Neste estudo foram investigadas as reações de síntese e cura de resinas fenólicas líquidas que são empregadas na fabricação de perfis reforçados com fibra de vidro utilizando o processo de pultrusão. Reações químicas envolvendo o fenol e o formaldeído foram realizadas em laboratório com o objetivo de produzir resinas fenólicas líquidas do tipo novolaca cuja viscosidade fosse em torno de 700-2000 mPa.s variando-se o tipo de catalisador ácido e o agente de cura. As resinas fenólicas obtidas foram submetidas a análises por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Termogravimetria (TGA), Calorimetria Exploratória de Varredura (DSC), Colorimetria, Viscosimetria, Tempo de Gel, Tempo de cura e Flamabilidade. Além disto, também foram avaliadas a reatividade e a processabilidade destas resinas. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles adquiridos para uma resina fenólica comercial do tipo resol. Verificou-se que as resinas novolacas produzidas neste trabalho são mais estáveis quimicamente do que a resol comercial. Além disto, as resinas novolacas obtidas apresentaram a gelificação em um período de tempo menor, favorecendo assim, o aumento na velocidade da reação de cura destas resinas. A análise por TGA mostrou que as resinas novolacas possuem estabilidade térmica e temperatura máxima de degradação superior à resina comercial empregada tornando-as mais adequadas para serem utilizadas no processo de pultrusão. O teste de flamabilidade mostrou que ambas resinas são auto-extinguíveis, correspondendo às especificações da norma UL-94. Através dos resultados obtidos neste trabalho, verificou-se que é possível desenvolver resinas fenólicas líquidas do tipo novolaca de baixo custo, que atendem as exigências do mercado nacional e que são adequadas ao processo de pultrusão. / The synthesis and cure reactions of liquid state phenolic resins used in the production of profiles reinforced with glass fiber using the pultrusion process has been investigated. Chemical reactions involving phenol and formaldehyde were carried out at the laboratory with the aim of producing liquid state novolac type phenolic resins whose viscosity was about 700-2000 mPa.s varying the acid catalyst type and the cure agent. The phenolic resins were submitted to analyses of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Colorimetry, Viscosimetry, Gel Time, Curing Time and Flamability. Besides, the reactivity and the processability of these resins were also investigated. The results were compared with those acquired for a commercial resol type phenolic resin. It was verified that the novolac resins obtained in this work are chemically stabler than the commercial resol. Also, the liquid state novolac type phenolic resins completed its gelification reaction in a smaller time, increasing, therefore, the cure reaction rate of these resins. The TGA analysis showed that the novolac resins possess higher thermal stability and maximum temperature of degradation than the commercial resin which assures its use in the pultrusion process. The flamability test showed that both resins are self-extinguishing, complying with the specifications of the UL-94. Through the results obtained in this work, it is possible to develop liquid state novolac type phenolic resins with low cost, which attends the demands of the national markets and is proper to the pultrusion process.

Neste estudo foram investigadas as reações de síntese e cura de resinas fenólicas líquidas que são empregadas na fabricação de perfis reforçados com fibra de vidro utilizando o processo de pultrusão. Reações químicas envolvendo o fenol e o formaldeído foram realizadas em laboratório com o objetivo de produzir resinas fenólicas líquidas do tipo novolaca cuja viscosidade fosse em torno de 700-2000 mPa.s variando-se o tipo de catalisador ácido e o agente de cura. As resinas fenólicas obtidas foram submetidas a análises por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Termogravimetria (TGA), Calorimetria Exploratória de Varredura (DSC), Colorimetria, Viscosimetria, Tempo de Gel, Tempo de cura e Flamabilidade. Além disto, também foram avaliadas a reatividade e a processabilidade destas resinas. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles adquiridos para uma resina fenólica comercial do tipo resol. Verificou-se que as resinas novolacas produzidas neste trabalho são mais estáveis quimicamente do que a resol comercial. Além disto, as resinas novolacas obtidas apresentaram a gelificação em um período de tempo menor, favorecendo assim, o aumento na velocidade da reação de cura destas resinas. A análise por TGA mostrou que as resinas novolacas possuem estabilidade térmica e temperatura máxima de degradação superior à resina comercial empregada tornando-as mais adequadas para serem utilizadas no processo de pultrusão. O teste de flamabilidade mostrou que ambas resinas são auto-extinguíveis, correspondendo às especificações da norma UL-94. Através dos resultados obtidos neste trabalho, verificou-se que é possível desenvolver resinas fenólicas líquidas do tipo novolaca de baixo custo, que atendem as exigências do mercado nacional e que são adequadas ao processo de pultrusão. / The synthesis and cure reactions of liquid state phenolic resins used in the production of profiles reinforced with glass fiber using the pultrusion process has been investigated. Chemical reactions involving phenol and formaldehyde were carried out at the laboratory with the aim of producing liquid state novolac type phenolic resins whose viscosity was about 700-2000 mPa.s varying the acid catalyst type and the cure agent. The phenolic resins were submitted to analyses of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Colorimetry, Viscosimetry, Gel Time, Curing Time and Flamability. Besides, the reactivity and the processability of these resins were also investigated. The results were compared with those acquired for a commercial resol type phenolic resin. It was verified that the novolac resins obtained in this work are chemically stabler than the commercial resol. Also, the liquid state novolac type phenolic resins completed its gelification reaction in a smaller time, increasing, therefore, the cure reaction rate of these resins. The TGA analysis showed that the novolac resins possess higher thermal stability and maximum temperature of degradation than the commercial resin which assures its use in the pultrusion process. The flamability test showed that both resins are self-extinguishing, complying with the specifications of the UL-94. Through the results obtained in this work, it is possible to develop liquid state novolac type phenolic resins with low cost, which attends the demands of the national markets and is proper to the pultrusion process.

