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

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T04:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Funai_VanessaIto_M.pdf: 4102237 bytes, checksum: 8d66e62cfd559c01f7fb467868147813 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho apresenta o equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um processo semi-batelada a partir do monômero ?-caprolactama e utilizando um terminador de cadeia ácido monofuncional, no caso, o ácido acético. O modelo cinético considerado levou em conta 6 reações, sendo 3 principais, duas reações secundárias que consideram a formação de dímero cíclico no processo e uma de terminação de cadeia. Foram desenvolvidas equações de taxas de reação globais e por componente, balanço de massa das fases líquida e vapor, balanço de energia para o reator e para a jaqueta de resfriamento, transferência de massa e equilíbrio químico. A modelagem matemática levou em conta as duas abordagens mais freqüentemente encontradas na literatura para a polimerização do nylon-6: uma utiliza o método dos momentos para representação da distribuição de peso molecular, enquanto a outra considera as moléculas de polímero como múltiplos grupos funcionais, sendo a modelagem em função desses grupos. Optou-se pelo modelo de contribuição de grupos para a simulação, realizada no simulador de processos Aspen Polymer Plus® e validada a partir de dados experimentais. Por meio de simulação e planejamento experimental, investigou-se a influência da proporção de reagentes na alimentação e das condições operacionais (perfis de pressão e temperatura) com relação à conversão e massa molar média numérica. Essa avaliação é de grande interesse, uma vez que tais condições são necessárias para realizar as diversas etapas da polimerização e possuem significante impacto nas características do produto e, portanto, em suas aplicações. Também foram analisados perfis dinâmicos de diversas variáveis do processo, tais como composição do reator e da saída de vapor, massa molar média, grau de polimerização médio. As simulações a partir do modelo matemático validado mostraram-se importantes por permitir realizar com maior agilidade estudos relacionados ao processo, uma vez que experimentos na planta são demorados e dispendiosos. Os resultados permitiram uma melhor compreensão do processo, o qual é considerado complexo, e podem ser aplicados na otimização do desempenho do reator experimental / Abstract: This work presents the equating and the simulation of the hydrolytic polymerization process of nylon-6 in a lab-scale semi-batch reactor, using ?-caprolactam as monomer and acetic acid as monofunctional acid chain terminator. The kinetic scheme comprises 6 reactions: 3 main reactions, 2 side reactions associated with the cyclic dimer formation and one monofunctional acid termination. Equations for global reaction rates, reaction rates for species, mass balance for liquid and gas phases, energy balance for the reactor and the cooling system, mass transfer model and phase equilibrium model were developed. The mathematical model took into account the two approaches most frequently found in the literature for the nylon-6polymerization. The former uses the method of moments to represent the molecular weight distribution, while the latter considers the polymer molecules as multiple functional groups and the modeling is expressed in terms of these groups. The approach by group contribution was chosen for implementation in Aspen Polymer Plus® process simulator and the validation was performed with experimental data. The influence of the of the effects of the process variables and feed conditions on the e- caprolactam conversion (XCL) and nylon-6 number average molecular weight (MWN) were investigated by using of simulation and experimental design. This evaluation is quite interesting since such profiles are necessary to carry out the several polymerization steps and have a significant impact on product characteristics and therefore in its applications. Have also been studied the dynamic profiles of some process variables, like reactor and vapor composition, average molecular weight and polymerization degree. Since experimental runs are time consuming and expensive, simulations from the validated model showed to be very important, for allowing studies with more agility. The results allowed a better comprehension of the process, which is considered complex, and can be applied for optimization of the performance of the experimental reactor / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

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

La fibre de carbone (FC) est un matériau incontournable de l’industrie composite haute performance. Elaborée dans sa grande majorité à partir d’un précurseur couteux et d’origine fossile, le Polyacrylonitrile (PAN), elle est principalement utilisée dans des secteurs à forte valeur ajoutée. Des précurseurs bio-sourcés et peu couteux alternatifs sont envisagés afin de s’affranchir du PAN pour l réduction de poids dans l’industrie automobile. La lignine, depuis longtemps identifiée parmi les précurseurs d’origine renouvelable bon marché, est aujourd’hui disponible en quantité et qualité industrielles. Cependant, sa variabilité et sa complexité moléculaire, nécessitent bien souvent la réalisation de précurseurs hybrides. L’association avec d’autres polymères permet de garder les avantages de chacun des constituants (cout, mise en oeuvre, propriétés mécaniques…). Les travaux présentés dans ce manuscrit, découlent de ce constat et s’orientent sur l’utilisation d’alliage lignine et de thermoplastiques