No presente trabalho, foram processados compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com hidroxiapatita deficiente de cálcio (HA), com o objetivo de obter materiais com melhores propriedades mecânicas e bioatividade. A adição da HA deficiente de cálcio proporcionou um aumento no módulo de elasticidade (maior rigidez), menor resistência ao impacto e decréscimo do grau de cristalinidade do PEAD, proporcionando uma maior bioatividade ao material. A análise térmica exploratória (sistema não isotérmico) foi realizada por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e foram avaliados os teores de fosfato de cálcio e a velocidade de rotação da rosca no processamento dos materiais. No estudo da cristalização não-isotérmica observou-se uma diminuição da temperatura de cristalização com o aumento da taxa de resfriamento para todos os materiais sintetizados. A energia de ativação (Ea) da cristalização dos materiais foi avaliada por meio dos métodos Kissinger e Ozawa. A amostra com 5% de HA deficiente de cálcio e velocidade de processamento de 200 rpm foi a que apresentou menor valor de energia de ativação, 262 kJ/mol, menor desvio da linearidade e a que mais se assemelhou à matriz de PEAD sem HA. O teor de hidroxiapatita deficiente de cálcio não favorece o processo de cristalização devido à alta energia de ativação determinada pelos métodos descritos. Provavelmente, a velocidade de rotação, favorece a dispersão da carga na matriz de PEAD, dificultando o processo de cristalização. Na aplicação do método de Osawa-Avrami, os coeficientes de correlação indicaram perda na correlação linear. Estas perdas podem estar associadas a uma pequena percentagem de cristalização secundária e/ou à escolha das temperaturas utilizadas para determinar a velocidade de cristalização. Na determinação dos parâmetros pelo método de Mo, as menores percentagens de cristalização apresentaram um grande desvio da linearidade, com coeficiente de correlação bem menor que 1 e com o aumento da percentagem de cristalização, o desvio da linearidade diminui, ficando próximo de 1. Os resultados obtidos mostraram que o modelo de Mo e de Osawa-Avrami não foram capazes de definir o comportamento cinético dos materiais produzidos neste trabalho. / In this work, composites of high density polyethylene HDPE with calciumdeficient hydroxyapatite were synthesized in order to obtain materials with good mechanical properties and bioactivity. The addition of calcium-deficient hydroxyapatite resulted in an increase in elastic modulus (high rigidity), lower impact resistance and lower HDPE crystallinity degree, promoting, in these materials, a higher bioactivity. Scanning thermal analysis (non-isothermal system) was carried out by differential scanning calorimetry (DSC), and it was evaluated the calcium phosphate content added and the screw speed in the processing. In non-isothermal crystallization studies it was observed a decrease in crystallization temperature as the cooling rate was increased for all produced materials. The activation energy of crystallization was evaluated by Kissinger and Ozawa methods. The sample with 5 wt.% of calcium-deficient hydroxyapatite and processed at 200 rpm screw speed showed the lower value of activation energy (262 kJ/mol) and the lower deviation from linearity. Calcium-deficient hydroxyapatite does not promote the crystallization process due to the high activation energy determined by the described methods. Probably the screw speed promotes the dispersion of the filler in the HDPE matrix and hinders the crystallization process. Correlation coefficients in Osawa-Avrami method indicated loss in the linear correlation. These losses might be associated with a small percentage of secundary crystallization and/or the temperatures chosen to determine the crystallization rate. The parameters obteined from Mo method, the lower percentages of crystallization showed a great deviation from linearity, with correlation coefficient much smaller than 1, when increasing the percentage of crystallization, the deviation from linearity decreases, getting closer to 1.The results of Mo and Osawa-Avrami models were not able to set the kinetic behavior of the materials produced in this study.

