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Equilibrium and nonequilibrium morphologies of polymer blends

Kielhorn, Lars 01 January 1999 (has links)
Several extensions to the phase behavior of binary polymer blends were investigated. Complicated and intricate phase diagrams were found in ternary block copolymer/homopolymer blends as microphase separation competes with macrophase separation. Composition fluctuations were accounted for in the Hartree approximation and the phase diagrams are an extension to mean-field theory. The Lifshitz point, a mean-field multicritical point at the boundary between macrophase separation and microphase separation, is destroyed by the inclusion of composition fluctuations. The kinetics of phase separation in ternary block copolymer/homopolymer mixtures was modeled using the time-dependent Landau-Ginzburg (TDGL) theory calculating the expansion coefficients from molecular parameters. The expulsion of diblock copolymers from the interior of developing domains and subsequent accumulation at the domain interfaces was observed. The simulations suggest that for higher block copolymer content saturation of the interface with block copolymer is responsible for the formation of separate copolymer-rich domains at later stages. Since the diblock copolymer acts as a compatibilizer between the two homopolymers, phase separation kinetics are slowed down. In order to study the viscoelastic effect of polymers, phase contrast optical microscopy and time-resolved small-angle light scattering was used to study the relaxation behavior of a high molecular weight polybutadiene/polyisoprene. Upon the cessation of steady-state shear anisotropic morphologies relaxed by a variety of ways depending on the previously applied shear rate. Application of sufficiently high shear rates resulted in the fastest relaxation of the anisotropy. After passing through a dynamic scaling regime, the largest domains were formed. The TDGL formalism with a convective flow was used to simulate such relaxation behavior. By incorporating only surface tension some of the basic features of the relaxation behavior were recovered. Finally the phase separation in a binary blend in the vicinity of a patterned surface was studies using the TDGL equation. For a short range potential long-range “checkerboard-like” oscillations normal to the surface were observed as transient states, the extension of which strongly depended on the noise. Spinodal decomposition is observed for films as thin as one spinodal wavelength. For thinner films the surface imposes its periodicity on the blend if the surface interaction is sufficiently strong.
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Estudo de sistemas foto- e eletroluminescentes contendo polifluoreno fluorado e rubreno para aplicação em diodos emissores de luz poliméricos. / Study of photo- and electroluminescent systems containing fluorinated polyfluorene and rubrene for application in polymer light-emitting diodes.

Barberato, Fernanda 21 October 2013 (has links)
O presente trabalho teve como objetivo o estudo da aplicação de um novo polímero, o poli [2,7(9,9dioctilfluoreno)alt1,4fluorfenileno], dopado com o 5,6,11,12tetrafenilnaftaceno (rubreno), como camada ativa de diodos emissores de luz poliméricos, os PLEDs. O polímero semicondutor polifluoreno fluorado (PFF), da classe dos polifluorenos, foi sintetizado por meio da reação de acoplamento via rota de Suzuki, onde ao final da síntese apresentou um rendimento de processo de 95%. O polímero foi caracterizado por diversas técnicas analíticas a fim de comprovar a formação da estrutura molecular prevista. A análise de cromatografia de permeação em gel (GPC) indicou valores de massa molar numérica média (Mn) e massa molar ponderal média (Mw) de 4230 g/mol e 21490 g/mol, respectivamente. As análises térmicas de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e análise termogravimétrica (TGA) indicaram a presença de um pico de fusão a 145°C, e início de degradação em torno de 200°C, respectivamente. As análises espectroscópicas no infravermelho (IR), espectrometria de energia dispersiva de raios X (EDX) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1HRMN) comprovaram a presença de anéis aromáticos, grupos CH2, CH3 e hidrocarbonetos fluorados na estrutura do polímero, enquanto a difração de raios X (DRX) indicou 9% de grau de cristalinidade, tratando-se, portanto, de um polímero semicristalino, conforme previamente indicado pela análise DSC. O poli[2,7(9,9dioctilfluoreno)alt1,4fluorfenileno] foi dopado com o 5,6,11,12tetrafenilnaftaceno (rubreno) em diferentes proporções mássicas, a fim de avaliar a interação entre ambos os materiais por meio das respostas obtidas pelos sistemas dopados e não-dopados através das caracterizações por espectroscopia de absorção e fotoluminescência no UV-Visível, realizadas nas amostras em solução e em filme. Os materiais puros, em solução, apresentam picos de absorção em 360 nm e 300 nm e de emissão em 410 nm e 560 nm, para o polímero e para o rubreno, respectivamente. O rubreno apresentou pico de emissão de menor intensidade em torno de 400 nm quando excitado em 360 nm. Os sistemas foram dopados nas seguintes proporções em porcentagem de massa de polímero:rubreno, 100:0, 98:2, 95:5, 90:10, 80:20, 50:50, e quando analisados em solução e excitados em 300 nm, apresentam fluorescência em duas regiões diferentes do espectro eletromagnético, em 410 nm e em 560 nm, ou seja, tanto o polímero quanto o rubreno apresentam resposta emissiva, cada um em sua região característica do espectro eletromagnético. Já quando excitados em 360 nm apresentaram picos de emissão somente em 410 nm, região característica do polímero, porém os espectros das soluções dopadas apresentaram aumento da intensidade do pico de emissão em 410 nm, fato este atribuído à contribuição do rubreno, que quando excitado em 360 nm apresenta uma pequena emissão em torno de 410 nm. Os materiais dopados nas mesmas proporções, quando analisados em filme e excitados em 360 nm, apresentaram bandas de emissão, na faixa entre 410 nm e 450 nm e outra com máxima em 560 nm, diferente do observado nas amostras dopadas em solução e excitadas no mesmo comprimento de onda. Esta alteração no comportamento das amostras pode ser atribuída à maior proximidade entre as moléculas quando