Neste estudo foram investigadas as reações de síntese e cura de resinas fenólicas líquidas que são empregadas na fabricação de perfis reforçados com fibra de vidro utilizando o processo de pultrusão. Reações químicas envolvendo o fenol e o formaldeído foram realizadas em laboratório com o objetivo de produzir resinas fenólicas líquidas do tipo novolaca cuja viscosidade fosse em torno de 700-2000 mPa.s variando-se o tipo de catalisador ácido e o agente de cura. As resinas fenólicas obtidas foram submetidas a análises por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Termogravimetria (TGA), Calorimetria Exploratória de Varredura (DSC), Colorimetria, Viscosimetria, Tempo de Gel, Tempo de cura e Flamabilidade. Além disto, também foram avaliadas a reatividade e a processabilidade destas resinas. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles adquiridos para uma resina fenólica comercial do tipo resol. Verificou-se que as resinas novolacas produzidas neste trabalho são mais estáveis quimicamente do que a resol comercial. Além disto, as resinas novolacas obtidas apresentaram a gelificação em um período de tempo menor, favorecendo assim, o aumento na velocidade da reação de cura destas resinas. A análise por TGA mostrou que as resinas novolacas possuem estabilidade térmica e temperatura máxima de degradação superior à resina comercial empregada tornando-as mais adequadas para serem utilizadas no processo de pultrusão. O teste de flamabilidade mostrou que ambas resinas são auto-extinguíveis, correspondendo às especificações da norma UL-94. Através dos resultados obtidos neste trabalho, verificou-se que é possível desenvolver resinas fenólicas líquidas do tipo novolaca de baixo custo, que atendem as exigências do mercado nacional e que são adequadas ao processo de pultrusão. / The synthesis and cure reactions of liquid state phenolic resins used in the production of profiles reinforced with glass fiber using the pultrusion process has been investigated. Chemical reactions involving phenol and formaldehyde were carried out at the laboratory with the aim of producing liquid state novolac type phenolic resins whose viscosity was about 700-2000 mPa.s varying the acid catalyst type and the cure agent. The phenolic resins were submitted to analyses of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Colorimetry, Viscosimetry, Gel Time, Curing Time and Flamability. Besides, the reactivity and the processability of these resins were also investigated. The results were compared with those acquired for a commercial resol type phenolic resin. It was verified that the novolac resins obtained in this work are chemically stabler than the commercial resol. Also, the liquid state novolac type phenolic resins completed its gelification reaction in a smaller time, increasing, therefore, the cure reaction rate of these resins. The TGA analysis showed that the novolac resins possess higher thermal stability and maximum temperature of degradation than the commercial resin which assures its use in the pultrusion process. The flamability test showed that both resins are self-extinguishing, complying with the specifications of the UL-94. Through the results obtained in this work, it is possible to develop liquid state novolac type phenolic resins with low cost, which attends the demands of the national markets and is proper to the pultrusion process.