[pt] Nos últimos anos surgiram algumas alternativas para as tubulações de aço carbono que são a grande maioria no transporte de petróleo e gás, com grande destaque para os materiais poliméricos, principalmente por apresentarem baixa densidade em relação aos metais, boa resistência à corrosão e boa processabilidade. Além disso, os polímeros apresentam maior facilidade de manutenção e instalação, tornando-os economicamente viáveis. No entanto, esses materiais podem sofrer degradação quando expostos a produtos químicos e ao calor. O objetivo desse trabalho e avaliar a variação das propriedades mecânicas das poliamidas 12 e dos polietilenos de alta densidade quando envelhecidos em água durante 6 meses a temperatura ambiente e a 70 graus Celsius, tendo em vista que a temperatura de serviço desses materiais varia entre 70 a 80 graus Celsius. Para a caracterização do material foram realizados, ensaio mecânicos de tração, impacto de excitação por impulso sonoro, como a caracterização por microscopia eletrônica. Os resultados das caracterizações das amostras após envelhecimento foram comparados com os resultados obtidos dos materiais originais, de forma a percebermos que todas as amostras sofreram variações em suas propriedades mecânicas. A temperatura ambiente as amostras de PEAD sofreram um aumento em sua rigidez, aumentando sua resiliência, reduzindo sua resistência ao impacto, reduzindo também a tensão de escoamento e reduzindo seu amortecimento. Já para as amostras de PEAD envelhecidas a 70 graus Celsius houve uma redução na sua rigidez e tensão de escoamento, no entanto houve um aumento em sua resistência ao impacto e na resiliência do material. Para as poliamidas 12 envelhecidas a temperatura ambiente houve uma significativa redução na sua rigidez, na sua tensão de escoamento e tensão máxima, houve um aumento na resiliência do material coerente com um aumento da resistência ao impacto e um aumento no amolecimento. A 70 graus Celsius a poliamida 12 mostrou uma redução na sua rigidez, tensão de escoamento e tensão máxima, houve um aumento na resiliência e na resistência ao impacto, seguido de uma redução no amolecimento. Em todas as situações de envelhecimento as PEAD sofreram uma degradação na cor do material, o que não ficou tão visível para as poliamidas 12 principalmente para o envelhecimento a temperatura ambiente. Sendo assim o comportamento mecânico dos polímeros foi influenciado pela temperatura, sempre acarretando variações em suas propriedades mecânicas e dependendo da situação podendo ser mais ou menos relevante. / [en] In recent years, some alternatives have emerged for carbon steel pipelines, which are the majority in the transport of oil and gas, with a great prominence for polymeric materials, mainly due to their low metal density, good corrosion resistance and good processability. In addition, the polymers present greater ease of maintenance and installation, making them economically viable. However, such materials may be degraded when exposed to chemicals and heat. The objective of this work is to evaluate the variation of the mechanical properties of polyamides 12 and high density polyethylenes when aged in water for 6 months at ambient temperature and at 70 degrees Celsius, considering that the service temperature of these materials ranges from 70 to 80 degrees Celsius. For the characterization of the material, mechanical tests of traction, impact and excitation by sonorous impulse were carried out, such as the characterization by electron microscopy. The results of the characterization of the samples after aging were compared with the results obtained from the original materials, in order to realize that all the samples suffered variations in their mechanical properties. At ambient temperature samples of HDPE increased their stiffness, increasing their resilience, reducing their impact resistance, also reducing the yield stress and reducing their damping. However, for HDPE samples aged 70 degrees Celsius, there was a reduction in their stiffness and yield stress, however, there was an increase in their impact strength and material resilience. For polyamides 12 aged at ambient temperature there was a significant reduction in stiffness, flow stress and maximum stress, there was an increase in the resilience of the material consistent with an increase in impact strength and an increase in softening. At 70 degrees Celsius polyamide 12 showed a reduction in stiffness, yield stress and maximum stress, there was an increase in resilience and impact strength, followed by a reduction in softening. In all aging situations the HDPE suffered a degradation in the color of the material, which was not so visible for the polyamides 12 mainly for aging at ambient temperature. Thus, the mechanical behavior of the polymers was influenced by temperature, always leading to variations in their mechanical properties and depending on the situation, being more or less relevant.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1426624 bytes, checksum: 8ec26861eeae9b5c7bd7e331f352548c (MD5) Previous issue date: 2009-07-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The oil extraction from Jatropha curcas seeds as raw material to biodiesel production releases a large quantity of solid residue, called cake.This Jatropha cake is formed by lignocellulolytic residues, water, minerals salts, but also contains toxic compounds and antinutritional factors. The correct destination of this residue is of great interesting to biofuel industries. The use of these residues as a substrate to grow the white rot fungi, Pleurotus ostreatus, may be a low cost alternative to produce the economic and industrial interesting products such as enzymes, proteins and edible mushrooms. Moreover, this fungus produces enzyme capable of degrade different toxic compounds and antinutritional factors. ln this study Jatropha cake, pure or in mixture with agro-industrial residues, was used as substrate to grow P. ostreatus objecting to produce mushrooms, eliminate phorbol ester, antinutritional factors and also, to evaluate the reduce lignin, cellulose and hemicellulose. After 45 days of P. ostreatus mycelia inoculation in the substrate, it was observed high production of fungus biomass, and degradation of 50 % of lignin and 20 % of cellulose and hemicellulose. The