se encontram na forma de filme, melhorando a interação e a transferência de energia entre os cromóforos. Os sistemas também foram estudados quanto ao seu comportamento eletroluminescente, para isso foram fabricados dispositivos eletroluminescentes nas seguintes proporções em porcentagem de massa de polímero:rubreno, 100:0, 95:5, 90:10, 80:20, 50:50. Na confecção dos dispositivos utilizou-se o poli(3,4etilenodioxitiofeno) dopado com poli(4sulfonato de estireno), conhecido como PEDOT:PSS, como camada transportadora de lacunas (HTL Hole Transport Layers) e o alumínio como cátodo responsável pela injeção de elétrons. Foram realizadas caracterizações elétricas e ópticas dos dispositivos, por meio do levantamento da curva de densidade de corrente em função da tensão, dos espectros de eletroluminescência, das coordenadas de cromaticidade e pela caracterização visual através de fotografias. Os dispositivos preparados com o polímero puro, quando caracterizados eletricamente, apresentaram valores de tensão de limiar e luminância de 14 V e 18,7 cd/m2, respectivamente, enquanto os dispositivos dopados apresentaram tensão de limiar variando entre 14 V e 7 V, e luminância entre 125 e 278 cd/m2, aproximadamente. Observou-se ainda que com o aumento da concentração de rubreno na camada ativa houve um aumento da luminância, atingindo o máximo em menores tensões. Todos os dispositivos apresentam resposta elétrica típica de diodos. A intensidade luminosa dos dispositivos se intensificou à medida que a densidade de corrente aumentou, atingindo um máximo em tensões entre 10 V e 20 V, aproximadamente, seguidas de uma redução. Os espectros colhidos dos dispositivos poliméricos emissores de luz (PLEDs-Polymer Light Emitting Diode) mostram que os dispositivos preparados a partir do polímero puro apresentaram baixa intensidade de emissão quando comparados aos dispositivos dopados. A dopagem intensificou os picos de emissão em 560 nm em aproximadamente 20 vezes. / The present work aimed to study the application of a new polymer, poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-1,4-fluorophenylene], doped with 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene (rubrene) as the active layer of polymer light emitting diodes, the PLEDs. The semiconductor fluorinated polyfluorene (PFF) was synthesized by Suzuki coupling reaction, with a yield of 95%. The polymer was characterized by various analytical techniques in order to confirm the formation of the expected molecular structure. The analysis by gel permeation chromatography (GPC) indicated numerical average molar mass (Mn) and ponderal average molar mass (Mw) of 4230 g/mol and 21490 g/mol, respectively. Thermal analysis of differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) indicated the presence of a melting peak at 145°C and the beginning of degradation around 200°C, respectively. The infrared spectroscopy (IR), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction spectrometry (XRD), hydrogen nuclear magnetic resonance (1HNMR) confirmed the presence of aromatic rings, CH2 and CH3 groups and fluorinated hydrocarbons in the polymer structure, while the X-ray diffractometry (XRD) showed a degree of crystallinity of 9%, therefore, a semicrystalline polymer, as previously indicated by DSC analysis. The poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-1,4-fluorphenylene] was doped with 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene (rubrene) at different mass ratios in order to evaluate the interaction between both materials by means of responses for systems doped and non- doped. The systems thus formed were characterized by absorption and photoluminescence spectroscopy in the UV-Visible region and both their solutions in chloroform as well as the solid films were studied. The neat materials, polymer and rubrene, in solution showed absorption peaks at 360 nm and 300 nm and emission at 410 nm and 560 nm, respectively. An emission peak of lower intensity at around 400 nm after excitation at 360 nm was also observed for rubrene. The systems were doped in the following proportions in percent of the polymer:rubrene , 100:0 , 98:2 , 95:5 , 90:10 , 80:20 , 50:50 , and fluorescence spectroscopy were carried out in solution after excitation at 300 nm, resulting in two different regions of emission, at 410 nm and 560 nm, demonstrating independent and characteristic spectra. However, when excited at 360 nm, only emission peaks at 410 nm region, characteristic of the polymer, was observed, furthermore, the spectra of the doped solutions showed increased emission intensity, due to the contribution of rubrene, as a small emission around 410 nm, when excited at 360 nm, has been observed. Films of the doped systems at the same proportions, excited at 360 nm, showed emission bands in the range 410 - 450 nm and, at the same time, another band with maximum at 560 nm. This behavior is different from that observed for the same samples in solution under an equal condition of analysis. This behavior can be explained by the greater proximity between the molecules when they are in the solid state, increasing the segmental interactions and energy transfer between chromophores. The electroluminescence was also analysed by building devices having an active layer of the polymer:rubrene at different mass ratio, 100:0 , 95:5 , 90:10 , 80:20 , 50:50. The devices were built using poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped with poly(4-styrene sulfonate), PEDOT:PSS, as a hole transporting layer (HTL) and aluminum as the cathode. The devices having neat polymer as the active layer presented luminance of 14 cd/m2 at 18.7 V, while the devices for the doped active layers presented threshold voltage ranging from 14 V to 7 V, and luminance between 125 and 278 cd/m2, approximately. It was observed that by increasing the concentration of rubrene in the active layer, increased luminance was reached at lower voltages. All devices feature typical electrical response of diodes. The luminous intensity of the device is intensified as the current density increased, reaching a maximum at voltages between 10 V and 20 V. The electroluminescence spectra showed lower emission intensity for the neat polymer compared to those observed for the doped. The emission intensity at 560 nm increased approximately 20 times after doping.