polyamides. Différents types de polyamides (PA11, PA12, PEBA) sont étudiés en mélange par voie fondu avec une lignine de feuillu extraite via le procédé organosolv. Les matériaux sont caractérisés par analyses calorimétriques, thermogravimétriques, rhéologiques et mécaniques. Il est montré que le caractère hydrophile du copobloc PEBA conduit à une miscibilité totale de la lignine permettant d’intégrer une forte part de matière d’origine renouvelable. Le PA 11, bien que non miscible, présente néanmoins une forte affinité avec les molécules de lignines. Ces mélanges conduisent à des alliages aux propriétés mécaniques comparables à celles de la matrice polymère tout en contenant une forte composante renouvelable. De plus, la carbonisation de ces matériaux conduit à la formation de fibre de carbone aux propriétés modestes mais comparables avec les FC exLignine existantes. / Carbon fibers (CF) are the essential reinforcing material in high performance composite industry. They are generally produced from polyacrylonitrile (PAN), a costly precursor from fossil origin, and are mainly used in high added-value sectors. Alternative bio-sourced and low-cost precursors are being considered in order to get rid of the PAN for weight reduction in automotive industry. Lignin, which has long been identified among the precursors of cheap renewable origin, is now available in industrial quantities and qualities. However, its variability and molecular complexity often require the production of hybrid precursors. Combination with other polymers makes it possible to retain the advantages of each of the constituents (cost, processability, mechanical properties, etc.). The work presented in this manuscript, stems from this observation and focusses on the use of blends of lignin and thermoplastic polyamides. Different types of polyamides (PA11, PA12, PEBA) are studied in a molten mixtures with a hardwood lignin extracted via the organosolv process. The materials are characterized by calorimetric, thermogravimetric, rheological and mechanical analyzes. It is shown that the hydrophilicity of the block copolymer PEBA leads to a total miscibility of the lignin; making it possible the integration of a high proportion of material from renewable sources. PA 11, although immiscible, has a high affinity with lignin molecules. These mixtures lead to blends with mechanical properties comparable to that of the neat polymer while containing a strong amount of renewable components. Moreover, the carbonization of these materials leads to the formation of carbon fibers, with modest properties but still comparable with the existing lignin based CFs.

La conception de matériaux aux propriétés mécaniques caractéristiques de polymères à la température d'usage, mais capables de s'écouler comme des liquides simples lorsqu'ils sont chauffés demeure l'un des défis les plus importants de la chimie supramoléculaire. La combinaison de ces propriétés antagonistes est hautement souhaitable afin d'assurer au matériau durabilité, malléabilité, et recyclabilité. Ici, nous explorons une nouvelle stratégie basée sur des réactions de polycondensation, dans le but de concevoir des matériaux polymères supramoléculaires avec une contrainte à la rupture supérieure à 10 MPa et une viscosité en fondu inférieur à 1 Pa.s. Nous décrivons notamment la synthèse et les propriétés rhéologiques et mécaniques (essais de traction uniaxiale) de polymères supramoléculaires basés sur une architecture de type polyamide multibloc. La flexibilité des réactions de polycondensation permet de contrôler la distribution de la taille des chaînes. L'établissement de liaisons hydrogène et la cristallisation des groupements associatifs aux extrémités de chaînes et des segments cristallisables en milieux de chaînes permettent d'atteindre les propriétés ciblées. Une seconde famille de polymères supramoléculaires, basée sur un squelette de PMMA, a été synthétisée par polymérisation radicalaire contrôlée (ATRP ou RAFT). Cette dernière permet un contrôle précis des masses moléculaires, et la modification chimique des oligomères post-polymérisation permet d'obtenir des chaînes de PMMA supramoléculaires terminées aux deux extrémités par des groupements associatifs. Les propriétés thermiques, mécaniques et rhéologiques de ce polymère supramoléculaire sont décrites. / Design of materials with polymer-like properties at service temperature but able to flow like simple liquids when heated remains one of the important challenges of supramolecular chemistry. Combining these antagonistic properties is highly desirable to provide durability, processability, and recyclability of materials. Here, we explore a new strategy based on polycondensation reactions to design supramolecular polymer materials with stress at break above 10 MPa and melt viscosity lower than 1 Pa·s. We describe the synthesis and rheological and mechanical properties (uniaxial tensile tests) of supramolecular polymers based on a multiblock polyamide architecture. The flexibility of polycondensation reactions made it possible to control the molecular size distribution, the strength of hydrogen bonds, and the crystallization of middle and end groups and to achieve targeted properties. A second family of supramolecular polymers, based on a PMMA backbone, was designed and synthesized by ATRP or RAFT polymerization. Controlled radical polymerization enabled precise control over molecular weight and chemical modification of the oligomers allowed us to obtain supramolecular PMMA terminated at both ends by associative groups. Thermal, mechanical and rheological properties of this supramolecular polymer are described.