substrates which present higher fungus biomass production and lignocellulolitic degradation were used to assess the ability of P. ostreatus to produce mushroom and to degrade phorbol ester, phytic acid and tannins. After 60 d of incubation, it was observed good production of mushroom, reduction of lignocellulolytic compounds and loss of dry mass, reduction of phytic acid in 95 % and 85 % of tannins (equivalent a tannin acid) and 99 % of phorbol ester. These mushrooms and the substrates after 60 d of colonization by P. ostreatus had concentrations of phorbol esters smaller than that found in provenances of non toxic J. curcas from México. Therefore, P. ostreatus has the ability of degrade toxic compounds, antinutritional factors and lignooellulosio compounds present in Jatropha cake. The alternative of using Jatropha cake as substrate to mushroom and enzymes production, add value to this residues, as well as detoxifying it show high potential to use Jatropha cake as animal food, beyond deoreasing the environmental damage. / A produção de biodiesel utilizando o óleo da semente de pinhão manso (Jatropha curcas) como matéria-prima libera grande quantidade de resíduos sólidos, denominado de torta.Essa torta apresenta composição diversificada, contendo não só compostos ligninocelulósicos, água e sais minerais, mas também compostos tóxicos e fatores antinutricionais. A destoxificação e o reaproveitamento dessa torta de pinhão manso são de grande interesse da indústria do biocombustível. A utilização desses resíduos como substrato para cultivo de fungos de podridão branca, Pleurotus ostreatus, pode ser uma alternativa de baixo custo e que permite a produção de produtos de interesse econômico e industrial como enzimas, proteínas e cogumelos comestíveis. Além disso, esse fungo produz enzimas capazes de degradar diferentes substâncias tóxicas, fatores antinutricionais e compostos ligninocelulósicos. Neste trabalho, a torta de pinhão manso pura, ou em mistura com outros resíduos agroindustriais, foi utilizada como substrato para crescimento micelial de P. ostreatus visando à eliminação de compostos tóxicos, fatores antinutricionais e a redução do teor de lignina, celulose e hemicelulose. Inicialmente, para verificar a viabilidade micelilal e a degradação compostos ligninocelulósicos presente na torta de pinhão manso. P. ostreatus PLO 6 foi inoculado em substratos à base da torta de pinhão manso, adicionado ou não de resíduos agroindustriais. Após 45 dias de incubação, verificou-se elevada produção de biomassa fúngica, 50 % de degradação de lignina e 20 % de consumo de celulose e hemicelulose. Os substratos que apresentaram maior produção de biomassa fúngica e também a maior degradação de compostos ligninocelulósicos foram utilizados para avaliar a capacidade de P. ostreatus formar cogumelos, além de degradar éster de forboI, ácido fítico e taninos. Após 60 dias de incubação, observou-se boa produção de cogumelos e degradação de compostos Iigninocelulósicos, com significativa perda da massa seca, redução de 95 % de ácido fítico, 85 % de taninos (equivalente a ácido tânico), 99 % de éster de forboI e aIta produtividade de cogumelos. Após o período de incubação, tantos os cogumelos de P. ostreatus como os substratos utilizados apresentaram concentrações de éster de forboI menor que o encontrado em variedade de J. curcas não tóxicas do México. Conclui-se que P. ostreatus tem capacidade de degradar composto tóxico, fatores antinutricionais e compostos Iigninocelulósicos presentes na torta de pinhão manso. O uso alternativo de torta de pinhão manso como substrato para cultivo de cogumelos e enzimas, destoxificando-o, agrega vaIor a esse resíduo, e apresenta um aIto potencial do uso dessa torta como alimento, além de diminuir os danos ambientais causados peIo descarte direto.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ricardo F Brandenburg.pdf: 3039851 bytes, checksum: 3d4060b133bdc8303497115dadcc063e (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The dispersion of carbon nanoparticles in polymer matrices has been studied by many researchers. This paper used nanoparticles of carbon nanotubes and graphene, in high density polyethylene matrix, making use of solution dispersion and melt dispersion. The solution dispersion used as solvent 1,2 dichlorobenzene and the melt dispersion was performed with torque rheometer. Analysis of Differential Scanning Calorimetry, Thermogravimetry, Size Exclusion Chromatography, Raman Spectroscopy, Infrared Spectroscopy Fourier Transform , analyzes of torque in the melt dispersion, nanoindentation to determine nanohardness and elastic modulus, Vickers hardness, Transmission Electron Microscopy, and Scanning Electron Microscopy with Field Emission. It was found that there was no significant change in melting temperature and crystallization of the nanocomposites. No significant change was identified in thermogravimetric analysis. The results of the elastic modulus demonstrate 22.8% increase in the use of carbon nanotubes for both methods of dispersion. The results obtained in graphene nanocomposites show that the dispersion method directly affects the properties of the nanocomposites. There was a 14% increase in tensile modulus for composites with 1% solution by graphene dispersed and scattered compositions with 5 % in melt dispersion. Analysis of Transmission Electron Microscopy and Scanning Electron Microscopy with Field Emission confirm dispersion states of carbon nanotubes dispersed by fusion , and agglomerated states of graphene in both dispersion processes, with smaller nanoplateletes of the solution dispersion compared to the melt dispersion. Crystallinity index showed similar levels in nanocomposites with carbon nanotubes and differentiated for nanocomposites with graphene, which reduces the degree of crystallinity compared to pure polymer matrix values. / A dispersão de nanopartículas de carbono em matrizes poliméricas tem sido objeto de estudo de diversos pesquisadores. Este trabalho utilizou nanopartículas de nanotubos de carbono e grafenos, em matriz de polietileno de alta densidade, fazendo-se uso de dispersão por solução e dispersão por fusão. A dispersão por solução utilizou como solvente 1,2 diclorobenzeno e a dispersão por fusão foi realizada com reômetro de torque. Foram realizadas