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Materiais poliméricos para contato com etanol em condições agressivas. / Polymeric materials for contact with ethanol in harsh conditions.

Seixas, Marcus Vinicius de Souza 03 October 2013 (has links)
Existem diversos polímeros que apresentam bom desempenho em aplicações em ambientes agressivos, em particular ambientes corrosivos, mesmo em contato com agentes químicos considerados extremamente fortes, como ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico, hidróxido de sódio concentrado, solventes como o clorofórmio, benzeno e etanol. Neste trabalho foi estudado o comportamento de materiais poliméricos após envelhecimento causado por imersão em etanol. A proposta do trabalho busca analisar o comportamento das propriedades dos polímeros selecionados quando colocados em contato com etanol através do estudo da variação das propriedades físicas e químicas dos materiais. Foram analisados 6 diferentes tipos de materiais: PU Poliéster, PU Poliéter, UHMW PE, PA 6.6 Heramid, PA 6.6 Radilon RV 300, PA 6.6 Radilon HSLW. Os materiais ficaram imersos em etanol durante um período de 30 dias. Inicialmente foram gerados dois diferentes ensaios utilizando álcool etílico absoluto PA 99 INPM como agente de degradação, um ensaio a 60°C e um a temperatura ambiente. A metodologia utilizada para acompanhar e avaliar as mudanças físicas e químicas dos materiais após imersão em etanol foi: observação do aspecto visual, microscopia ótica, inchamento, espectro de infravermelho e propriedades mecânicas como carga de ruptura, deformação na ruptura e tensão de ruptura, antes e depois do envelhecimento. Posteriormente, os ensaios e a metodologia de análise foram repetidos fazendo-se a troca do álcool etílico pelo álcool combustível nas mesmas temperaturas de trabalho, gerando portanto mais dois ensaios diferentes, totalizando 4 diferentes ensaios. Os resultados obtidos mostram que o polímero UHMWPE apresentou menor variação de suas propriedades sobretudo no envelhecimento à temperatura ambiente. / There are many different polymers that perform well in applications in harsh environments, particularly corrosive environments even in contact with chemical agents considered extremely strong as sulfuric acid, nitric acid, concentrated sodium hydroxide, solvents such as chloroform, benzene and ethanol. In the present work, perform based on the study of behaviour of the polymeric materials after aging aggravated by immersion in ethanol. The purpose of this study is to analyze the behavior of the properties of polymers selected when placed in contact with ethanol through the study of the variation of physical and chemical properties of materials. Six different materials were analyzed: PU Polyester, PU polyether, UHMWPE, PA 6.6 Heramid, PA 6.6 RV Radilon 300, PA 6.6 Radilon HSLW. The materials were immersed in ethanol for a period of 30 days. Initially, two different assays were generated using absolute ethyl alcohol INPM 99 PA as an agent for degradation testing at 60°C and room temperature. The methodology used to monitor and evaluate the physical and chemical changes of materials after immersion in ethanol was, watching the visuals, optical microscopy, swelling, infrared spectrum and mechanical properties such as tensile strength, elongation at break and tensile strength before and after aging. Subsequently, testing and analysis methodology were repeated by making the exchange of ethanol to ethanol fuel in the same working temperature, thus generating two different trials, totaling 4 different tests. The results show that the UHMWPE polymer had low variation in their properties particularly in aging at room temperature.
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Estudo de sistemas foto- e eletroluminescentes contendo polifluoreno fluorado e rubreno para aplicação em diodos emissores de luz poliméricos. / Study of photo- and electroluminescent systems containing fluorinated polyfluorene and rubrene for application in polymer light-emitting diodes.

Fernanda Barberato 21 October 2013 (has links)
O presente trabalho teve como objetivo o estudo da aplicação de um novo polímero, o poli [2,7(9,9dioctilfluoreno)alt1,4fluorfenileno], dopado com o 5,6,11,12tetrafenilnaftaceno (rubreno), como camada ativa de diodos emissores de luz poliméricos, os PLEDs. O polímero semicondutor polifluoreno fluorado (PFF), da classe dos polifluorenos, foi sintetizado por meio da reação de acoplamento via rota de Suzuki, onde ao final da síntese apresentou um rendimento de processo de 95%. O polímero foi caracterizado por diversas técnicas analíticas a fim de comprovar a formação da estrutura molecular prevista. A análise de cromatografia de permeação em gel (GPC) indicou valores de massa molar numérica média (Mn) e massa molar ponderal média (Mw) de 4230 g/mol e 21490 g/mol, respectivamente. As análises térmicas de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e análise termogravimétrica (TGA) indicaram a presença de um pico de fusão a 145°C, e início de degradação em torno de 200°C, respectivamente. As análises espectroscópicas no infravermelho (IR), espectrometria de energia dispersiva de raios X (EDX) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1HRMN) comprovaram a presença de anéis aromáticos, grupos CH2, CH3 e hidrocarbonetos fluorados na estrutura do polímero, enquanto a difração de raios X (DRX) indicou 9% de grau de cristalinidade, tratando-se, portanto, de um polímero semicristalino, conforme previamente indicado pela análise DSC. O poli[2,7(9,9dioctilfluoreno)alt1,4fluorfenileno] foi dopado com o 5,6,11,12tetrafenilnaftaceno (rubreno) em diferentes proporções mássicas, a fim de avaliar a interação entre ambos os materiais por meio das respostas obtidas pelos sistemas dopados e não-dopados através das caracterizações por espectroscopia de absorção e fotoluminescência no UV-Visível, realizadas nas amostras em solução e em filme. Os materiais puros, em solução, apresentam picos de absorção em 360 nm e 300 nm e de emissão em 410 nm e 560 nm, para o polímero e para o rubreno, respectivamente. O rubreno apresentou pico de emissão de menor intensidade em torno de 400 nm quando excitado em 360 nm. Os sistemas foram dopados nas seguintes proporções em porcentagem de massa de polímero:rubreno, 100:0, 98:2, 95:5, 90:10, 80:20, 50:50, e quando analisados em solução e excitados em 300 nm, apresentam fluorescência em duas regiões diferentes do espectro eletromagnético, em 410 nm e em 560 nm, ou seja, tanto o polímero quanto o rubreno apresentam resposta emissiva, cada um em sua região característica do espectro eletromagnético. Já quando excitados em 360 nm apresentaram picos de emissão somente em 410 nm, região característica do polímero, porém os espectros das soluções dopadas apresentaram aumento da intensidade do pico de emissão em 410 