Orientadores: Liliane Maria Ferrareso Lona, Fabiano Andre Narciso Fernandes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T22:27:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caliani_Erico_M.pdf: 3596574 bytes, checksum: a9511fe1d45043201751c5b2a63b67fd (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: : A polimerização a alta pressão em reator autoclave é uma das tecnologias empregadas na produção de polietileno de baixa densidade (PEBD) empregam altas temperaturas, que podem variar de 150 a '300 GRAUS¿C, e altas pressões, até 3000 atm. Neste trabalho de mestrado foi desenvolvido um modelo matemático dinâmico para um reator de polimerização do tipo autoclave que opera em uma planta industrial no pólo petroquímico de Camaçari ¿ BA. O reator é dotado de múltiplos pontos de alimentação de monômero e de iniciador e possui um potente agitador, o que provoca uma natureza recirculante dentro do reator. De forma a considerar a mistura imperfeita, o reator é dividido em diversas seções. Cada seção é idealizada por um modelo de escoamento composto por um segmento de mistura perfeita, CSTR, e um segmento de mistura imperfeita, PFR. O segmento CSTR considera os pontos próximos das alimentações, enquanto que o PFR considera o resto da seção. Balanços de massa e de energia são realizados para cada segmento do reator. O método dos momentos foi utilizado para a caracterização das propriedades médias do polímero formado. Controladores do tipo PID foram implementados para controlar a temperatura e manter o reator em um ponto instável de operação. O conjunto de equações diferenciais e algébricas para cada segmento foi resolvido simultaneamente. Os resultados da simulação do modelo foram comparados com dados industriais e bons resultados foram obtidos / Abstract: High-pressure polymerization in autoclave reactors is one of the most currently technologies used for production of polyolefins, particularly polyethylene. Pressures until 3000 atm and temperatures covering the range from 150 to '300 DEGREES¿C are usually employed in this system. In the present work high-pressure ethylene polymerization process to produce low-density polyethylene (LDPE) have been considered. In this work was developed a dynamic mathematical model for an autoclave polymerization reactor that operates in an industry in Brazil. The reactor comprises multiple feed points of monomer, initiator and a powerful agitator, which cause a recirculating nature inside the reactor. In order to consider the imperfect mixing, the reactor is divided into several sections (reaction zones). Each sections is idealized as composed by segments: one CSTR and one PFR segment accounts for the imperfect mixing region. Mass and energy balance are given for each segment of the reactor. The method of moments was used to characterize the average properties of the polymer produced. PID control was used to maintain operation on an unstable steady state point. The set of differential and algebraic equations (for all segments) was solved simultaneously. The results were compared with industrial data and good agreement was obtained. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Fernando Galembeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:39:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Burgo_ThiagoAugustodeLima_M.pdf: 5433149 bytes, checksum: 072a8a59c85a99f30a12ff303fcdb4e1 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho estudou-se o comportamento de potenciais induzidos em celulose pela aproximação de um corpo eletrificado e também a dissipação de cargas (positivas e negativas) em polietileno de baixa densidade (PEBD) geradas por descarga corona. As medidas de determinação do potencial eletrostático foram feitas utilizando eletrodos de Kelvin acoplados a voltímetros eletrostáticos. Os resultados mostraram que a umidade relativa (UR) tem papel decisivo tanto sobre a indução e dissipação de cargas em celulose quanto sobre a dissipação de cargas em polietileno. Nos experimentos de dissipação de carga em PEBD (virgem e oxidado) os potenciais são mais rapidamente dissipados em umidade elevada. O polietileno sempre apresenta um potencial negativo no equilíbrio (¿4,6 ±0,7V), independente do sinal do potencial medido após a eletrização inicial, positivo ou negativo. A atmosfera se mostrou decisiva tanto para a aquisição quanto para a dissipação de cargas nos materiais e os resultados foram interpretados de acordo com um modelo no qual a atmosfera atua como reservatório de cargas uma vez que o equilíbrio da água sob um potencial eletrostático V mostra excesso de concentração de íons H(H2O)n