Ao contrário de muitos polímeros, as resinas fenólicas se caracterizam por possuir um grande número de aplicações por conta de sua superior resistência ao fogo e baixa emissão de fumos e ao seu excelente nível de resistência térmica e química, além de seu baixo custo. No entanto, devido à sua estrutura tridimensional, caracterizada pelo alto grau de reticulação, este tipo de resina apresenta baixas tenacidade e resistência à fratura. Com isso, para garantir seu bom desempenho, faz-se necessário promover modificações em sua formulação ou acrescentar agentes de reforço de modo a compensar essas deficiências resultantes de sua estrutura. São inúmeros os materiais que, usualmente, são incorporados à matriz fenólica. Além da preparação de blendas poliméricas em que uma das fases consiste em um elastômero ou um termoplástico, a introdução de agentes de reforço como materiais fibrosos também são utilizados. São exemplos de agentes de reforço: fibras vegetais, fibras de vidro e de carbono, negro de fumo, argilas entre outros. A mistura de polímeros e argilas pode levar à formação de nanocompósitos de modo a obter excelentes combinações de resistência à fratura, tenacidade, condutividade, resistência ao calor e redução da permeabilidade a gases e líquidos quando comparados com o polímero puro. Neste trabalho, argilas do tipo montmorilonita modificadas foram utilizadas como agente de reforço na preparação de filmes de nanocompósitos de matriz fenólica com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas deste material polimérico quando comparado com o material puro. A resina fenólica utilizada neste trabalho é a do tipo resol, utilizada comercialmente para a formulação de vernizes para revestimento de embalagens metálicas. No estudo foram utilizadas três argilas comerciais: Cloisite® sódica (Na) e argilas Cloisite® modificadas com sais quaternários de alquilamônio, de códigos 15A e 30B, objetivando verificar qual apresentaria melhor compatibilidade com a matriz fenólica. Para a preparação de filmes poliméricos uniformes, isentos de defeitos como bolhas, foi feita, de forma preliminar, a seleção de um ciclo de cura apropriado. Como a formação de bolhas é intrínseco à cura da resina fenólica resol, a definição de um esquema de tratamento térmico de cura apropriado constituiu-se em etapa crítica no processo de preparação dos compósitos de resina fenólica/argila montmorilonita modificada. Os filmes curados isentos de defeitos foram caracterizados por difração de raios X, análise termomecânica dinâmica (DMA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados das análises de DRX mostraram para os compósitos preparados com as argilas modificadas 15A e 30B manutenção e até mesmo redução do espaçamento basal da estrutura cristalina das argilas, indicando não ter ocorrido intercalação do polímero nessas argilas; enquanto que para a argila Cloisite® Na ocorreu aumento do espaçamento basal. Os resultados de DMA mostraram para a maioria das amostras aumento no módulo de armazenamento em baixa e alta temperatura. Por último, a análise de DSC mostrou redução na temperatura de transição vítrea nos compósitos preparados com as argilas modificadas 15A e 30B, e elevação na composição de 5% da argila Cloisite® Na. Os resultados indicam o potencial de reforço mecânico de resinas fenólicas com argilas lamelares do tipo montmorilonita sem a necessidade de modificação química. / Unlike most polymers, phenolic resins are characterized by having a large number of applications because of its superior fire resistance and low emission of smoke and its excellent level of thermal and chemical resistance, and low cost. However, due to its three dimensional structure, characterized by a high degree of crosslinking, this type of resin has low toughness and fracture resistance. Thus, to ensure their good performance, it is necessary to make enhancements in their formulation or adding strengthening agents so as to compensate for these deficiencies due to its structure. There are numerous materials that usually are incorporated into the phenolic matrix. Besides the preparation of polymer blends in which one phase consists of an elastomer or a thermoplastic, the introduction of agents such as fibrous reinforcement is also used. Examples of reinforcing agents: vegetable fibers, glass and carbon fibers, carbon black, clay and others. The mixture of polymer clays may cause the formation of nanocomposites in order to obtain excellent combination of fracture strength, toughness, conductivity, heat resistance and reduced permeability to gases and liquids when compared with the pure polymer. In this work, modified montmorillonite clays were used as a reinforcing agent in the preparation of nanocomposite films of phenolic matrix with the aim of improving the mechanical properties of polymer materials when compared with the pure material. The phenolic resin used in this work is that of the resol type, used commercially for the formulation of varnish for coating metal containers. The study used three types of commercial clay: Cloisite® sodium (Na) and Cloisite® clays modified with quaternary alkylammonium salts, codes 15A and 30B in order to verify which present better compatibility with the phenolic matrix. For the preparation of uniform polymeric films, free of defects such as bubbles, was preliminarily selected a suitable cure cycle. As the bubble formation is intrinsic to the cure of resol phenolic resin, the definition of a heat treatment scheme is a critical step in the process of preparing composites of phenolic resin/montmorillonite clay. The cured films free of defects were characterized by X-ray diffraction (DRX), dynamic mechanical analysis (DMA) and differential scanning calorimetry (DSC). The results of XRD analysis showed the composites prepared with the modified clays 15A and 30B maintained and even reduced the basal spacing within the clay crystal structure, indicating not having occurred polymer intercalation of the clay; for the Cloisite® Na clay DRX has shown increased basal spacing. DMA results showed for most of the samples increase in storage modulus at low and high temperatures. Finally, DSC analysis showed a reduction in glass transition temperature of the composites prepared with the modified clays 15A and 30B, and an increase in the composition of 5% in the Cloisite® Na clay. The results indicate the potential of enhancement of phenolic resins mechanical properties with layered clays of montmorillonite without chemical modification.