nm, fato este atribuído à contribuição do rubreno, que quando excitado em 360 nm apresenta uma pequena emissão em torno de 410 nm. Os materiais dopados nas mesmas proporções, quando analisados em filme e excitados em 360 nm, apresentaram bandas de emissão, na faixa entre 410 nm e 450 nm e outra com máxima em 560 nm, diferente do observado nas amostras dopadas em solução e excitadas no mesmo comprimento de onda. Esta alteração no comportamento das amostras pode ser atribuída à maior proximidade entre as moléculas quando se encontram na forma de filme, melhorando a interação e a transferência de energia entre os cromóforos. Os sistemas também foram estudados quanto ao seu comportamento eletroluminescente, para isso foram fabricados dispositivos eletroluminescentes nas seguintes proporções em porcentagem de massa de polímero:rubreno, 100:0, 95:5, 90:10, 80:20, 50:50. Na confecção dos dispositivos utilizou-se o poli(3,4etilenodioxitiofeno) dopado com poli(4sulfonato de estireno), conhecido como PEDOT:PSS, como camada transportadora de lacunas (HTL Hole Transport Layers) e o alumínio como cátodo responsável pela injeção de elétrons. Foram realizadas caracterizações elétricas e ópticas dos dispositivos, por meio do levantamento da curva de densidade de corrente em função da tensão, dos espectros de eletroluminescência, das coordenadas de cromaticidade e pela caracterização visual através de fotografias. Os dispositivos preparados com o polímero puro, quando caracterizados eletricamente, apresentaram valores de tensão de limiar e luminância de 14 V e 18,7 cd/m2, respectivamente, enquanto os dispositivos dopados apresentaram tensão de limiar variando entre 14 V e 7 V, e luminância entre 125 e 278 cd/m2, aproximadamente. Observou-se ainda que com o aumento da concentração de rubreno na camada ativa houve um aumento da luminância, atingindo o máximo em menores tensões. Todos os dispositivos apresentam resposta elétrica típica de diodos. A intensidade luminosa dos dispositivos se intensificou à medida que a densidade de corrente aumentou, atingindo um máximo em tensões entre 10 V e 20 V, aproximadamente, seguidas de uma redução. Os espectros colhidos dos dispositivos poliméricos emissores de luz (PLEDs-Polymer Light Emitting Diode) mostram que os dispositivos preparados a partir do polímero puro apresentaram baixa intensidade de emissão quando comparados aos dispositivos dopados. A dopagem intensificou os picos de emissão em 560 nm em aproximadamente 20 vezes. / The present work aimed to study the application of a new polymer, poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-1,4-fluorophenylene], doped with 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene (rubrene) as the active layer of polymer light emitting diodes, the PLEDs. The semiconductor fluorinated polyfluorene (PFF) was synthesized by Suzuki coupling reaction, with a yield of 95%. The polymer was characterized by various analytical techniques in order to confirm the formation of the expected molecular structure. The analysis by gel permeation chromatography (GPC) indicated numerical average molar mass (Mn) and ponderal average molar mass (Mw) of 4230 g/mol and 21490 g/mol, respectively. Thermal analysis of differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) indicated the presence of a melting peak at 145°C and the beginning of degradation around 200°C, respectively. The infrared spectroscopy (IR), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction spectrometry (XRD), hydrogen nuclear magnetic resonance (1HNMR) confirmed the presence of aromatic rings, CH2 and CH3 groups and fluorinated hydrocarbons in the polymer structure, while the X-ray diffractometry (XRD) showed a degree of crystallinity of 9%, therefore, a semicrystalline polymer, as previously indicated by DSC analysis. The poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-1,4-fluorphenylene] was doped with 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene (rubrene) at different mass ratios in order to evaluate the interaction between both materials by means of responses for systems doped and non- doped. The systems thus formed were characterized by absorption and photoluminescence spectroscopy in the UV-Visible region and both their solutions in chloroform as well as the solid films were studied. The neat materials, polymer and rubrene, in solution showed absorption peaks at 360 nm and 300 nm and emission at 410 nm and 560 nm, respectively. An emission peak of lower intensity at around 400 nm after excitation at 360 nm was also observed for rubrene. The systems were doped in the following proportions in percent of the polymer:rubrene , 100:0 , 98:2 , 95:5 , 90:10 , 80:20 , 50:50 , and fluorescence spectroscopy were carried out in solution after excitation at 300 nm, resulting in two different regions of emission, at 410 nm and 560 nm, demonstrating independent and characteristic spectra. However, when excited at 360 nm, only emission peaks at 410 nm region, characteristic of the polymer, was observed, furthermore, the spectra of the doped solutions showed increased emission intensity, due to the contribution of rubrene, as a small emission around 410 nm, when excited at 360 nm, has been observed. Films of the doped systems at the same proportions, excited at 360 nm, showed emission bands in the range 410 - 450 nm and, at the same time, another band with maximum at 560 nm. This behavior is different from that observed for the same samples in solution under an equal condition of analysis. This behavior can be explained by the greater proximity between the molecules when they are in the solid state, increasing the segmental interactions and energy transfer between chromophores. The electroluminescence was also analysed by building devices having an active layer of the polymer:rubrene at different mass ratio, 100:0 , 95:5 , 90:10 , 80:20 , 50:50. The devices were built using poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped with poly(4-styrene sulfonate), PEDOT:PSS, as a hole transporting layer (HTL) and aluminum as the cathode. The devices having neat polymer as the active layer presented luminance of 14 cd/m2 at 18.7 V, while the devices for the doped active layers presented threshold voltage ranging from 14 V to 7 V, and luminance between 125 and 278 cd/m2, approximately. It was observed that by increasing the concentration of rubrene in the active layer, increased luminance was reached at lower voltages. All devices feature typical electrical response of diodes. The luminous intensity of the device is intensified as the current density increased, reaching a maximum at voltages between 10 V and 20 V. The electroluminescence spectra showed lower emission intensity for the neat polymer compared to those observed for the doped. The emission intensity at 560 nm increased approximately 20 times after doping.