se V < 0 e excesso de concentração de OH(H2O)m se V > 0, de acordo com a definição de potencial eletroquímico. De acordo com este modelo, a atmosfera é um importante e provavelmente decisivo reservatório de íons na eletrização e dissipação de cargas de dielétricos / Abstract: The objective of this study is the verification of a model for electrostatic charge induction and dissipation in dielectrics. Experiments aimed at 1) the determination of electrostatic potential induced and dissipated in cellulose by the approximation of a charged body and 2) the determination of electrostatic potential dissipation by low-density polyethylene (LDPE) charged with corona pulses. Measurements were made using Kelvin electrodes coupled to electrostatic voltmeters with spatial resolution at the macroscopic and nanometric scales. In cellulose, positive and negative charge induction follow the same kinetics with similar time constants but positive corona-induced potentials in LDPE are dissipated faster than negative corona potentials. LDPE surface oxidation causes an increase in the rate of corona potential decay that increases with the degree of oxidation. Relative humidity (RH) is decisive for both charge acquisition and dissipation and the present results cannot be explained by the usual assumption of surface conductivity as the main charge/discharge mechanism. On the other hand, experimental results are interpreted assuming that the atmospheric water is a charge reservoir for dielectrics and charge acquisition and dissipation is the result of adsorption and desorption of H and OH ions from adsorbed water, under the effect of external or internal fields. LDPE in equilibrium under a moist nitrogen atmosphere is not electroneutral, showing an equilibrium potential equal to ¿4.6±0.7 V / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: William Dias Belangero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:25:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garrido_LuizFernando_M.pdf: 3331524 bytes, checksum: 50f44c5fff048c0f9e4c220b4f7e52f4 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho in vivo, de implantes cilíndricos com altura e diâmetro de 5mm formados por cerâmica ß-tricálcio fosfato (ß-TCP) ou polietileno de ultra-alto peso molecular (PEUAPM) todos recobertos com hidrogel de poli (2-hidroxi etil metacrilato) - poli(metacrilato de metila-co-ácido acrílico) (75:25) (pHEMA/poli (MMA-co-AA)) para preencher defeitos osteocondrais nos joelhos direito e esquerdo de cães. Foram operados treze cães machos com peso entre 15 e 25 kg fornecidos pelo Canil do Centro Multi Institucional de Bioterismo da Unicamp, sem raça definida, em bom estado de nutrição, vacinados após período prévio de quarentena. Cinco cães foram utilizados como controle e oito foram seguidos por nove meses após a colocação dos implantes. Os implantes de cerâmica foram colocados no sulco troclear do joelho direito e os de polietileno no joelho esquerdo. Foram realizadas análises da superfície do implante macroscópica (in vivo e in vitro), mecânica e microscópica, com a finalidade de avaliar a formação de tecido sobre o implante, o seu desgaste, o se desempenho viscoelástico e a interface formada entre o implante e o tecido ósseo. Os implantes de cerâmica apresentaram desempenho inferior ao polimérico, em todos os critérios avaliados. Embora não tenha havido desgaste significativo na superfície do hidrogel os dois implantes estudados produziram abrasão na superfície da patela / Abstract: This study had the purpose of evaluating ¿in vivo¿ the performance of ß-TCP ceramic or extreme high molecular weight polyethylene cylindrical implants, with height and diameter of 5mm, all covered with poly(2-HEMA) ¿ poly(methyl methacrilate-co-acrilic acid) hydro gel (polyHEMA/poly(MMA-co-AA) (75:25) in order to fill in bone defects in both the right and left knees of dogs. Thirteen male dogs weighting between 15 and 25kg, supplied by UNICAMP¿s Centro Multi Institucional de Bioterismo, were operated. All the dogs were well nourished, vaccinated and the operation took place after a previous quarantine period. Five dogs were used as control and eight were followed for nine months after putting the implants. The ceramic implants were placed in the right knees and the polyethylene ones in the left knees. Macroscopic, mechanic and microscopic analyses of the implant surface, (both in vivo and in vitro) were performed, in order to evaluate the tissue formation on the implant, the wearing off of the implant, the viscoelastic performance and the interface between the implant and the bone tissue. The ceramic implants presented an inferior performance when compared to the polymeric ones, in all of the evaluated aspects. Although there was no significant degradation on the hydro gel surface, both studied implants produced erosion on the kneecap surface / Mestrado / Cirurgia / Mestre em Cirurgia