análises de Calorimetria Diferencial Exploratória, Termogravimetria, Cromatografia de Exclusão por Tamanho, Espectroscopia RAMAN, Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier, análises de torque na dispersão por fusão, nanoindentação para determinação de módulo de elasticidade e nanodureza, microdureza Vickers, Microscopia Eletrônica de Transmissão e Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo. Verificou-se que não há alteração significativa da temperatura de fusão e de cristalização dos nanocompósitos obtidos. Não foi identificado alteração significativa do comportamento térmico no ensaio de termogravimetria. Os resultados do módulo de elasticidade demonstram aumento de 22,8% na utilização de nanotubos de carbono, para os dois métodos de dispersão. Os resultados obtidos nos nanocompósitos com grafenos demonstram que o método de dispersão interfere diretamente nas propriedades dos nanocompósitos. Houve aumento de 14% no módulo de elasticidade para composições com 1% de grafeno dispersados por solução e para composições com 5% dispersados por fusão. As análises de Microscopia Eletrônica de Transmissão e Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo confirmam estados de dispersão de nanotubos de carbono dispersados por fusão, e estados aglomerados de grafenos em ambos os processos de dispersão, havendo dimensões menores dos nanoplateletes na dispersão por solução, em comparação à dispersão por fusão. Os índices de cristalinidade apresentaram teores semelhantes nos nanocompósitos com nanotubos de carbono e valores diferenciados para os nanocompósitos com grafenos, com redução do grau de cristalinidade em relação à matriz polimérica pura.

Neste trabalho, compósitos de PET sob a forma de flake e pós-condensado foram preparados com teores diferenciados de fibra de vidro (0, 20, 30 e 40%). Dois tipos de fibra foram utilizados: uma fibra com tratamento superficial a base de amino-silano e outra com tratamento a base de epóxi-silano. Os compósitos foram extrusados em extrusora mono-rosca, utilizando uma rosca de filete duplo com barreira, e em extrusora dupla-rosca interpenetrante co-rotacional. Após extrusão, os compósitos foram injetados a 120 ºC que, após várias temperaturas testadas, foi a temperatura que conferiu maior grau de cristalinidade do artefato final (acima de 30%). Os compósitos foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas. Os resultados mostraram que com a utilização de uma mono-rosca apropriada ao processamento de PET com fibra de vidro foi possível produzir compósitos com boas propriedades, comparáveis aos obtidos em extrusora dupla-rosca. Em relação aos tipos de PET utilizados, verificou-se que a massa molar da matriz polimérica, maior para o PET pós-condensado, teve uma pequena influência no desempenho das propriedades analisadas. Porém foi observado que os resultados foram indiferentes ao tratamento superficial das fibras testadas. Através da determinação do comprimento das fibras por análise óptica, e dos resultados experimentais do módulo de tração dos compósitos, pode-se constatar que nos compósitos injetados as fibras estão orientadas no sentido longitudinal à deformação. Com a microscopia eletrônica de varredura verificou-se que há sempre uma melhor distribuição e dispersão das fibras, com menores vazios à medida que aumenta o teor de fibras, corroborando os resultados mecânicos, sempre crescentes com o teor incorporado. A cristalinidade obtida nos corpos de prova moldados por injeção com o molde a uma temperatura de 120 ºC, aliada à presença da fibra de vidro, leva a um aumento na temperatura de distorção térmica (HDT). As análises de raios-X mostraram que com o aumento da quantidade da fibra, os picos cristalinos característicos do PET perdem definição, o que está associado à característica amorfa da fibra. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-15T17:17:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Nilcea Mondadori.pdf: 5475607 bytes, checksum: 3b5580025f75099d47502055cd80fde5 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-15T17:17:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Nilcea Mondadori.pdf: 5475607 bytes, checksum: 3b5580025f75099d47502055cd80fde5 (MD5) / In this work, flake and post-condensed PET composites of different glass fiber contents (0, 20, 30 and 40%) were prepared. Tow kinds of fibers were employed: one fiber having an amino silane-based surface treatment and another one having an epoxi silane-based surface treatment. The composites were extruded in a single-screw extruder with a barrier double-flight screw, and in a co-rotating interpenetrating twin-screw extruder. After extrusion the composites were injected at 120°C, this temperature being chosen after several tests indicating that it could promote the highest possible degree of crystallinity of the final product (higher than 30%). The composites were characterized as for mechanical, thermal and morphological features. Data indicate that by using a single-screw extruder proper to the processing of PET and fiber glass the properties of the obtained composites are fairly good, being comparable to those obtained from a twin-screw extruder. As for the types of PET utilized, it could be found that the molar mass of the polymeric matrix, larger for the post-condensed PET had some influence on the performance of the tested properties. On the other hand it could be observed that the surface treatment of the fibers does not influence the obtained data. Based on the optical analysis of the fiber length and the elastic modulus data it is possible to determine that the fibers of the injected composites are oriented longitudinally to the strain direction. With the aid of scanning electron microscopy (SEM), improvements in the distribution and dispersion of the fibers were always observed, with smaller voids as the fiber content increases, backing higher mechanical data as the incorporated fiber content is increased. Crystallinity resulting from injection-molded test specimens processed at 120°C, together with the presence of the glass fiber leads to a synergism in the heat distortion temperature (HDT). X-rays analyses indicate that at higher fiber content the composites show lower definition of the crystalline peaks, this being associated to the amorphous feature of the fiber.