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Materiais poliméricos para contato com etanol em condições agressivas. / Polymeric materials for contact with ethanol in harsh conditions.

Marcus Vinicius de Souza Seixas 03 October 2013 (has links)
Existem diversos polímeros que apresentam bom desempenho em aplicações em ambientes agressivos, em particular ambientes corrosivos, mesmo em contato com agentes químicos considerados extremamente fortes, como ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico, hidróxido de sódio concentrado, solventes como o clorofórmio, benzeno e etanol. Neste trabalho foi estudado o comportamento de materiais poliméricos após envelhecimento causado por imersão em etanol. A proposta do trabalho busca analisar o comportamento das propriedades dos polímeros selecionados quando colocados em contato com etanol através do estudo da variação das propriedades físicas e químicas dos materiais. Foram analisados 6 diferentes tipos de materiais: PU Poliéster, PU Poliéter, UHMW PE, PA 6.6 Heramid, PA 6.6 Radilon RV 300, PA 6.6 Radilon HSLW. Os materiais ficaram imersos em etanol durante um período de 30 dias. Inicialmente foram gerados dois diferentes ensaios utilizando álcool etílico absoluto PA 99 INPM como agente de degradação, um ensaio a 60°C e um a temperatura ambiente. A metodologia utilizada para acompanhar e avaliar as mudanças físicas e químicas dos materiais após imersão em etanol foi: observação do aspecto visual, microscopia ótica, inchamento, espectro de infravermelho e propriedades mecânicas como carga de ruptura, deformação na ruptura e tensão de ruptura, antes e depois do envelhecimento. Posteriormente, os ensaios e a metodologia de análise foram repetidos fazendo-se a troca do álcool etílico pelo álcool combustível nas mesmas temperaturas de trabalho, gerando portanto mais dois ensaios diferentes, totalizando 4 diferentes ensaios. Os resultados obtidos mostram que o polímero UHMWPE apresentou menor variação de suas propriedades sobretudo no envelhecimento à temperatura ambiente. / There are many different polymers that perform well in applications in harsh environments, particularly corrosive environments even in contact with chemical agents considered extremely strong as sulfuric acid, nitric acid, concentrated sodium hydroxide, solvents such as chloroform, benzene and ethanol. In the present work, perform based on the study of behaviour of the polymeric materials after aging aggravated by immersion in ethanol. The purpose of this study is to analyze the behavior of the properties of polymers selected when placed in contact with ethanol through the study of the variation of physical and chemical properties of materials. Six different materials were analyzed: PU Polyester, PU polyether, UHMWPE, PA 6.6 Heramid, PA 6.6 RV Radilon 300, PA 6.6 Radilon HSLW. The materials were immersed in ethanol for a period of 30 days. Initially, two different assays were generated using absolute ethyl alcohol INPM 99 PA as an agent for degradation testing at 60°C and room temperature. The methodology used to monitor and evaluate the physical and chemical changes of materials after immersion in ethanol was, watching the visuals, optical microscopy, swelling, infrared spectrum and mechanical properties such as tensile strength, elongation at break and tensile strength before and after aging. Subsequently, testing and analysis methodology were repeated by making the exchange of ethanol to ethanol fuel in the same working temperature, thus generating two different trials, totaling 4 different tests. The results show that the UHMWPE polymer had low variation in their properties particularly in aging at room temperature.
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Caracterização de polímeros semicondutores para o uso em sensores de radiação gama. / Characterization of semiconductor polymers for use in gamma radiation sensors.

Bazani, Dayana Luiza Martins 15 May 2008 (has links)
Este trabalho tem por objetivo investigar as propriedades ópticas de sistemas poliméricos luminescentes submetidos a diferentes doses de radiação gama. Foram preparadas soluções de poli[2-metóxi-5-(2\'etil-hexilóxi)-p-fenilenovinileno] - MEHPPV em clorofórmio e filmes finos depositados a partir de soluções deste polímero sobre substrato de vidro. As soluções e filmes finos tiveram suas propriedades investigadas por meio de medidas de absorção ultravioleta-visível (UV-VIS). Os filmes finos também foram analisados por medidas de espectroscopia de infravermelho (FTIR) além da cromatografia HPSEC. Os resultados experimentais foram analisados buscando elucidar tanto os efeitos da radiação nas propriedades ópticas dos polímeros, como também o estudo da viabilidade destes materiais como elementos ativos de dosímetros para baixas doses de radiação gama (< 1 kGy) especialmente para aplicações no tratamento de esterilização de bolsas de sangue (~ 25 Gy) e altas doses de radiação gama (até 25 kGy) para aplicações como esterilização de materiais médicos hospitalares. / This work aims the investigation of the optical properties of luminescent polymeric systems when submitted to different gamma radiation doses. Solutions of poly[2-methoxi-5-(2\'etil-hexiloxi)-p-phenilenevinilene] - MEH-PPV in chloroform were prepared. From those solutions, thin film layers of MEH-PPV were deposited on glass substrates. The polymer solutions and the thin-film samples of MEHPPV had their properties investigated by ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectroscopy. The thin-film prepared samples were, additionally, investigated by InfraRed Fourier Transform (FTIR) spectroscopy and HPSEC chromatography. The experimental results were investigated to elucidate the radiation effects on the optical properties of these polymeric systems. From the experimental results, the feasibility of using this material as active element in gamma radiation dosimeters was investigated. The research was conducted aiming the low dose gamma radiation (< 1 kGy) specifically for application in the sterilization treatment of blood bags (~ 25 Gy) and high gamma radiation doses (up to 25 kGy) as used for the sterilization of medical and hospital supplies.