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T07:42:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bartasson_MariaCristiane_D.pdf: 3572565 bytes, checksum: 6f48dc4bb39202250d7c51c6a2838b74 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta tese propõe a aplicação de Lógica Fuzzy para a modelagem de um processo de polimerização de eteno em baixa pressão para predição de propriedades de qualidade. O software de modelagem é inovador com relação à questão de relacionar como variável de saída, características da qualidade e de desempenho das resinas a partir de condições de síntese. Adicionalmente, foram propostos modelos de correlação semi-empírica de propriedades das resinas em estudo. As propostas apresentadas possibilitam o uso de simulações para obtenção de respostas rápidas, tendo aplicação em ambiente industrial / Abstract: This thesis proposes an application of the Fuzzy Logic the modeling of an ethane low pressure polymerization process to predict properties related to quality. The modeling software is innovative with regard to the question of correlate out variables concerning to quality characteristics to synthesis conditions. Additionally, correlations semi-empirical models have been considered to predict resin¿s properties. The presented proposals enable the use of simulation for the attainment of fast answers for the use in industry / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Liliane Lona / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T09:29:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_YuriGuerrieri_M.pdf: 1827964 bytes, checksum: 8c6635139bee2d39bd01aba8b6a2c335 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os sistemas poliméricos, sejam eles reacionais ou não-reacionais, são em geral bastante complexos, devido à própria estrutura das cadeias das suas moléculas e pela existência de diversas interações entre elas. No que se refere à termodinâmica de sistemas poliméricos, este é um aspecto fundamental em muitos processos de polimerização, uma vez que têm impacto direto nas características dos materiais formados. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento de sistemas poliméricos em duas plantas industriais de produção de polietileno, denominadas aqui como Planta PEBD, onde é produzido polietileno de baixa densidade (PEBD), e Planta PEL, onde são produzidos polietileno linear de baixa densidade (PELBD) e polietileno alta densidade (PEAD). Na Planta PEBD foi estudado o equilíbrio líquido-líquido a alta pressão, presente no reator, e o equilíbrio líquido-vapor presente no separador de baixa pressão (flash). Para este estudo foram utilizadas 8 resinas produzidas comercialmente. Na Planta PEL foi estudado o equilíbrio líquido-vapor presente no separador de pressão intermediaria (flash). Para este estudo foram utilizadas 25 resinas produzidas comercialmente. De um modo geral foram feitas as modelagens de sistemas binários e multicomponentes constituídos por: etileno, etano, propeno, propano, 1-buteno, cicloexano, 1-octeno e polímero. Os dados experimentais utilizados foram gerados a partir de medições disponíveis e balanços de massa e energia em ambas as plantas industriais. Para a modelagem dos equilíbrios de fases investigados neste trabalho foi utilizada a equação de estado PC-SAFT (Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory, Teoria Estatística de Fluidos Associativos com Cadeia Perturbada), que tem apresentado desempenho superior ao das suas antecessoras. Após a implementação computacional, o modelo foi validado para ambas as plantas industriais. Os resultados mostram que, para alguns sistemas, os parâmetros binários encontrados na literatura são suficientes para uma boa modelagem; para outros, quando os parâmetros de interação binária são ajustados na equação, o modelo apresenta-se capaz de representar melhor os dados experimentais / Abstract: Polymeric systems, with or without chemical reactions, are in general much complex due to molecules structure and due to the existence of many interactions between them. Thermodynamics of polymeric systems, and more specifically phase equilibria, is a fundamental aspect in many polymerization processes, since they influence directly in the characteristics of the material produced. In this way, the objective of this work is to investigate the