Neste trabalho foram estudados compósitos que apresentam como matriz polimérica uma blenda composta por polietileno de alta densidade (HDPE) e copolímero etileno acetato de vinila (EVA) e como nanocarga, silsesquioxano poliédrico oligomérico (POSS). Os compósitos foram processados em câmara de mistura fechada e caracterizados quanto às propriedades térmicas e morfológicas. Para a preparação dos compósitos foram variadas as concentrações dos componentes da blenda (0, 25, 50, 75 e 100%) e da nanocarga (0, 0,5, 1, 1,5, 2, 5 e 10%). Os resultados de processamento mostraram que o aumento da concentração de POSS na matriz polimérica provocou a agregação do mesmo na matriz polimérica. As análises de calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria indicaram que o POSS não afetou as temperaturas de fusão, cristalização e degradação da matriz polimérica. Os resultados de raios X indicaram que a presença do EVA no compósito promoveu o aparecimento de domínios cristalinos em concentrações menores de POSS. A microscopia eletrônica de varredura indicou que as amostras com 1% de POSS apresentam distribuição homogênea na matriz polimérica. Por outro lado, ocorreu a formação de agregados nas amostras com 5% de POSS. Os valores de Tg obtidos por análise térmica dinâmico-mecânica indicaram que o POSS causou um efeito plastificante na fase HDPE e uma redução da mobilidade na fase EVA. Ocorreu um aumento nos valores de módulo de armazenamento com a incorporação de POSS na matriz polimérica. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-22T19:03:21Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Patricia Scapini.pdf: 2020883 bytes, checksum: 2c7249d3915135dd5f3cba151cf459db (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-22T19:03:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Patricia Scapini.pdf: 2020883 bytes, checksum: 2c7249d3915135dd5f3cba151cf459db (MD5) / In this study composites with a polymeric matrix comprising a blend of high density polyethylene (HDPE) and the copolymer ethylene vinyl acetate (EVA), and with polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) as the nanoclay, were processed and characterized. The composites were processed in a closed mixing chamber and characterized in terms of their thermal and morphological properties. For the preparation of the composites the concentrations of the blend components (0, 25, 50, 75 and 100%) and of the nanoclay (0, 0.5, 1, 1.5, 2, 5 and 10%) were varied. The results of the processing showed that an increase in the POSS concentration in the polymeric matrix caused the aggregation of the system. The differential scanning calorimetry and thermogravimetry analyses indicated that the POSS did not affect the melt, crystallization and degradation temperatures of the polymeric matrix. The X-ray results indicated that the presence of EVA in the composite led to the appearance of crystalline domains at lower POSS concentrations. Scanning electron microscopy indicated that the samples with 1% of POSS have a homogeneous distribution in the polymeric matrix. However, the formation of aggregates occurred in samples with 5% of POSS. The Tg values obtained from the thermo dynamic mechanical analysis indicated that the POSS had a plasticizing effect on the HDPE phase and caused a reduction in the mobility of the EVA phase. There was an increase in the storage modulus values with the incorporation of POSS into the polymeric matrix.

