Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-15Bitstream added on 2014-06-13T20:24:13Z : No. of bitstreams: 1 mazur_rl_dr_guara.pdf: 5349444 bytes, checksum: 5546ed3e05f9b04e6ef0e88215a4b018 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os compósitos poliméricos avançados têm sido utilizados como materiais estruturais de elevado desempenho em aplicações aeroespaciais nos últimos 40 anos. No entanto, esses materiais podem apresentar problemas quando expostos à umidade, temperatura, radiação ultravioleta e variação térmica, podendo ocorrer sinergia entre os principais mecanismos de degradação. Entre os compósitos termoplásticos, o laminado processado a partir de fibras de carbono/PEKK (poli(éter-cetona-cetona)) mostra excelente balanço de propriedades, incluindo elevada temperatura de transição vítrea, elevados valores de resistência, rigidez e tenacidade à fratura, baixa absorção de umidade e boa resistência ambiental. O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência dos parâmetros de processamento na obtenção do compósito de fibra de carbono/PEKK, via moldagem por compressão a quente, assim como, estudar a influência de diferentes condicionamentos ambientais, como efeito higrotérmico, radiação ultravioleta (UV) e ciclagem térmica nos comportamentos viscoelástico e mecânico do compósito. Neste trabalho, os efeitos da degradação ambiental sobre as propriedades mecânicas e viscoelásticas foram avaliadas por meio de ensaios de compressão, de cisalhamento interlaminar, DMA e vibração livre. O processamento dos compósitos por moldagem por compressão a quente mostrou-se adequado necessitando, porém, da otimização de alguns parâmetros. As análises viscoelásticas das amostras submetidas ao condicionamento por radiação UV mostram que as temperaturas de transição vítrea das amostras não condicionadas e condicionadas encontram-se relativamente próximas (~157°C a 162°C), mas o módulo de armazenamento apresenta uma acentuada degradação, evidenciando o efeito deletério da radiação UV na rigidez do compósito estudado / Advanced polymeric composites have been introduced as structural materials for high performance aerospace applications over the last 40 years. However, these materials can present problems when exposed to moisture, temperature, ultraviolet (UV) radiation and thermal cycling, besides it may occur the synergy among the main degradation mechanisms. Among the thermoplastic composite materials, carbon fiber reinforced PEKK (poly(etherketone- ketone)) laminates have shown excellent balance of properties, including high glass transition temperature, high strength, stiffness and fracture toughness values, low moisture absorption and good environmental resistance. The aim of the present work is to evaluate the influence of the processing parameters on the carbon fiber/PEKK composites manufacturing, by hot compression molding, and also the influence of different environmental conditionings as hygrothermal, ultraviolet (UV) radiation and thermal cycling effects on viscoelastic and mechanical behaviors. In this work, the effects of environmental degradation on mechanical and viscoelastic properties were studied by compression, interlaminar shear strengths, DMA and free vibration tests. Hot compression molding showed good to produce the thermoplastic composite, but it need be optimised. The viscoelastic tests of the samples submitted to the UV radiation effects show the glass transition temperatures of non-conditioning and conditioning specimens are near (~157°C to 162°C) when compared between then. On the other hand, the storage modulus presents a significant degradation emphasising the deleterious effect of the UV conditioning on the studied composite stiffness

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atualmente grande parte dos resíduos descartados rotineiramente no Brasil é composta por material plástico como, por exemplo, o polietileno de alta densidade (PEAD), o qual é muito comum no lixo doméstico. Nesta Dissertação, embalagens de PEAD pós-consumo foram coletadas e moídas. Após processamento em extrusora, o material definido como PEAD reciclado (mistura de embalagens brancas, marfins e incolores) foi injetado e as propriedades mecânicas foram avaliadas e comparadas com uma amostra de PEAD comercial (HD7600U). A análise térmica através da calorimetria exploratória diferencial (DSC), em conjunto com a análise estatística dos resultados experimentais, também foi conduzida. Em relação à resistência à tração, a diferença entre as amostras de PEAD reciclado e PEAD comercial foram tão pouco expressivas que, dentro das condições experimentais adotadas, se pode afirmar que o material reciclado é equivalente ao comercial.Por sua vez, os modelos cinéticos aplicados na análise térmica revelaram quea amostra de PEAD comercial demonstra um processo de nucleação e crescimento dos cristais mais homogêneo e simples, embora a energia de ativação seja consideravelmente maior do que o das demais amostras de PEAD. / Currently a large part of the waste routinely discarded in Brazil is composed of plastic material such as, for example, high density polyethylene (HDPE), which is very common in household waste. In this thesis, HDPE post-consumer packaging were collected and ground. After processing in the extruder, the material defined as recycled HDPE (mixture of white containers, ivory and colorless) was injected and the mechanical properties were evaluated and compared with commercial HDPE sample (HD7600U). Thermal analysis by differential scanning calorimetry (DSC), together with the statistical analysis of the experimental results was also conducted. Regarding the tensile strength, the difference between the samples of recycled HDPE and commercial HDPE were so insignificant that within the adopted experimental conditions, it can be said that the recycled material is equivalent to commercial. In turn, the kinetic models applied to the thermal analysis showed that the sample of commercial HDPE shows a process of nucleation and growth of single crystals and more homogeneous, while the activation energy is significantly higher than the other samples of HDPE.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atualmente grande parte dos resíduos descartados rotineiramente no Brasil é composta por material plástico como, por exemplo, o polietileno de alta densidade (PEAD), o qual é muito comum no lixo doméstico. Nesta Dissertação, embalagens de PEAD pós-consumo foram coletadas e moídas. Após processamento em extrusora, o material definido como PEAD reciclado (mistura de embalagens brancas, marfins e incolores) foi injetado e as propriedades mecânicas foram avaliadas e comparadas com uma amostra de PEAD comercial (HD7600U). A análise térmica através da calorimetria exploratória diferencial (DSC), em conjunto com a análise estatística dos resultados experimentais, também foi conduzida. Em relação à resistência à tração, a diferença entre as amostras de PEAD reciclado e PEAD comercial foram tão pouco expressivas que, dentro das condições experimentais adotadas, se pode afirmar que o material reciclado é equivalente ao comercial.Por sua vez, os modelos cinéticos aplicados na análise térmica revelaram quea amostra de PEAD comercial demonstra um processo de nucleação e crescimento dos cristais mais homogêneo e simples, embora a energia de ativação seja consideravelmente maior do que o das demais amostras de PEAD. / Currently a large part of the waste routinely discarded in Brazil is composed of plastic material such as, for example, high density polyethylene (HDPE), which is very common in household waste. In this thesis, HDPE post-consumer packaging were collected and ground. After processing in the extruder, the material defined as recycled HDPE (mixture of white containers, ivory and colorless) was injected and the mechanical properties were evaluated and compared with commercial HDPE sample (HD7600U). Thermal analysis by differential scanning calorimetry (DSC), together with the statistical analysis of the experimental results was also conducted. Regarding the tensile strength, the difference between the samples of recycled HDPE and commercial HDPE were so insignificant that within the adopted experimental conditions, it can be said that the recycled material is equivalent to commercial. In turn, the kinetic models applied to the thermal analysis showed that the sample of commercial HDPE shows a process of nucleation and growth of single crystals and more homogeneous, while the activation energy is significantly higher than the other samples of HDPE.

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 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.