behavior of polymeric systems in two industrial plants of polyethylene production, called here as PEBD Plant, where low density polyethylene (LDPE) is produced, and PEL Plant, where linear low density polyethylene (LLDPE) and high density polyethylene (HDPE) are produced. In PEBD Plant liquid-liquid equilibria in the reactor unit and vapor-liquid equilibria in the low pressure separator (flash) were studied. For this study 8 resins produced commercially were used. In PEL Plant vapor-liquid equilibria present in the intermediate pressure separator (flash) was studied. For this study 25 resins produced commercially were used. In a general way binary and multicomponent systems were modeled, with the following components: ethylene, ethane, propylene, propane, 1butene, ciclohexane, 1-octene and polymer. The experimental data used has been generated through a few measurements at disposal and though mass and energy balance calculations in both industrial plants. In modeling phases equilibria investigated in this work, PC-SAFT (Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory) equation of state was used, since it has presented superior performance when compared with its predecessors. After the computational implementation, the model was validated for both industrial plants. The results show that, for some systems, the binary parameters found in literature had been good enough for modeling purposes. In others systems, when binary interaction parameters were adjusted in the equation, the model had presented a better capability in representing the experimental data / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Marco-Aurelio De Paoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_JoyceRodriguesde_M.pdf: 2541901 bytes, checksum: 06e3281cd9bd6a393831b0010bf106ed (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As fibras naturais curtas usadas como reforço em matrizes poliméricas melhoram as propriedades mecânicas dos polímeros e podem substituir reforços inorgânicos obtidos de fontes não-renováveis como a fibra de vidro, com as vantagens adicionais de serem mais leves, menos abrasivas aos equipamentos de processamento e biodegradáveis. Na primeira etapa deste trabalho foram feitos testes para encontrar a melhor formulação e as condições ideais para se produzir compósitos de polietileno de alta densidade, PEAD, reforçados com fibras de Curauá. Para se determinar a melhor formulação foram variados: o teor de fibras no compósito, o teor e o tipo de agente de acoplamento e as condições de processamento (velocidade de rotação de rosca e perfis de temperatura durante a extrusão). A razão de aspecto e os parâmetros geométricos das fibras antes e após o processamento foram medidos através de microscopia óptica e tratados estatisticamente. A adesão entre as fases, na presença ou ausência de agente de acoplamento, foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura. Os compósitos e os materiais puros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, por métodos térmicos (termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial) e pela medidas das propriedades mecânicas de tração, flexão e impacto. A degradação e estabilização dos compósitos foram monitoradas através do envelhecimento ambiental e acelerado das amostras com e sem aditivos estabilizantes a fim de avaliar a durabilidade dos compósitos e o efeito dos aditivos em retardar a degradação dos compósitos e homopolímeros. Conclui-se que os compósitos de PEAD reforçados com fibra de curauá tem propriedades comparáveis aos compósitos de PEAD reforçados com fibra de vidro disponíveis no mercado. / Abstract: Natural short fibers used as reinforcing agent in polymers improve their mechanical properties and may substitute inorganic reinforcing agents, produced from non renewable resources, like fiberglass, with the additional advantages of being lighter, less abrasive to the processing equipment and biodegradable. In the first part of this work the formulation and the processing conditions were studied in order to optimize the mechanical properties of the composite of high density polyethylene, HDPE, and curauá fibers. To determine the best formulation we tested: fiber content, type and content of coupling agent and processing conditions (screw rotation speed and temperature profile during extrusion). The aspect ratio and geometric parameters of the fibers before and after processing of the composites were determined by statistic treatment of the micrographies obtained by optical microscopy. The fiber/matrix phase adhesion, with and without coupling agent, was evaluated by scanning