No presente trabalho, foram processados compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com hidroxiapatita deficiente de cálcio (HA), com o objetivo de obter materiais com melhores propriedades mecânicas e bioatividade. A adição da HA deficiente de cálcio proporcionou um aumento no módulo de elasticidade (maior rigidez), menor resistência ao impacto e decréscimo do grau de cristalinidade do PEAD, proporcionando uma maior bioatividade ao material. A análise térmica exploratória (sistema não isotérmico) foi realizada por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e foram avaliados os teores de fosfato de cálcio e a velocidade de rotação da rosca no processamento dos materiais. No estudo da cristalização não-isotérmica observou-se uma diminuição da temperatura de cristalização com o aumento da taxa de resfriamento para todos os materiais sintetizados. A energia de ativação (Ea) da cristalização dos materiais foi avaliada por meio dos métodos Kissinger e Ozawa. A amostra com 5% de HA deficiente de cálcio e velocidade de processamento de 200 rpm foi a que apresentou menor valor de energia de ativação, 262 kJ/mol, menor desvio da linearidade e a que mais se assemelhou à matriz de PEAD sem HA. O teor de hidroxiapatita deficiente de cálcio não favorece o processo de cristalização devido à alta energia de ativação determinada pelos métodos descritos. Provavelmente, a velocidade de rotação, favorece a dispersão da carga na matriz de PEAD, dificultando o processo de cristalização. Na aplicação do método de Osawa-Avrami, os coeficientes de correlação indicaram perda na correlação linear. Estas perdas podem estar associadas a uma pequena percentagem de cristalização secundária e/ou à escolha das temperaturas utilizadas para determinar a velocidade de cristalização. Na determinação dos parâmetros pelo método de Mo, as menores percentagens de cristalização apresentaram um grande desvio da linearidade, com coeficiente de correlação bem menor que 1 e com o aumento da percentagem de cristalização, o desvio da linearidade diminui, ficando próximo de 1. Os resultados obtidos mostraram que o modelo de Mo e de Osawa-Avrami não foram capazes de definir o comportamento cinético dos materiais produzidos neste trabalho. / In this work, composites of high density polyethylene HDPE with calciumdeficient hydroxyapatite were synthesized in order to obtain materials with good mechanical properties and bioactivity. The addition of calcium-deficient hydroxyapatite resulted in an increase in elastic modulus (high rigidity), lower impact resistance and lower HDPE crystallinity degree, promoting, in these materials, a higher bioactivity. Scanning thermal analysis (non-isothermal system) was carried out by differential scanning calorimetry (DSC), and it was evaluated the calcium phosphate content added and the screw speed in the processing. In non-isothermal crystallization studies it was observed a decrease in crystallization temperature as the cooling rate was increased for all produced materials. The activation energy of crystallization was evaluated by Kissinger and Ozawa methods. The sample with 5 wt.% of calcium-deficient hydroxyapatite and processed at 200 rpm screw speed showed the lower value of activation energy (262 kJ/mol) and the lower deviation from linearity. Calcium-deficient hydroxyapatite does not promote the crystallization process due to the high activation energy determined by the described methods. Probably the screw speed promotes the dispersion of the filler in the HDPE matrix and hinders the crystallization process. Correlation coefficients in Osawa-Avrami method indicated loss in the linear correlation. These losses might be associated with a small percentage of secundary crystallization and/or the temperatures chosen to determine the crystallization rate. The parameters obteined from Mo method, the lower percentages of crystallization showed a great deviation from linearity, with correlation coefficient much smaller than 1, when increasing the percentage of crystallization, the deviation from linearity decreases, getting closer to 1.The results of Mo and Osawa-Avrami models were not able to set the kinetic behavior of the materials produced in this study.

No projeto desenvolvido, ligações cruzadas foram formadas no polietileno de alta densidade e alto peso molecular, grade HS5103, através dos processos reticulação por peróxidos e silanos, com o objetivo de se avaliar o efeito da introdução de ligações cruzadas nas propriedades térmicas e mecânicas deste PEAD. Misturas entre o HS5103 e os peróxidos orgânicos, 2,5-Dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano (DHBP) e peróxido de dicumila (DCP), foram produzidas e analisadas para a avaliação do efeito dos tipos de peróxido na reticulação e propriedades do PEAD e para determinação da concentração e do tipo de peróxido a ser utilizado como agente iniciador de reticulação por silano. Ensaios de índice de fluidez (MFI), reometria capilar, extração de polímero por xileno (teor de gel), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e tração foram realizados para caracterização das misturas com peróxidos. Os resultados indicaram aumento da viscosidade com o aumento da concentração de peróxido, sendo o DHBP o que apresentou maior índice de aumento; não houve mudanças relevantes nas propriedades mecânicas e, ocorreu aumento do grau de cristalinidade, sendo mais significativo nas amostras com DCP. Após avaliação dos resultados citados, para as amostras a serem reticuladas via silano, foi promovida a graftização de diferentes concentrações de viniltrimetóxisilano (VTMS) na presença de 0,01%p/p de DCP com a adição de 0,05%p/p de catalisador, posteriormente