 (from e-caprolactam monomer) in a batch reactor. A search was carried out to define the process operational conditions taking into account all the reaction steps. The efforts on process modeling and simulation include the necessary paths to the model development, involving kinetic equations of polymerization reaction and the mass and energy balances. The developed model is useful to optimize the experimental reactor performance and, then, investigate several possible operational alternatives, bearing in mind the objective of establish better economic solutions for the process, whereas keeping the desired properties. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

A busca é cada vez maior por parte das indústrias para encontrar alternativas de uso para seus materiais de descarte. Considerando as vantagens da aplicação da poliamida 6,6 reciclada (PA66Rec), material de descarte da empresa Rhodia Poliamida e Especialidades Ltda, o principal objetivo do trabalho foi a obtenção e caracterização de nanocompósitos a partir desse polímero sintético. Este material possui elevada temperatura de fusão e por esse e outros motivos, como o fato de possuírem mesma polaridade, as nanofibras de celulose (NFC) tornaram-se excelentes candidatas como reforço para essa matriz de poliamida 6,6. As poliamidas 6,6 são amplamente utilizadas na indústria automobilística, porém apesar desse grande interesse tecnológico nas mesmas, poucos estudos de compósitos poliméricos poliamida 6,6/celulose foram publicados. A fim de comparar os resultados obtidos foram preparados também nanocompósitos com matriz de poliamida obtida a partir de resina virgem (PA66) reforçados com NFC. Neste trabalho as NFC foram dispersas em ácido fórmico e a essa suspensão a matriz polimérica foi solubilizada. Foi considerado um branco desse pré-processamento, sem NFC, para comparação. As amostras foram então processadas por extrusão e moldagem por injeção. As propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas foram caracterizadas utilizando ensaio de tração, calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados de TG confirmaram a menor estabilidade térmica das amostras com NFC em relação as sem NFC. Os resultados de DSC das amostras obtidas com a PA66Rec indicaram que o pré-processamento e a adição de 1 e 2% em massa de NFC não modificaram significativamente as temperaturas de fusão e cristalização. O grau de cristalinidade da amostra com maior teor de NFC diminuiu, entretanto as imagens de MEV mostraram as NFC bem ancoradas na matriz e os resultados de ensaio mecânico revelaram que a adição de 1 e 2% de NFC levou a um aumento de 10% do módulo elástico, em média. Para as amostras obtidas com a PA66 a adição de NFC levou a um aumento do grau de cristalinidade de 16 para 23%, em média, justificando o aumento de 15% do módulo elástico encontrado no ensaio mecânico de tração. As imagens de MEV para todas as amostras revelaram a boa incorporação da NFC nas matrizes, bem como a boa dispersão das mesmas. Tanto o pré-processamento como a incorporação das NFC não prejudicou o módulo elástico e a resistência máxima à tração, podendo indicar uma alternativa de uso para poliamida 6,6 reciclada, dependendo da aplicação final do material. / The search by industry to find alternative uses for its materials disposal is increasing. Considering the advantages application of recycled polyamide 6,6 (PA66Rec), disposal material of Rhodia Polyamide and Specialities Ltd company, the main objective of the work was to obtain and characterize nanocomposites from this synthetic polymer. This material has a high melting temperature and for this and other reasons, like the fact that they have the same polarity, the cellulose nanofibers (CNF) have become excellent candidates as reinforcement to the matrix polyamide 6,6. The polyamides 6,6 are widely used in the automotive industry, but despite this great technological interest in them, few studies of polymer composite polyamide 6,6/cellulose were published. In order to compare the results obtained nanocomposites were also prepared with polyamide matrix obtained from virgin resin (PA66) reinforced with NFC. In this work the CNF were dispersed in formic acid and the polymer matrix was solubilized in this suspension. It was considered a control sample without CNF for this preprocessing for comparison. Then, the samples were processed by extrusion and injection molding. The mechanical, thermal and morphological properties were characterized using tensile test, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TG) and scanning electron microscopy (SEM). The TG results confirmed the lower thermal stability of the samples with CNF compared with those without CNF. The DSC results obtained from the PA66Rec samples indicated that preprocessing and the addition of 1 and 2% mass fraction of CNF not significantly changes in melt and crystallization temperatures. The degree of crystallinity of the sample with a higher content of NFC decreased, however the SEM images showed the CNF well anchored in the matrix and the results of mechanical test showed that the addition of 1 and 2% NFC led to a 10% increase in the elastic modulus. For the samples obtained with PA66 the addition of CNF led to an increase in the degree of crystallinity of 16 to 23%, on average, justifying the 15% increase in the elastic modulus found in mechanical tests. The SEM images for all the samples showed good incorporation in the matrix of CNF and the good dispersion thereof. Any preprocessing such as the incorporation of NFC did not impair the elastic modulus and maximum tensile strength, and may indicate an alternative use for recycled polyamide 6,6, depending on the final application of the material.