electron microscopy. The composites and the pure materials used for their preparation were characterized by fourier transform infrared spectroscopy, thermal methods (thermogravimetry and differential scanning calorimetry) and by measurement of the tensile, flexural and impact mechanical properties. The degradation and stabilization of the composites was monitored by environmental and accelerated aging tests of composite samples with and without stabilizing additives, to evaluate the durability of the composites and the effect of the additives. We conclude that HDPE composites reinforced with curauá fibers have properties comparable to commercially produced composites of HDPE reinforced with fiberglass. / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Orientador: Ana Rita Morales / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_PauloHenriquedaSilvaLeite_M.pdf: 3567481 bytes, checksum: e65ba429faa53dd840da6f11f7155c0e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O trabalho descreve a obtenção de nanocompósitos de polietileno de baixa densidade, poliamida 6, polietileno enxertado com anidrido maleico e montmorilonita organofilicamente modificada com o objetivo de estudar o efeito de compatibilização da argila organofílica nas blendas de polietileno e poliamida. Os compostos foram preparados pelo método de intercalação do fundido em extrusora dupla-rosca e os corpos de prova, obtidos por injeção, foram caracterizados por análise térmica dinâmico-mecânica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão, calorimetria exploratória diferencial, análise termogravimétrica e teste mecânicos de resistência a tração e ao impacto. As análises térmicas revelaram uma ligeira queda da estabilidade térmica associada ao efeito de degradação do modificador encontrado na argila; o aparecimento de um novo pico de fusão nas curvas de DSC dos nanocompósitos foi associado à formação de uma nova fase cristalina na poliamida 6, causado pela presença da argila. As análises morfológicas revelaram uma adequada homogeneidade nos nanocompósitos e uma redução dos tamanhos dos domínios das duas fases da blenda, de forma que nenhum aglomerado foi observado, o que mostra que houve uma boa dispersão da argila na matriz. As análises estruturais confirmaram esta boa dispersão através da microscopia eletrônica de transmissão (MET) e da difração de raios-X (DRX), que revelaram que a argila teve suas camadas parcialmente intercaladas e/ou esfoliadas em todos os nanocompósitos estudados, e que esta estrutura encontrada proporcionou uma melhora significativa nas propriedades mecânicas dos compostos / Abstract: This work describes the behavior of nanocomposites of polyamide 6 (PA6), low density polyethylene (LDPE) and an organophilic montmorillonite. The compatibilization effect of the orgalophilic clay was studied with and without the presence of a maleic anhydride grafted polyethylene (PE-g-MA). The nanocomposites were prepared by melt intercalation on a twin screw extruder. The samples were prepared by injection molding, and characterized using scanning electron microscopy (SEM), wide-angle X-diffraction (WAXD), dynamic mechanical analysis (DMA), transmission electron microscopy (TEM) and differential scanning calorimeter (DSC). Mechanical properties as tensile strength and impact strength were also evaluated. The thermal analysis showed a slight decrease in thermal stability that was associated with the effect of degradation of the modifier of the clay; the emergence a new melting peak for the Polyamide 6 associated to a new crystalline phase due the clay nucleation effect. The morphologic analysis showed two phases for all systems but a reduction on the particle dimension due the presence of the clay, with low differences by the use of the compatibilizer. Structural analysis confirmed by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD), which had its clay layers extensive exfoliated, with some small degree of intercalation nanocomposites at all, and that this structure has provided a significant improvement in mechanical properties of compounds / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