a reticulação foi promovida em água. As amostras produzidas foram caracterizadas por ensaios de teor de gel, análise dinâmico-mecânica (DMA), espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), TGA, ensaios de desgaste por deslizamento e tração. Nas amostras com silano a formação de ligações cruzadas foi gradativa, apresentando de 8% de gel para amostra com 0,5%p/p de VTMS a 57 % para amostra com1,5% p/p de silano, maior concentração utilizada. A análise dinâmico-mecânica (DMA) realizada evidenciou que houve um aumento densidade de ligações cruzadas e do módulo de armazenamento após temperatura de fusão com o teor de silano, concordando com os resultados de teor de gel. As análises de FTIR mostraram que houve a graftização e a formação de ligações cruzadas no PEAD HS5103. Não se observou um aumento significativo para o limite de resistência para o PEAD modificado. E os testes de desgaste por deslizamento indicaram um aumento da resistência ao desgaste das amostras reagidas com VTMS. / In the project carried out, crosslinks were formed in high density and high molecular weight polyethylene, grade HS5103, through peroxide and silane reticulation processes, aiming to evaluate the effects of the introduction of crosslinks in thermal and mechanical properties of this PEAD. Mixtures between HS103 and organic peroxides, 2,5-Bis(t-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane (DHBP) and dicumyl peroxide (DCP) have been produced and analyzed for the evaluation of the effect of types of peroxide in reticulation and PEAD properties and to determine both concentration and type of the peroxide to be used as silane reticulation initiation agent. Melt flow index (MFI), capillary rheometry, xylem polymer extraction (gel content), thermogravimetric analysis (TGA), differential canning calorimetry (DSC) and traction tests were carried out for peroxide mixtures characterization. The results indicated increase of viscosity with the increase of the concentration of peroxide, being DHBP the one with the highest increase level; there have been no relevant changes concerning mechanical properties and there has been an increase in the crystallinity levels, mostly in DCP samples. After the assessment of the former results, for the samples to be reticulated through silane, graphitization of different concentrations of Vinyltrimethoxysilane (VTMS) was carried out, together with 0.01%p/p of DCP, adding 0.05%p/p of a catalyst; later, reticulation was carried out in water. The samples produced were characterized by gel content tests, dynamic-mechanical analysis (DMA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), TGA, sliding and traction wear tests. In the silane samples, formation of crosslinks was gradual, showing 8% of gel to the sample with com 0.5%p/p of VTMS to 57 % to the sample with 1.5% p/p of silane, the highest concentration used. The dynamic-mechanical analysis (DMA) showed an increase of density in crosslinks and storing mode after fusion temperature with silane content, converging with gel content results. FTIR analysis showed there has been graphitization and crosslink formations in PEAD HS5103. A significant increase has not been observed concerning the limit of resistance for the modified PEAD. Besides, sliding wear tests indicated an increase of resistance to the wear of samples reacted to VTMS.

As linhas flexíveis, estruturas compostas por um determinado número de camadas plásticas e de aço, possibilitam o escoamento de fluidos em operações de exploração e produção de hidrocarbonetos entre plataformas marítimas de petróleo e o leito marinho e/ou a costa. E, atualmente, têm sido utilizadas na exploração de hidrocarbonetos em lâminas dágua cada vez maiores. O presente estudo visa modificar quimicamente o LLDPE através de processos de extrusão reativa envolvendo a graftização de VTMS na presença de peróxidos orgânicos, e posterior formação de ligações cruzadas promovida pela água. Visa analisar também o efeito da introdução de ligações cruzadas nas propriedades térmicas e mecânicas do LLDPE. De forma a atingir os objetivos propostos, um planejamento experimental foi realizado para analisar o efeito de variáveis como velocidade de rotação do parafuso da extrusora, tipo e teor de peróxido nos índices de fluidez dos produtos da reação do LLDPE com peróxido de dicumila (DCP) e 2,5-dimetil-peróxi-hexano (Trigonox 101). Essa metodologia também foi utilizada para avaliar o efeito da concentração de silano, da velocidade de rotação do parafuso da extrusora e do procedimento de imersão nos índices de fluidez dos produtos da reação do LLDPE com 0,02% p/p de DCP e concentrações variáveis de silano. As amostras foram caracterizadas através dos ensaios para determinação de índice de fluidez (MFI) e teor de gel, ensaios convencionais de tração e técnicas de análise térmica, TGA e DSC. A técnica de FTIR foi utilizada para verificar a ocorrência das reações de graftização e formação de ligações cruzadas no LLDPE. As amostras reagidas com teores de 0,07% de DCP e 1,0 e 1,5% de silano, respectivamente, apresentaram valores significativos para os teores de gel em ambas as velocidades de rotação (10 e 50rpm). A amostra reagida com 0,07% de DCP e 1,5% de silano, a 10rpm, apresentou um teor de gel de 74,77%. A análise termogravimétrica (TGA) realizada evidenciou que houve um aumento da estabilidade térmica do polímero devido à formação de ligações cruzadas. Não se observou um aumento significativo para o limite de resistência para o LLDPE modificado devido à heterogeneidade dos corpos de prova. As análises de FTIR mostraram que houve a graftização e a formação de ligações cruzadas no LLDPE. / The flexible lines are