O crescente emprego de compósitos fibrosos pela indústria da construção civil, nos últimos anos, comprova a eficiência da adoção de fibras como reforço de matrizes frágeis, a exemplo das pastas, argamassas e concreto de cimento Portland. Com o desenvolvimento de novas fibras sintéticas em suas propriedades, com custo similar ao das fibras comuns, faz-se supor que os produtos reforçados por essas fibras tenham grande avanço nos próximos anos. Especificamente em relação à fibra poliamida 6.6, constata-se que a mesma possui módulo de elasticidade menor em relação às matrizes de cimento Portland convencionais e pobre interface fibra/matriz. O incremento do módulo de elasticidade dessas fibras constitui grande desafio à industria têxtil devido às características de seu processo de fabricação, especificamente no que se refere à fiação, porém, isso não bastaria, havendo também a necessidade de aumentar sua aderência com as matrizes cimenticias. Dessa maneira, o presente trabalho buscou, pela adição de um copolímero redispersável (Va/VeoVa – vinil acetato/ vinil éster do ácido versático), tornar compatível o valor do módulo de elasticidade da matriz cimentícia ao das fibras de poliamida, além de proporcionar o desenvolvimento da zona de transição interfacial (ZTI), com melhor transferência de tensões entre a matriz de cimento modificada e as fibras de poliamida. Além desses objetivos, o emprego conjunto das tecnologias do cimento/concreto modificado com polímero (CMP) e do cimento/concreto reforçado com fibras (CRF) permitiu à presente pesquisa a exploração de sinergismos em xi propriedades como tenacidade, flexibilidade, resistência à tração e resistência ao impacto. Para caracterização desses compostos, foram realizados ensaios no estado fresco (mini-slump e tempo de pega), ensaios mecânicos (compressão axial, tração na flexão e impacto) e análises microscópicas, com intuito de analisar a interface fibra-matriz e a possível interação química entre o copolímero e a pasta de cimento Portland, por meio das técnicas de Termogravimetria (TG), Difratometria de Raios-X (DRX), Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), Porosimetria por Intrusão de Mercúrio (PIM), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com sistema de Espectroscopia por Dispersão de Energias (EDS) em amostras fraturadas e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) por imagem de elétrons retroespalhados (BSEI) em amostras polidas. / In the last years, the increasing employment of fiber reinforced composites by the building industry shows the efficiency of the fibers as reinforcement of brittle matrices such as the pastes, mortars and Portland cement concrete. The development of the synthetic fibers characteristics with costs that are compatible with other fibers allows us to preview the biggest improvement of the products reinforced by these fibers. In relation to polyamide 6.6 specifically, it is verified that its elasticity modulus is slower compared with the value of conventional Portland cement matrices and poor interface fiber/matrix. The increase of elasticity modulus of these fibers is the biggest challenge for the textile industry due to characteristics of their fabrication, specifically to cord production. But it is not sufficient, because the adherence between polyamide fiber and Portland cement matrices needs to be improved. In this way, the goals of this present research were to make the elasticity modulus of the Portland cement matrix compatible with the elasticity modulus of polyamide fibers and to allow the development of the interfacial transition zone (ITZ) by the addition of the redispersible copolymer Va/VeoVa (acetate-versatate). Moreover, the use of both technologies, fiber reinforcement and polymermodified cement, allowed the present work to reach synergism in several properties, such as toughness, flexibility, traction strength and impact strength. The composites characterization was realized by tests in the fresh state, mechanical tests and microscopic analyses (Thermogravimetric Analyses, X-Ray Diffraction, Fourier-Transform Infrared, Mercury Intrusion Porosity and Scanning Electronic xiii Microscopy), which also had, as goals, to verify possible chemical interaction between copolymer and Portland cement paste.