Biomimicry means literally ‘imitation of life’ and is providing sustainable solutions for challenges that are occurring in the human lives. To date, the biomimic research reports that wettability in nature, e.g. self-cleaning effect on a lotus leaf and a striking water strider’s leg, is related to the cooperation between the chemical composition and the topography of the surface. Moreover, this study is developing a textile substrate that goes one step further than biomimic, called ‘Biomimicking beyond nature’. The focus of this study is establishing a 100% polyamide-66 textile substrate that is switchable and reversible between hydrophobic and hydrophilic states under stimulation of UV. In this study the behaviour of a polyamide-66 textile substrate, coated with three individual photoresponsive materials (azobenzene, titanium dioxide and zinc oxide), was investigated, under stimulation of 24 hours UV and one-week of storage period in dark conditions. Silicone was added to enhance the hydrophobicity of a titanium dioxide coated substrate. A switchability effect was detected, but no reversibility effect could be observed. The only organic photoresponsive material, azobenzene, obtained no significant results to conclude that an alternation between hydrophobic and hydrophilic was even present after 24 hours of UV radiation. However, azobenzene obtained more promising results on a 100% polyester textile substrate. Even though, the H0 cannot be rejected for all three individual photoresponsive materials, the zinc oxide coated polyamide-66 substrate, did exhibit the strongest results in switchability and reversibility. Based on the characterization measurements, a switchability effect from a hydrophobic surface (ca. 120°) to a hydrophilic surface (0°) can be observed after 24 hours of UV radiation. Moreover, a reversibility effect was only reported on a zinc oxide coated polyamide-66 substrate. The substrate partially reversed back to its original state with ca. 50%. Fabricating intelligent substrates could enhance many challenges confiscating today’s life. For instance, the development of smarts membranes or microfluidic switches, that alternate their wettability upon light radiation, could improve the exhausting manual labour in watering the harvest good in the agricultural industry. Therefore, it is of great importance that further research will be conducted upon the photoresponsive material, zinc oxide, in order to achieve more stable results. This study can be added to the relatively small area of knowledge around switchability phenomenon on textile substrates and can even been reported as one of the first attempts on developing a textile substrate with switchable and reversible characteristics, by use of a facile and possibly industrialized method.