O polietileno tem sido muito empregado em transmissão de água potável, particularmente em ramais prediais. Este polímero apresenta vantagens em relação a seus concorrentes, como flexibilidade, baixo preço, facilidade de instalação e resistência à corrosão. Os tubos fabricados com polietileno de alta densidade –PEAD, como o material é genericamente conhecido na indústria de saneamento básico no Brasil - são suscetíveis de apresentar falhas em serviço por fratura em fluência, as quais provocam vazamentos e perdas de água e incorrem em maiores custos de manutenção. Os principais fatores que influenciam a vida dos tubos de polietileno são: material, meio, condições de carga e técnicas de instalação. A busca de melhores materiais tem levado a indústria petroquímica ao contínuo desenvolvimento de novas resinas, com maior resistência às falhas, que ocorrem através do crescimento lento de trincas. Essa resistência à falha em serviço dos tubos geralmente é avaliada através de ensaios de resistência à pressão hidrostática interna de longa duração, realizados em diferentes temperaturas. Nestes ensaios observa-se que o PEAD apresenta comportamento dúctil (acompanhado de significativa deformação plástica) e falha em menor período de tempo a níveis elevados de tensão, enquanto que em níveis mais baixos de tensão o material apresenta falhas com aparência frágil - sem deformação plástica visível apreciável - após longos períodos de tempo. As falhas em serviço são predominantemente deste último tipo. Esta transição 'dúctil-frágil' no comportamento do material, pelo menos ao nível da falha macroscópica, é muito importante e precisa ser bem compreendida pois pode abreviar a vida útil do tubo através de falhas precoces. Dados de tensão circunferencial versus tempo de ruptura dos tubos podem ser plotados em escala bi-logarítmica, formando o que se conhece na prática industrial por 'curva de regressão', a qual é linear, com inclinação negativa e com maior inclinação (em módulo) na região correspondente às falhas do modo frágil. Dessa forma, a transição 'dúctil-frágil' apresenta-se na 'curva de regressão' como um ponto de inflexão. A tensão de transição dúctil-frágil é característica de uma dada formulação (composto) e não é facilmente determinada em ensaios conduzidos à temperatura ambiente. Apesar de sua ampla aceitação na indústria os testes de resistência à pressão hidrostática interna de longa duração devem ser criticados pois são muito longos, caros e pouco práticos para efeito de controle de qualidade dos tubos de polietileno. Além disso, a maioria dos dados são coletados a altas pressões internas (ou seja, na região 'dúctil') para economizar tempo, enquanto que os tubos operam na região 'frágil'. A filosofia desses testes, como empregados na indústria, também implica que o tempo de falha é uma propriedade do material, enquanto que fatores extrínsecos, como defeitos introduzidos durante a instalação, podem reduzir o tempo de nucleação da fratura, levando à falha precoce. O crescente emprego de tubos de polietileno em sistemas de distribuição de água, além de outras aplicações, como em sistemas de gás, requer o desenvolvimento de novos métodos de avaliação de desempenho, que levem em conta não apenas o tempo de falha como também os mecanismos de fratura. Busca-se desenvolver métodos de laboratório, de curta duração, para se estabelecer o comportamento dos tubos a longo prazo, principalmente para prevenir falhas precoces, do tipo frágil, dentro do período de vida útil esperado. A mecânica da fratura é justamente a disciplina que estuda o comportamento dos materiais na presença de trincas. Neste sentido duas abordagens são propostas no presente trabalho: 'Ramp Test' e o método do Trabalho Essencial de Fratura. O método do 'ramp test' permite estimar a tensão crítica correspondente à transição dúctil-frágil da 'curva de regressão' a partir de ensaios simples de tração. Por outro lado, o método do Trabalho Essencial de Fratura permite estimar diretamente as partes essencial e não essencial do trabalho específico de fratura. São analisadas cinco resinas provenientes de fornecedores tradicionais de matérias-primas para a produção de tubos de polietileno e duas outras resinas, desenvolvidas para outros fins. Os resultados permitem concluir que os ensaios propostos são viáveis como substitutos ou complementares ao ensaios de resistência à pressão hidrostática na avaliação da tendência de tubos de polietileno apresentarem falhas em serviço. / Polyethylene has been largely used in potable water distribution systems, mainly in service lines. This polymer offers many advantages over its competitors: flexibility, low cost, ease installation and corrosion resistance. Pipes made with high density polyethylene – HDPE, the generic designation of the material in the sanitation industry in Brazil – fail in service by fracture due creep, giving rise to leakage and water losses, resulting in higher maintenance costs. Main factors that affect the service life of polyethylene pipes are: material, environment, load and settlement. The search for improved