Orientadores: João Sinézio de Carvalho Campos, Marco-Aurélio De Paoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T19:54:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_NataliaGarrotede_M.pdf: 8371421 bytes, checksum: b1ace4db177a03ca77cde81260779535 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Considerando a importância da reciclagem, o presente trabalho teve como objetivo apresentar as propriedades mecânicas, térmicas e reológicas do material polimérico obtido a partir do processo de reciclagem de embalagens multicamadas constituídas de poliamida 6 (PA 6), polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno de baixa densidade linear (PEBDL). Obteve-se o material polimérico processando-se em extrusora mono-rosca as embalagens com compatibilizantes (CP) de polietileno funcionalizado com anidrido maleico (PE-g-AM) e polietileno de alta densidade pósconsumo (PEADpc). As amostras foram preparadas nas composições que variam de 50 a 100% em massa de embalagem aglutinada. O melhor desempenho no ensaio de tração foi obtido com PE-g-AM. Porém, a adição deste CP nas blendas que continham o PEADpc, mostrou-se desnecessária. Os corpos de prova sem PE-g-AM apresentavam delaminações, devido à falta de compatibilidade entre os diferentes materiais. Entretanto, as propriedades de flexão das blendas com PEADpc foram melhores quando comparadas com as que continham PEAD virgem. Estes dados sugerem que grupos polares, originados na degradação oxidativa do polímero pósconsumo, reagiram com grupos polares da poliamida, promovendo melhor compatibilização. As análises de Microscopia Eletrônica de Varredura mostraram que estes compatibilizantes contribuíram para a diminuição do tamanho dos domínios da fase dispersa, resultando em uma mistura mais homogênea. As blendas que continham o polietileno virgem apresentaram um aumento na viscosidade quando o PE-g-AM foi adicionado. De acordo com as propriedades físico-químicas, estes materiais podem ser utilizados, por exemplo, em aplicações na área moveleira, lonas ou vasos / Abstract: Considering the importance of recycling, this study aimed to show mechanical, thermal and rheological properties from recycled multilayers packaging consisted of polyamide 6 (PA6), low density polyethylene (LDPE) and linear low density polyethylene (LLDPE). The polymeric material was processed in a single screw extruder. Two compatibilizers (CP) were applied: polyethylene-graft-maleic anhydride (PE-g-AM) and post-consumer high density polyethylene (PEADpc). Blends were prepared from 50 to 100% of agglutinated packaging. The best tensile properties were obtained with PE-g-AM. However, It is not necessary the addition of this CP in the blends with PEADpc. The specimens without PE-g-AM showed delamination, because of the lack of adherence of different polymeric materials contained in these blends. Nevertheless, the flexural properties of the blends with PEADpc were better than those with virgin PEAD. These results suggested that the polar groups from PEADpc, originated from oxidation process, may have reacted with polar groups from polyamide. The scanning electron microscopy showed a reduction in the size domains of the disperse phase when these CP were used. This produced a more homogeneous mixture. Other characteristic observed is that the addition of PE-g-AM in blends with virgin PEAD appears to increase the viscosity. The materials obtained can be applied, for example, in furniture in general, tarpaulins or vessels / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestra em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Maria Carolina Burgos Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:40:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pattaro_AnaFlavia_M.pdf: 11480434 bytes, checksum: e73b5f91ac734cab17a6d1dd1e142174 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este projeto envolve o estudo e desenvolvimento de materiais compósitos (polímero/carga) nanoestruturados (nanocompósitos), produzidos em uma unidade experimental de polimerização, destinada ao desenvolvimento de Nylon -6 (Poliamida-6 ou PA-6) para novas aplicações como plástico de engenharia. O estudo envolve o processo de polimerização de PA-6 e nanocompósitos de PA-6/argila organofílica a partir do monômero 'ÉPSILON '-Caprolactama, como também a