Orientadores: Chang Tien Kiang, Elias Hage Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T05:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_Giselia_M.pdf: 2679256 bytes, checksum: 20c2cfedadeeb83bd8a03e60f9c2c1a4 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Misturas poliméricas binárias de poliamida 6,6 com aditivo macromolecular ¿ poliamida 6 modificada, policarbonato e poli(metacrilato de metila) ¿ em quantidades de 1 a 10% em massa, foram preparados por fusão e moldadas por injeção através do Mini Max Molder de fabricação da Custom Scientific Instruments. Os produtos obtidos foram caracterizados por microscopia ótica (MO), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise dinâmico-mecânica (DMA). A análise em microscopia ótica foi realizada de forma qualitativa na observação da influência da natureza química e da quantidade de aditivo macromolecular na modificação da microestrutura da poliamida 6,6. as análises de DSC foram realizadas de duas maneiras: varredura de temperatura, na verificação de existência de miscibilidade nas e determinação. Pela equação de Nishi ¿ Wang, do parâmetro de interação de Flory ('X IND. 12¿); e isotérmica, na avaliação do efeito da presença dos aditivos macromoleculares na velocidade de cristalização da poliamida 6,6. A existência de separação de fase no estado sólido das misturas foi verificada através da análise do comportamento dinâmico-mecânico. O estudo conclui que a adição de pequena quantidade de macromoléculas retarda o aparecimento e reduz a taxa de crescimento dos esferulitos na poliamida 6,6 / Abstract: Binary polymeric blends of polyamide 6,6 with macromolecular additive ¿ modified polyamide 6, polycarbonate and poly(methyl methacrylate) ¿ in amounts varying from 1% to 10% in mass, were prepared by melting and injection ¿ molded a Mini Max Molder ¿ Custom Scientific Instruments. The obtained products were characterized by optical microscopy (OM), differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA). The optical microscopy analysis was performed as a qualitative observation of the influence of chemical nature and quantity of macromolecular additive in the modification of microstructure of polyamide 6,6. the DSC analysis were done in two ways: temperature scanning, where it was verified the miscibility of mixtures and the Flory¿s interaction parameter 'X IND. 12¿ was determined by Nishi ¿ Wang equation; and isothermally, where the presence of macromolecular additives in the rate of crystallization of polyamide 6,6 was evaluated. DMA of rod samples were performed to evaluate the presence of phase separation in the solid state. It is concluded that blending small amounts of macromolecular additives can delay and reduce the spherulitic crystallization growth in the polyamide 6,6 / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Marco-Aurelio De Paoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T16:16:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_FelipeCicaroni_M.pdf: 51828578 bytes, checksum: b3a63c9d7ab1213d6d2a9bf08d144d8d (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: No atual cenário energético e ambiental, as fibras vegetais vêm surgindo como alternativa promissora às fibras de vidro, utilizadas como reforço em compósitos poliméricos. Essa estratégia apresenta vantagens, tais como: redução da densidade do compósito, menor desgaste abrasivo do equipamento de processamento e menor impacto ambiental. É possível obter compósitos termoplásticos reforçados com fibras vegetais com propriedades mecânicas comparáveis aos compósitos com fibra de vidro, desde que se use o método de processamento adequado. Nesse trabalho, foram desenvolvidos compósitos de poliamida-6 reforçados com fibras de celulose, provenientes do Eucalyptus sp. A poliamida-6 é uma matriz especialmente desafiadora devido à sua alta temperatura de processamento, que se sobrepõe com a de termodegradação das fibras. A seleção das condições corretas de processamento por extrusão permitiu a obtenção de compósitos com incorporação de até 40 wt % de fibras, sendo 30 wt % a formulação com melhor balanço entre densidade e ganho de propriedades mecânicas de tração, flexão e impacto. Estudos de XPS mostraram que a umidade natural da fibra promove a interação fibra/matriz, como proposto em trabalhos anteriores. Em uma segunda etapa, avaliou-se o efeito estabilizante causado pela presença de lignina nas fibras. Estudos anteriores mostraram que a lignina possui estruturas químicas semelhantes às dos estabilizantes primários comerciais, atuando como antioxidante. Isso foi possível utilizando fibras que passaram por processo incompleto de branqueamento. Através de um ensaio de envelhecimento acelerado, observou-se que, quanto maior o teor de lignina na fibra menor é a formação de compostos carbonílicos na superfície do corpo de prova, indicando efeito estabilizante. A presença da lignina não altera significativamente as propriedades mecânicas e térmicas desses compósitos. Conclui-se que, compósitos de poliamida-6 reforçados com 30 wt % de fibras de celulose branqueada ou semi-branqueada são capazes de competir com os compósitos tradicionais com fibra de vidro, e a presença de lignina na fibra pode diminuir a necessidade da utilização de estabilizantes comerciais / Abstract: In the current energy and environmental scenario, vegetal fibers