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Modelagem e ensaios mecânicos de polímeros termoplásticos sob carregamentos quase-estático e dinâmico. / Modelling and mechanical experiments of thermoplastic polymers under quasi-static and dynamic loadings.

Moura, Rafael Traldi 21 November 2012 (has links)
Esta tese apresenta, primeiramente, revisões sobre polímeros, métodos para obtenção das propriedades mecânica de um material em uma ampla faixa de taxas de deformação além de uma revisão da mecânica do contínuo não linear, estruturas cinemáticas com divisão multiplicativa do gradiente de deformação e modelos de material para polímeros termoplásticos. Posteriormente são apresentados ensaios experimentais de relaxação, quase-estáticos e dinâmicos de tração e compressão em PEAD e PVC, seguidos por impactos em placas dos mesmos materiais. A grande quantidade de ensaios quase-estáticos objetivaram a análise da sensibilidade à taxa de deformação e ao tipo de carregamento, além do grau de anisotropia. Nestes e nos de relaxação, foi utilizada uma técnica de correlação de imagens digitais, DIC, mensurando as deformações longitudinais e transversais no plano, permitindo a obtenção de curvas tensão real deformação verdadeira em diversas secções transversais de um mesmo corpo de prova. Uma nova metodologia proposta para a obtenção de mapa de correções na análise da dispersão e atenuação na propagação de ondas em barras cilíndricas de materiais viscoelásticos permitiu uma maior confiabilidade e acurácia do comportamento viscoplástico obtido na Barra de Hopkinson dividida de pressão. Por fim, um modelo de material é proposto e tem seus parâmetros calibrados utilizando-se os ensaios de relaxação, quase-estáticos e de propagação de ondas em sua parte viscoelástica e a parte plástica dos ensaios quase-estáticos juntamente com os dados obtidos na Barra de Hopkinson em sua parte viscoplástica, na intenção de verificar seu funcionamento, simulando o impacto nas placas. / This thesis first presents a review on polymers, methods for measuring the material mechanical properties of in a wide range of strain rates and a review of nonlinear continuum mechanics, kinematic frameworks with multiplicative split of the deformation gradient altogether with models material for thermoplastic polymers. Later, This thesis presents results of relaxation, quasi-static and dynamic tests under tensile and compressive loads for HDPE and PVC, and subsequently impacts on plates of the same materials. The large number of quasi-static tests aimed to analyze the sensitivity to strain rate and to the type of loading, and also the degree of anisotropy. During these later tests and the relaxation ones, it was used a technique called digital image correlation, DIC, measuring the longitudinal and transverse strains in a plane and allowing the attainment of true stress true strain curves in various cross sections of the same specimen. A proposed new methodology for obtaining corrections map for the analysis of the dispersion and attenuation in wave propagation on cylindrical bars made of viscoelastic materials allowed greater reliability and accuracy of the viscoplastic behavior obtained in split Hopkinson bar pressure. Finally, a model material is proposed and has its parameters calibrated using relaxation, quasi-static and wave propagation tests in its viscoelastic part and plastic part of the quasi-static tests with the data obtained in bar Hopkinson in its viscoplastic part, in order to verify its behavior while simulating the plate impact tests.
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Um nariz eletrônico baseado em polímeros condutivos. / An electronic nose based on conducting polymers.