produção das argilas organofílicas. A mistura é feita em um reator de bancada em batelada no qual argilas bentoníticas sódica e organofilizada são adicionadas à massa reacional (matriz polimérica) durante o processo de polimerização. Os estudos para o desenvolvimento de PA-6 e de seus nanocompósitos com diferentes características pretendem correlacionar os parâmetros reacionais e operacionais às propriedades finais do polímero obtido. Para isto, estudos de simulação do processo de polimerização foram desenvolvidos, juntamente com análises experimentais do produto. Dessa forma, a PA-6 e os nanocompósitos produzidos por meio do processo de polimerização in situ foram avaliados levando em consideração a eficiência da incorporação ou grau de esfoliação da argila no polímero, a massa molecular dos polímeros/nanocompósitos obtidos e suas características térmicas, determinadas por análises de DSC e TGA. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a polimerização in situ de nanocompósitos de PA-6/Argila Organofílica, utilizando o processo de polimerização hidrolítica da PA-6, é um processo viável de produção de nanocompósitos, uma vez que foi observada, através da técnica de DRX, uma possível formação de nanocompósitos esfoliados e/ou intercalados. Além disso, as simulações do processo de polimerização da PA-6, com ou sem a adição de argilas, apresentaram boa concordância com os valores obtidos experimentalmente / Abstract: This project involves the study and development of composite materials (polymer / filler) nanostructured (nanocomposites), produced in an experimental polymerization unit, for the development of Nylon-6 (Polyamide-6 or PA-6) for new applications such as engineering plastics. The study involves the PA-6 and PA-6/organoclay nanocomposites polymerization process using 'ÉPSILON '-caprolactam monomer, as well as the production of organoclays. The blend is done in a batch reactor in which organophilizated and sodic bentonite are added to the reaction mass (polymeric matrix) during the polymerization process. The studies on the development of PA-6 and its nanocomposites with different characteristics intend to correlate the reaction and operational parameters to the final properties of the obtained polymer. Thus, simulation studies of the polymerization process were developed, along with experimental analysis of the product. In this sense, PA-6 and nanocomposites produced by the in situ polymerization process were evaluated taking into account the incorporation efficiency or the exfoliation rate of the clay in the polymer, the molecular weight of polymers / nanocomposites obtained and their thermal characteristics, determined by DSC and TGA analysis. Based on these results, the conclusion is that the in situ polymerization of PA-6 and PA-6/organoclay nanocomposites using the PA-6 hidrolitic polymerization process, is a viable process for the production of nano-composites, since it was observed through the DRX technique a possible formation of exfoliated and/or intercalary nanocomposites. In addition, the PA-6 polymerization process simulations, with or without the addition of clays, presented a good fit with the experimental values / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

[pt] A utilização de tubos poliméricos, em sistemas de drenagem e instalações de linhas de gás está sendo cada vez mais aplicada devido à diversas características positivas desses materiais. Existem várias aplicações nas quais o material polimérico pode substituir o metálico com vantagem, pois possuem maior flexibilidade (em comparação aos tubos de aço), menor peso (consequente facilidade de manuseio), maior resistência química a diversos fluidos e ao ambiente, resistência a abrasão, baixa densidade, baixa condutividade térmica, não necessitam de pintura, além de possuírem custos menores. Porém, apesar desse tipo de tubo despertar interesse crescente em consequência da possibilidade de diversificação de formas e de suas propriedades atraentes, atualmente diversas indústrias ainda consideram sua utilização como algo não tão vantajoso, optando pela utilização de tubos como os de aço. Algumas das desvantagens dos polímeros levadas em consideração no momento da escolha entre o tipo de material a ser aplicado (comparados ao aço), podem ser: baixa resistência à altas temperaturas, baixa