materials leads the petrochemical industry to the continuous development of new resins, with increased resistance to failure, which occurs via slow crack growth. This resistance to in-service failure is usually measured in long-term hydrostatic strength tests, at different temperatures. In these tests HDPE behaves like ductile material (followed by significant plastic deformation) and fails in lower period of time under high stress levels, whereas under lower stress levels it fails in a brittle-like mode - with no visible permanent plastic deformation - after longer times. Failures in service are mainly brittle-like. This ductile-fragile transition in the behavior of the material at least at macroscopic scale, is very important and must be well understood, because it can abbreviate the service life of the tube, through early failure. Time-stress failure data can be ploted in bi-log scale to form what is known in the industrial praxis as regression curve, which is linear, with negative slopes, and a larger slope in modulus for the brittle-like fracture mode. In this way, the ductile-fragile transition appears as a point of inflection. The 'ductile-to-brittle' transition stress is claracteristic of a given formulation and is not easily determined in tests conducted at room temperatures. In spite of its widespread acceptance in the industry, the long-term hydrostatic strength test must be criticized because it has long duration, is expensive and not practical for pipes’ quality control. Beside that, most of the data are collected at high inner pressures to save time, while the tube is expected to operate in the 'brittle-like' region. The philosophy of these tests, as used in the industry, also implies that the time-to-failure is a material property, while extrinsic factors may shorten the fracture nucleation time, leading to a premature failure. The rising use of polyethylene pipes in water distribution systems, beside other applications as in gas systems, requires the development of new performance evaluation methods, that take into account not the time to failure but also the fracture mechanisms. It is desirable for developing short-term laboratory tests to establish the long-term behavior of pipes, to prevent premature brittle-like failures in the desired service life. Fracture mechanics is just the subject which studies the behavior of materials in the presence of cracks. In this way, two approaches are suggested for the present work : 'ramp test' and the Essential Work of Fracture method. The 'ramp test' method allows to estimate the critical stress that corresponds to the ductile-brittle transition in the regression curve using standard tensile test samples. On the other hand, the Essential Work of Fracture allows a direct estimation of the essential and the non-essential parts of the specific work of fracture. Five different resins for production of polyethylene pipes obtained from traditional raw material suppliers and two other resins designed for other purposes are analysed. The results allow to conclude that the suggested tests are feasible as substitutes or complementaries to the long-term hydrostatic stress tests to evaluate the tendency of the polyethylene pipes to present service failures.

A produção de elementos filtrantes para água a partir de polímeros é bastante difundida no mercado, mas possui uma característica indesejada: nem sempre são eficientes e capazes de reter ou eliminar microorganismos presentes. O presente trabalho propõe-se a produzir filtros com propriedade biocida compostos por nanocompósitos de polietileno de ultra alta massa molar (PEUAMM), modificados com surfactante não iônico e nanopartículas de prata, sendo os polímeros responsáveis pela estrutura porosa uniforme dos filtros e as nanopartículas de prata incorporadas nos elementos filtrantes pela ação biocida. Os polímeros particulados foram classificados por peneiramento e apresentaram duas curvas granulométricas distintas de 150 a 200?m e de 300 a 400?m, sendo posteriormente utilizados para a sinterização dos elementos filtrantes. As nanopartículas de prata foram incorporadas aos elementos filtrantes, obtendo-se corpos de prova que foram caracterizados através do uso das técnicas de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microanálise por espectroscopia de raios-X por dispersão de energia. Foram também realizadas avaliações dos elementos filtrantes através de ensaios de ação biocida, vazão e taxa de filtração e presença de extraíveis. Os resultados obtidos indicaram a formação do nanocompósito e diferentes propriedades foram observadas para os elementos