Lima, John Paul Hempel 16 April 2010 (has links)
O estudo de sistemas voltados para a detecção e discriminação de compostos e substâncias gasosas tem se destacado nas áreas da nanociência e da nanotecnologia devido ao grande interesse no controle de odores e aromas presentes em alimentos, cosméticos e no meio ambiente. Dentre os diversos tipos de sensores matriciais de gases, conhecidos como narizes eletrônicos, os feitos à base de polímeros vêm se destacando devido ao baixo custo, fácil processabilidade, operação em temperatura ambiente e boa resposta sensorial. O presente trabalho mostra a confecção e análise de sensores poliméricos e um nariz eletrônico de pequenas dimensões, portátil e de baixo custo baseado em polímeros condutivos. Como materiais ativos dos sensores foram estudados materiais pertencentes à classe das polianilinas, politiofenos, polipirrol e ftalocianina de níquel, depositados por duas técnicas diferentes: spin coating e automontagem. As análises da espessura, reprodutibilidade e estabilidade elétrica mostraram diferenças em relação aos materiais empregados e a técnicas escolhidas, em que a uniformidade superficial não está associada diretamente com a estabilidade elétrica. Sensores que empregam PAni e POMA sofrem variação da resistência elétrica em função do tempo, o que está relacionado com a perda de dopagem desses materiais. O projeto e desenvolvimento de uma câmara de medidas são relatados com simulações que mostraram o perfil adequado para o posicionamento dos sensores. Para nortear a concepção do nariz, foi realizado um comparativo entre resistência e capacitância elétricas como parâmetros de interrogação mostrando resultados similares na discriminação, mas com diferenças de 100 vezes em valor relativo, o que resultou na escolha da resistência elétrica. O nariz eletrônico concebido apresenta poder de discriminação não só comparável ao da técnica de cromatografia gasosa, como também permite discriminar diversos tipos de analitos: perfumes, álcool etílico puro e adulterado, sucos de maçã, vinhos, cachaças e cachaças adulteradas e mel, tanto através da técnica de PCA quanto por redes neurais artificiais. O emprego de uma elipsóide como selecionador da região das classes facilitou o processo de visualização e análise dos dados enquanto que o uso de redes neurais mostrou classificações corretas próximas a 100% para praticamente todos os analitos. / The study of sensors for detection and discrimination of gaseous substances and compounds have been gaining much attention in areas such as nanocience and nanotechnology due to the great motivation in control of odors and substances associated with food, cosmetics and environment. Within several types of gas sensor arrays, known as electronic noses, polymeric-made ones distinguishes due to good sensory response, can be utilized at ambient temperature, are able to be easily processed and are of potential low cost. This work shows the fabrication and analysis of polymeric sensors and a small size, low cost and portable electronic nose. Polymeric materials belonging to polyaniline, polythiophene and polypyrrole classes and nickel phtalocyanines, deposited by two different techniques (spin coating and self assembly) were studied as active materials for the sensors. Analysis of thickness, reproducibility and electrical stability were performed and they showed differences among the studied materials and deposition techniques, where superficial uniformity is not associated directly with electrical stability. Sensors with PAni and POMA showed an electrical resistance variation in function of time which is related to dopant loss. Project and development of an analysis chamber are reported with simulations that showed an adequate profile for sensor positioning. A comparison between resistance and capacitance was performed aiming the electronic nose conceptualization. Both parameters showed similar discrimination capability but a 100 times difference in relative variation, leading to the choice of the electrical resistance. The conceived electronic nose shows a discrimination capability similar to gas chromatography and also allows the discrimination of many different analyte types: perfumes, pure and adulterated ethanol, apple juices, wines, pure and adulterated cachaças and honey, either with PCA technique or as well with artificial neural networks. The use of an ellipsoid to envelop class regions ease the visualization process and data analysis from PCA results while neural networks showed correct classifications near to 100% for almost all analytes.
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Influência do pré-tratamento de superfícies de ligas de ferro na ancoragem de coberturas poliméricas para proteção contra a corrosão / Influence of pre-treatment of iron alloy surfaces on the anchoring of polymeric coatings for protection against corrosion

Branco, José Soares Castelo 02 December 2016 (has links)
O aço carbono vem sendo largamente utilizado na indústria de construção em geral, devido a sua resistência mecânica e baixo custo. Entretanto, devido a sua fraca resistência à corrosão são necessários estudos de diferentes métodos de proteção contra a corrosão. Sendo assim, no presente trabalho, o método de proteção contra a corrosão abordado foi o de aplicação de filmes poliméricos condutores mediante a utilização de pré-tratamentos de conversão com ácido fítico (HP), banho de sal de cério/peróxido de hidrogênio (Ce) e a combinação HP-Ce, para aumentar a resistência à corrosão e a aderência de filmes poliméricos. Essa aderência devido à importância frente os processos de corrosão foi quantificada com técnicas específicas de estudo de corrosão, nomeadamente, potencial de circuito aberto (PCA) e polarização potenciodinâmica (PP) em meio NaCl 0,6 mol/L aerado. Os revestimentos poliméricos usados foram a polianilina (PAni), poli-o-metoxianilina (POMA) e blenda de PAni-POMA sintetizados em meio de HP e de H2SO4. A caracterização feita por UV-Vis e FTIR mostrou que foi possível sintetizar os referidos polímeros, e SEM revelou morfologia compacta e granular. O comportamento eletroquímico das amostras foi investigado por OCP e PP em NaCl 0,6 mol/L antes e após 2 h de exposição no ambiente salino. Quando os revestimentos foram aplicados em substratos de aço carbono AISI 1020 sem pré-tratamentos, antes de exposição em solução salina, os resultados mostraram boa resistência e eficiência na proteção à corrosão devido a menor perda de adesão e maior efeito barreira. Após 2 h de exposição em solução salina, os resultados mostraram que a resistência e a eficiência na proteção à corrosão diminuiu de uma forma mais acentuada para PAni, POMA e menos para blenda de PAni-POMA sintetizados em meio de HP e de H2SO4, devido à perda de aderência provocada pela infiltração do eletrólito corrosivo através de poros dos filmes poliméricos. Com o intuito de aumentar a aderência dos revestimentos, pré-tratamentos do aço carbono