are emerging as a promising alternative to glass fibers used as reinforcement in polymer composites. This strategy presents advantages, such as: reduction in the density of the composite, less abrasive wear to the processing equipment and lower environmental impact. Using the adequate processing condition, it is possible to produce thermoplastic composites reinforced with vegetable fibers with mechanical properties comparable to those of the glass fiber composites. In the present work, we developed polyamide-6 composites reinforced with cellulose fibers derived from Eucalyptus sp. Polyamide-6 is an especially challenging matrix due to its high processing temperature, which overlaps the temperature of thermodegradation of the fibers. The selection of the correct processing conditions for extrusion permitted the production of composites with incorporation of fibers up to 40 wt %, and 30 wt % formulation showed the best balance between density and of tensile, flexural and impact resistance mechanical properties. XPS studies showed that the natural moisture in the fibers promotes the fiber/matrix interaction, as proposed in previous works. In sequence, we assessed the stabilizing effect caused by the presence of lignin in the fibers. Previous studies have shown that lignin presents chemical structure similar to the commercially used primary stabilizers, acting as antioxidant. This was made possible by using fibers which have undergone an incomplete bleaching process. Through an accelerated weathering test, we observed that the higher the content of lignin in the fiber, the lower the formation of carbonyl compounds on the test sample surface, indicating a stabilization effect caused by lignin. The presence of lignin did not significantly affect the mechanical and thermal properties of the composites. In conclusion, polyamide-6 composites reinforced with 30 wt % of bleached or semi- bleached cellulose fibers are capable of competing with traditional glass fiber composites, and the presence of lignin in fibers may decrease the necessity for the use of commercial stabilizers / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: Cecilia Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T04:10:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Corredori_PauloCesar_M.pdf: 3624543 bytes, checksum: 7dff308f63100edb2b9d157d780f91b3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este mundo que vivemos está se tornando extremamente competitivo dia após dia, a apenas cinquenta anos, os motores ciclo Otto permaneciam quase os mesmos quando foram inventados pelo engenheiro alemão Nikolaus August Otto no final do século 19. Foi somente no final da década de 1970 que os antigos motores começaram a ganhar apelos tecnológicos, como injeção eletrônica, ignição eletrônica, controle de emissões e gás carbônico, etc., com isso, todas as montadoras começaram a buscar soluções que fizessem do seu veículo, o melhor ou o mais econômico e menos poluente. Face às novas exigências governamentais ao redor do mundo, todas as montadoras e autopeças estão trabalhando incansavelmente na busca de várias soluções, soluções estas que vão desde a diminuição de emissões evaporativas, redução do consumo de combustível, seja em função de um motor mais econômico quanto a melhorias de aerodinâmica, que resulta em menor fenômeno de arraste e consequente economia de combustível. Sabe-se também que redução de peso impacta diretamente na redução do fenômeno de arraste, portanto, gera um menor consumo de combustível, por isso, estamos vendo o crescente interesse das indústrias automotivas em substituir as antigas e atuais peças em metal que são normalmente pesadas, para peças extremamente mais leves em plásticos de engenharia e com alta resistência térmica, mecânica, etc., e quem nem por isso não mantenham a mesma qualidade funcional das peças em metal. Plásticos de engenharia como a Poliamida 6 com 35% de fibra de vidro (PA6 GF35), já estão sendo aplicados no mercado automotivo a pelo menos quase 20 anos, pois os primeiros coletores de admissão e filtro de ar em plástico nasceram utilizando esta matéria prima, hoje em dia, nesta busca por redução de peso e consequentemente preço, um material plástico chamado Polipropileno com 35% de fibra de vidro (PP GF35), que até não muito tempo atrás era de segunda linha, passa a ser de suma importância para alcançar objetivos que técnicos e monetários que até outro dia, somente era possível com a Poliamida 6 com 35% de fibra de vidro (PA6 GF35). Hoje em dia o polipropileno é um polímero de destaque no setor automotivo, pois ele se destaca pela alta resistência química e solvente, boa estabilidade dimensional, flexibilidade, durabilidade, excelente balanço entre impacto e rigidez. Sendo assim, uma matéria prima que era utilizada na fabricação de fios de tecelagem, embalagens flexíveis, brinquedos, copos plásticos, corpo de eletrodomésticos, está sendo usado em peças de alto valor agregado, alto e com tal desempenho técnico como um coletor de admissão e em quase todas as peças de acabamento interno e externo da maioria das empresas automotiva do Brasil e do mundo / Abstract: Due to strong competition among automotive companies around the world, and also by the incessant search in order to reduce weights in vehicles, reducing fuel consumption and therefore reduce carbonic gas emissions, the