filtrantes em função da porosidade alcançada. / The production of polymer based filter elements for water is widespread in the market but has an undesirable characteristic: they are not always efficient and capable of retaining or eliminating microorganisms. This paper proposes the production of filters with biocidal activity, composed by nanocomposites of ultra high molar mass polyethylene (UHMMPE), modified by non-ionic surfactant and silver nanoparticles. The polymers are responsible for the uniform porous structure of the filters and the silver nanoparticles for its biocidal action. The particulate polymers were classified by sieving and presented two distinct grain size ranges, one of 150 to 200?m and the other of 300 to 400?m. Samples were collected from the prepared filter elements and characterized by X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and microanalysis. Evaluation of the filter elements were also carried out and their biocidal activity was tested, as well as the flow and filtration rates and the presence of extractables were determined. The results indicate the formation of the nanocomposite and different properties were observed for the filter elements according to its porosity.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tatiana Mayumi Moori.pdf: 3436336 bytes, checksum: 9ea3816e6a9a6addbd1457ef13fc9ef6 (MD5) Previous issue date: 2014-02-07 / IPEN - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares / In the polymer industry the blends have become an interesting alternative to the technological field, therefore, added different properties in a shorter period of polymers developing. The high consumption and low cost of polyolefins, PP and PE, were responsible for the growing interest in many researches, aimed to improve the limitations of the PP. In addition, new needs for future interests emerged elimination of matter, since these two components are the main constituents of domestic waste and plastics recycling. The immiscibility of PP and PE has been discussed, according to the method used, the system may or may not be homogeneous. The &#947; radiation results in the formation of very reactive intermediate elements, which, applied to the blend compatibility component influences some properties and benefits. The objective of this study was characterize the blends of PP/LDPE and PP/HDPE with different concentrations, investigating the best combination of polymers before and after &#947; radiation. The material was irradiated with doses of 30kGy, 50kGy, 100kGy and 200kGy, at a fixed rate of 11.6 kGy/h and subsequently performed the tests of mechanical and thermomechanical resistance in order to observe its effects. It concluded that the changes were directly related to the factors: dose and concentration. For each type of combined, there was a specific result. The ionizing radiation change the compatibility of the components, promoting some properties of the blends, showing strong and economical materials. / No setor polimérico as blendas passaram a ser uma interessante alternativa para o campo tecnológico, pois, agregaram propriedades de polímeros distintos em um menor prazo de desenvolvimento. O alto consumo e baixo custo das poliolefinas, PP e PE, foram responsáveis pelo crescente interesse em diversas pesquisas, almejando melhoria as limitações do PP. Além disso, novos interesses surgiram pelas necessidades futuras de eliminação da matéria, uma vez que estes dois componentes são os principais constituintes dos resíduos domésticos de plástico e de reciclagem. A imiscibilidade do PP e PE foi bastante discutida, pois, de acordo com o método de ensaio utilizado, o sistema pode ou não ser homogêneo. A radiação &#947; proporciona a formação de elementos intermediários muito reativos, do qual, aplicadas nas blendas influencia na compatibilidade dos componentes e beneficia algumas propriedades. Assim, o objetivo desse trabalho foi caracterizar as blendas de PP/PEBD e PP/PEAD com diferentes concentrações, investigando a melhor combinação dos polímeros antes e após a radiação &#947;. O material foi irradiado com doses de 30kGy; 50kGy; 100kGy e 200kGy, numa taxa fixa de 11,6 kGy/h e, posteriormente, realizou ensaios de resistência mecânica e termomecânica a fim de observar seus efeitos. Concluiu-se que as modificações ocorridas estavam, diretamente relacionadas aos fatores: dose e concentração. Para cada tipo de combinação observou-se um resultado específico. A radiação ionizante alterou a compatibilidade dos componentes, favorecendo algumas propriedades das blendas, revelando materiais resistentes e de baixo custo.