resistência mecânica e alto coeficiente de dilatação térmica. Um ponto crucial para as indústrias que utilizam os tubos poliméricos é o processo de soldagem dos mesmos. A forma mais tradicional de soldagem desses tubos é realizada através do processo por termofusão ou hot plate welding (soldagem por chapa quente), onde os tubos são soldados face a face (solda de topo). O estudo das variações dos parâmetros de soldagem permite que algumas das exigências e requisitos padronizados possam ser reavaliados através de experimentos, de forma a obter melhor compreensão ou até mesmo a otimização dos resultados gerados. Os procedimentos que foram utilizados na execução das soldas a serem analisadas neste trabalho são embasados na norma alemã DVS 2207, sendo o padrão mais utilizado atualmente nas indústrias como base para a aplicação dos parâmetros e requisitos do processo. Apesar desse processo oferecer grande segurança e confiabilidade, a divulgação na literatura ainda é limitada e algumas questões precisam ser discutidas, como por exemplo, a eficácia das faixas de trabalho pré-definidas. Este trabalho tem por objetivo identificar as combinações de parâmetros que permitam gerar juntas soldadas de tubos de poliamida 12 que possuam melhor qualidade e consequentemente bom desempenho. As juntas foram realizadas no Centro de Tecnologia Senai Solda (CTS). Foram estudadas diferentes configurações dos parâmetros de processo, variando pressão de preaquecimento, pressão de aquecimento e temperatura da chapa. Mudanças como, a variação da massa e a degradação do material, influenciadas por tais parâmetros, foram analisadas através dos ensaios de análise termogravimétrica. As respostas mecânicas foram analisadas por testes de rigidez e tração. / [en] The use of polymeric pipes in drainage systems and gas lines facilities are increasingly being applied due to several positive characteristics of these materials. There are several applications in which the polymeric material can replace metallic advantageously because they have greater flexibility (compared to steel pipes), lower weight (consequent ease of handling), increased chemical resistance to various fluids and to the environment, abrasion resistance, low density, low thermal conductivity, doesn t require painting, in addition to having lower costs. However, despite of such tube are awakening growing interest as a result of the possibility of diversification of forms and their attractive properties, currently several industries still consider it as something not so advantageous, opting for the use of pipes as the steel. Some of the disadvantages of the polymers taken into account in the choice of the type of material to be applied (compared to steel) can be: low resistance to high temperatures, low mechanical strength and high thermal expansion coefficient. A crucial point for the industries that use polymer pipes is their welding process. The most traditional way welding of these pipes is performed through the process by thermal fusion. It s called hot plate welding, where the pipes are welded face to face (butt-weld). The study of changes of welding parameters allows some of the requirements and standards can be reviewed through experiments in order to obtain a better understanding or even optimizing the results generated. The procedures used in the execution of the joints analyzed in this work are grounded in the German standard - DVS 2207. It s the most used standard in the industries as a basis for the application of parameters and process requirements. Although this process offer great safety and reliability, the disclosure in the literature is still limited and some issues need to be discussed, such as the effectiveness of pre-defined working range. This work aims to identify the combinations of parameters to generate welded joints of 12 polyamide pipes that have better quality and therefore good performance. The joints were made in the Centro de Tecnologia Senai - Solda (CTS). Different settings of processing parameters were studied. The microstructural changes like union of surfaces, mass variation and degradation of the material, were analyzed by the thermogravimetric analysis tests and the macro-structural changes (mechanical response) to the influence of these parameters were analyzed by stiffness and tensile tests.