flexible structures manufactured through plastic and steel layers that allows its use in order to permit fluid flow in exploration and production of hydrocarbon between offshore oil units and sea bed and/or coast. Nowadays these pipes are one of the main ways to permit the exploration of hydrocarbon in deepwater. The present study aims to analyze the LLDPE (Low Density Polyethylene) chemical changing through a reactive extrusion process involving VTMS grafting in presence of organic peroxides. After a crosslinking due to water, an analysis will be carried out in order to assess the PEX (crosslinked polyethylene) application in flexible pipe structures. The crosslinking effect at thermal and mechanical properties will also be studied. An experimental planning was carried out in order to evaluate the effect of variable variations such as the rotational velocity of the single-screw extruder, type and concentration of peroxides at melt flow index of the products originated from the LLDPE-peroxides (DCP and Trigonox 101) reaction, and in order to analyze the silane concentration effect, rotational velocity and immersion procedure at melt flow index in products with LLDPE and contents with DCP variable concentrations of silane. The samples were characterized through tests such as MFI (Melt Flow Index), gel content determination, tensile testing and thermal analyses, DSC (Differential Scanning Calorimetry) and TGA (Thermal Gravimetric Analysis). The Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) was also used to characterize the samples. The samples content 0,07% of DCP and 1,0 and 1,5% of silane, respectively, showed considerable value for gel contents in both rotational velocities (10 and 50rpm). The sample with 0,07% of DCP and 1,5% of silane, at 10rpm, a value of 74,77% of gel content could be noticed. The thermal analyses carried out showed that an increase of thermal stability for the polymer due to crosslinking generation happened. After tensile testing, a considerable changing in mechanical proprieties of the changed LLDPE was not seen due to the specimens heterogeneity. However through FTIR, silane linking was noticed demonstrating the LLDPE reticulation.

O alto consumo de energia para a produção de metais e de cimento, a pressão em relação à utilização de madeira tropical e a abundância de material plástico vêm contribuindo para o desenvolvimento de pesquisas e a aplicação dos termoplásticos na construção civil, em elementos estruturais que, em sua grande maioria, são constituídos de madeira, de aço e de concreto. O progresso dos materiais poliméricos pode ser comprovado pelos diversos produtos que estão sendo projetados, principalmente na Europa e nos Estados Unidos, como passarelas, dormentes, marinas, etc. Foi escolhido o polietileno de alta densidade (PEAD) reciclado, por ser um dos materiais poliméricos rígidos mais disponíveis para reciclagem. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi a caracterização do PEAD reciclado. Foi determinada a composição do material polimérico (PEAD) reciclado obtido no mercado, por meio dos ensaios termoanalíticos: calorimetria exploratória diferencial e análise termogravimétrica. Os resultados mostraram que o material fornecido pela empresa de reciclagem é isento dos contaminantes comumente encontrados nos materiais reciclados e apresenta um grau de pureza bastante significativo. A determinação das propriedades mecânicas, por meio dos ensaios de tração, de compressão, de flexão e de impacto Izod, finaliza o estudo do material analisado. Nesses ensaios, a resistência obtida foi próxima dos valores encontrados na literatura, para o PEAD virgem, e pouco inferior à do concreto e à da madeira. Entretanto, a rigidez do PEAD reciclado foi bem menor que a dos materiais de construção tradicionais, sendo essa sua maior deficiência. Concluiu-se que o PEAD reciclado pode ser aplicado em elementos estruturais, desde que sejam estudadas possíveis formas de controlar sua deformabilidade, como a incorporação de nervuras, a utilização de blendas poliméricas e adição de cargas minerais e de fibras de elevado módulo de elasticidade e resistência. / The use of thermoplastics in civil engineering has been increasing considerably in the last decades. The latter is due to large amount of plastic material and high cost on a production of metals and cement for reinforced concrete, besides the lack of wood. This could be proved by the development of new thermoplastics products, especially in Europe and United States, like bridges, railway sleepers, posts, etc. Recycled high density polyethylene (HDPE) was chosen due to the fact that it is one of the most rigid recycled polymers available on the recycling industry. In this study, recycled polymer has been characterized in order to determinate the recycled material composition available in the market. The characterization of recycled HDPE samples was made by thermo gravimetric analysis and differential scanning calorimetry. Consequently, mechanical properties were determinated by tensile test, compression test, flexural test and impact Izod. The results of thermal analysis showed that the recycled material is exempt from possible contaminants and has a significant pureness degree. Under tension, compression, bending and impact conditions, the strength was around the pure polymer and little smaller of the concrete and wood. In contrast, the stiffness was much lower in comparison to traditional materials, their worst characteristic. These problems could be overcome through the study of polymeric blends, adding high modulus and strength fibers and charges and adding ribs. Then the recycled polymer could be applied as a structural element.