AISI 1020 foram feitos com HP, Ce e HP-Ce e, constatou-se que a perda de aderência dos revestimentos de PAni, POMA e blenda de PAni-POMA aplicados sobre as amostras pré-tratadas com Ce e HP-Ce foi menor, e com HP foi maior comparada com a amostra sem pré-tratamento. Além disso, os revestimentos de blenda de PAni-POMA, apresentaram em todas amostras sem e com pré-tratamentos melhor desempenho em relação a PAni e POMA. / Carbon steel has been widely used in the construction industry in general, due to its mechanical and low cost resistance. However, due to their low corrosion resistance are required studies of different methods of protection against corrosion. Therefore, in this study, the method of carbon steel AISI 1020 protection against corrosion was dealt with the application of polymeric film conductors using pre-treatments conversion with phytic acid (HP), cerium salt/hydrogen peroxide (Ce) bath and a combined HP-Ce, to increase the corrosion resistance and the adhesion of polymeric films. This adhesion is due to the importance forward corrosion processes, was quantified with specific corrosion study techniques in particular, open circuit potential (OCP) and potentiodynamic polarization (PP) in medium NaCl 0.6 mol/L aerated. Polymeric coatings used were the polyaniline (PAni), poly-o-anisidine (POMA), and blends of polyaniline-poly-o-anisidine (Pani-POMA) synthesized in phytic (HP) and sulfuric (H2SO4) acid means. The characterizations made by UV-Vis and FTIR showed that it was possible to synthesize said polymers, and SEM revealed compact and granular morphology. The electrochemical behaviors of the samples were investigated using OCP and PP in 0.6 mol/L NaCl solutions, before and after 2 h of exposure in saline environment. When polymers coatings were applied to carbon steel AISI 1020 without pretreatments, before of exposure in saline environment, results showed good resistance and high efficient corrosion protection due to less loss of adhesion coatings consequently, high barrier effect. After 2 hours of exposure in saline environment, the results showed that the resistance and efficient corrosion protection decreased largely for PAni, POMA and less for blends of PAni-POMA, due to loss of adhesion caused by the infiltration of corrosive electrolyte pores through the polymer matrix. In order to increase the adhesion of Pani, POMA and blends of Pani-POMA coatings, carbon steel pretreatments were made with HP, Ce and a combined HP-Ce, and found that the loss of adhesion of coatings applied to the pretreated samples with Ce and HP-Ce was lower, and with HP was higher compared to the sample without pretreatment. Moreover, blend of Pani-POMA coating showed in all samples, treated and untreated better performance than PAni and POMA.
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Estudo da formação da fase cristalina beta nos compósitos de polipropileno contendo anidrido maléico e carbono de cálcio. / Analysis of crystaline phase fraction and mechanical properties of Polypropylene / Calcium carbonate / PP-g-MA.

Sakahara, Rogério Massanori 29 October 2012 (has links)
Este trabalho estuda a influência do carbonato de cálcio (CaCO3) nas propriedades mecânicas e na formação da fase cristalina beta do polipropileno (PP). Com o intuito de produzir amostras para o estudo, foi feita uma análise preliminar sobre o enxerto do anidrido maléico no polipropileno, porque este material graftizado (PP-g-MA) contribui significativamente em blendas e compósitos ao melhorar a adesão superficial entre o PP e o CaCO3. Foram estudados dois métodos de obtenção deste produto (PP-g-MA) utilizando-se peróxido orgânico e os produtos obtidos foram caracterizados e comparados. Apesar dos resultados das análises feitas por calorimetria diferencial exploratória (DSC), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS) indicarem importantes diferenças entre os dois métodos, a análise por espectroscopia no infravermelho (FTIR) trouxe conclusões sobre a eficácia dos métodos de graftização. Duas séries de compósitos a base de PP contendo CaCO3 foram produzidos por mistura intensiva em fusão (misturador Drais), uma contendo PP-g-MA e a outra sem. Quatro tipos de CaCO3 foram utilizados, diâmetros de 0,9 µm, 2,5 µm e 3 µm, sendo que o CaCO3 0,9 µm apresentou-se com superfície tratada e não-tratada. A concentração de CaCO3 foi mantida em 5% e a de PP-g-MA em 5% quando presente. Os compósitos foram submetidos a testes de resistência à tração, módulo na flexão e resistência ao impacto em duas temperaturas. As amostras contendo menores tamanhos de partículas de CaCO3 e PP-g-MA apresentaram melhora sinérgica na resistência mecânica, em que aumentos da resistência a impacto e da resistência a flexão foram observados. A análise da fase cristalina beta nestas amostras foi feita utilizando-se DSC e difratometria de raios-x. Também foi analisada a influência da adesão superficial entre a carga e a matriz de PP, quanto maior a adesão superficial e menor o tamanho de partícula do CaCO3, maior a formação da fase cristalina beta, o que contribuiu para a sinergia entre todas as propriedades mecânicas avaliadas neste trabalho. / This study aimed at improving the comprehension of the influence of calcium carbonate (CaCO3) in the formation of the beta crystalline phase of polypropylene (PP), as well as the changes in the mechanical properties of this polymer. A preliminary analysis of the grafting of the maleic anhydride in the polypropylene was carried out in order to produce specimens for the study, owing to the fact that this grafted polypropylene (PP-g-MA) contributes substantially to change the polarity of the polymer and therefore, enhance the superficial adhesion between PP and CaCO3. Two grafting methods using organic peroxide were studied. The grafted copolymers were analyzed by DSC, TGA, SEM, EDS, and FTIR. Two series of PP composites containing CaCO3 were produced by intensive melt mixing (Drais mixer), one of them having MA-g-PP. Four types of CaCO3 were used, which diameters were 0.9 µm, 2.5 µm and 3 µm, though the CaCO3 0.9 µm was surface-treated and non-treated. The concentration of CaCO3 was maintained at 5% and PP-g-MA at 5 % also, when present. The composites were tested for tensile strength, flexural modulus and impact strength (at two temperatures). Samples containing smaller particle sized CaCO3 and PP-g-MA showed synergistic improvement in the mechanical strength, and increases in the impact resistance and flexural strength were observed. Analysis of the beta crystal phase in these samples was performed using DSC and x-ray diffractometry. The influence of superficial adhesion between CaCO3 and PP was also analyzed, higher concentration of the beta crystalline phase was observed for better surface adhesion and smaller CaCO3 particle size, which contributed to the synergy between all the mechanical properties evaluated in this work.

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