automakers are working on several fronts in order to reach the targets already defined through the government¿s laws. Given these several requests, the automotive parts industries, together with the raw materials industry, are working to achieve these goals. Thus, reductions in power cell consequently the numbers of cylinders in the engines are already a reality, for example three cylinders engines are replacing the four cylinder engines, and the most important comment, and they are keeping the same driving force. In addition, we are working so hard in order to replace the current Intake Manifold in Polyamide 6 with 35% glass fiber (PA6 GF35), for Polypropylene with 35% glass fiber (PP GF35), so is being reduced around 15% of weight, changing only the raw material. Polypropylene (PP), who was a second-line raw material in the past at the automotive world, becomes to move of other excellent quality of baseline of importance, as well, as reducing the weight of the piece, how it reduces the price piece value, as also the polypropylene is cheaper around of 15% more than the polyamide 6. This new polypropylene for Intake Manifold needs to be heat stabilizer, but needs not to be flame retardant. Many characteristics had been considered very important in the decision matrix in order to reach a good polymer, as well, mechanical resistance to the tensile and impact, density, water absorption, thermal resistance, chemical resistance regarding fuel, injection process and the availability of mass production. Only twenty years ago, all engines Cycle Otto were manufactured, using Intake Manifold in aluminum material, due to the aluminum caused a chemical reaction in physical contact with the alcohol, it was invented the Intake Manifold in Polyamide 6. Today all the automotive world uses Intake Manifold in Polyamide 6 for Cycle Otto application, but due to the excellent results using the polypropylene raw material, all automakers are moving to this new raw material, which in a not so distant past, was regarded as the second line in the automotive industry / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Cette recherche s’inscrit dans un contexte d’amélioration des performances et du confort des vêtements textiles d’intervention contre le feu et la chaleur. L’objectif est de réduire le poids total des équipements de protection individuelle (EPI), en remplaçant leur structure actuelle par un tissu complexe de type « Spacer Fabric », qui résulte de l’assemblage de deux couches, aux propriétés différentes, par un fil de liage. Ces travaux de thèse se concentrent sur le développement du fil de liage et peuvent se définir comme une étude de faisabilité visant à prouver la possibilité de filer des monofilaments de « gros » diamètre (200 – 300 μm) à partir d’une solution de polyamide-imide Kermel®. Pour mener ce projet à terme, un dispositif expérimental de filage par coagulation a été développé. Entièrement automatisé, il permet aussi bien l’étude de l’influence des paramètres de filage sur la qualité des monofilaments obtenus, que la simulation d’une production de type industriel. Pour répondre à notre problématique, cet outil de prototypage a été appliqué au développement des monofilaments souhaités. Un plan d’expériences a été construit, comprenant quatre facteurs : le diamètre d’extrusion, la concentration en solvant du bain de coagulation et les taux d’étirage appliqués dans le bain et dans l’air. Cette étude expérimentale a mis en évidence l’importance de la maîtrise de la cinétique de coagulation, avec une influence hautement significative des facteurs diamètre d’extrusion et concentration du bain de coagulation, notamment sur l’évolution du taux de vide des monofilaments obtenus. / This research aims to improve the performance and the comfort requirements of textile protective clothing against heat and flames. The main purpose is to reduce the weight of such personal equipment by replacing their current structure with complex woven “Spacer Fabric”, composed of an assembly of two textile layers, having different properties, and linked by a binder yarn. These works particularly focus on the development of this binder yarn and consist in a feasibility study to demonstrate the possibility to demonstrate the possibility to spun monofilaments having a large diameter (200 – 300 μm) from a polyamide-imide solution (Kermel®). A dedicated experimental wet-spinning device has been designed to carry out this project. Such fully automated machine enables to conduct detailed studies concerning the influence of multiple spinning parameters on the physical properties of the manufactured monofilaments, therefore providing a simulation of an industrial production of such fibers. Hence, this prototyping tool has been used to develop monofilaments addressing the initially stated issue. A four factor Design of Experiments has been built to investigate the effects and combinations between the following parameters: extrusion diameter, concentration of the coagulation bath, drawing rates applied in the bath and in the air. The derived results mainly showed the importance of controlling the coagulation kinetic. Moreover, highly significant influences of both extrusion diameter and concentration of coagulation bath factors have been highlighted, especially concerning the evolution of the void fraction of the monofilaments.