O presente trabalho descreve a preparação, caracterização e estudo das propriedades de materiais nanocompósitos, formados por resina fenólica (fenol-formaldeído) e nanotubos de carbono (NT) com camadas múltiplas (MWCNTs). No preparo dos nanocompósitos a matriz foi polimérica, sendo sintetizados dois conjuntos de resinas fenólicas, com variações nas razões molares e nas concentrações [H+]. As amostras foram caracterizadas por Espectroscopia Infravermelho, com Reflectância Total Atenuada (FT-IR–ATR), FT-IR-ATR com aquecimento in situ, 13C-RMN e Análise Termogravimétrica (TGA), Difração de Raios-X (DRX) e Espectroscopia Raman dos resíduos de TGA, comprovando que a amostra 1 mol fenol: 3 mols formaldeído, com catalisador na razão 3,2M (1phe:3form_3,2M) deveria ser utilizada para introdução dos NT. Os NT foram oxidados e funcionalizados com organossilano APTES (3-aminopropil-tri-etoxisilano) melhorando sua dispersão na matriz, caracterizados por Raman e DRX. Várias amostras foram preparadas contendo porcentagens diferentes de NT (0,3 a 2,5% com relação ao fenol). Os nanocompósitos foram caracterizados por FT-IR – ATR, evidenciando que incorporação dos NT não alterou estruturalmente os polímeros. Também através de TGA comprovou-se que o comportamento térmico dos nanocompósitos contendo NT melhorou. A DRX dos resíduos de TGA comprovou que graças à formação de redes de NT interconectados no interior da matriz, a amostra contendo maior quantidade de NT, diminuiu a perda de massa em cerca de 10%, quando comparada ao polímero puro, o que provavelmente também propiciará menor incidência de fumaça e resultados significativos na proteção térmica de outros materiais. A adição do NT interferiu na viscosidade final do pré-polímero e consequentemente na cura do polímero. Com a realização da Espectroscopia Raman feita nos resíduos de TGA das amostras puras e dos nanocompósitos, foi possível verificar que as Razões ID/IG destes, são próximas as dos NT funcionalizados e a do grafite, tendo a possibilidade deste polímero ser precursor polimérico de carbono. / This work describes the preparation, characterization and study of the properties of materials nanocomposites formed by phenolic resin (phenol-formaldehyde) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). In the preparation of the matrix polymer nanocomposites, were sinthesized two sets of phenolic resins, one with variations in molar reasons and another one with variations in the concentration [H+]. The samples were characterized by Infrared Spectroscopy with Attenuated Total Reflectance (FT-IR-ATR), FT-IR-ATR with heating in situ, 13C-RMN and TGA (Thermogravimetric Analysis), x-Ray Difraction and Raman Spectroscopy of TGA residues proving that the sample 1phenol:3formaldehyde with 3,2M HCl (1phe:3form_3,2M), should be used for prepare the matrix of nanocomposite. The carbon nanotubes (CNT) were oxidized and funcionalized with organofunctional silans APTES (3-Triethoxysilylpropylamine) improving its dispersion in the array, TGA residues were characterized with Raman Spectroscopy and DRX. Several samples were prepared containing percentages of CNT (0,3 to 2,5%p relative to phenol). The Nanocomposites were characterized by FT-IR – ATR evidencing that incorporation of CNT did not change structurally polymers. Also through TGA attesting that the thermal properties of the Nanocomposites containing CNT have been improved. TGA residues were analysed by DRX proving the formation of CNT networks interconnected within the array, the sample containing higher amounts of CNT, decreased the loss of mass by about 10 percent when compared to the neat polymer, which probably also provide lower incidence of smoke and significant results on thermal protection of other materials. The addition of the CNT interfered in viscosity end of polymer pre and consequently in curing of the polymer. With the realization of Raman Spectroscopy made in the remaining TGA neat samples and nanocomposites was possible to verify that the reason ID/IG of these nanocomposites are close to those of the funcionalized CNT and the graphite having the possibility of this polymer be polymeric precursor of carbon.

Ao contrário de muitos polímeros, as resinas fenólicas se caracterizam por possuir um grande número de aplicações por conta de sua superior resistência ao fogo e baixa emissão de fumos e ao seu excelente nível de resistência térmica e química, além de seu baixo custo. No entanto, devido à sua estrutura tridimensional, caracterizada pelo alto grau de reticulação, este tipo de resina apresenta baixas tenacidade e resistência à fratura. Com isso, para garantir seu bom desempenho, faz-se necessário promover modificações em sua formulação ou acrescentar agentes de reforço de modo a compensar essas deficiências resultantes de sua estrutura. São inúmeros os materiais que, usualmente, são incorporados à matriz fenólica. Além da preparação de blendas poliméricas em que uma das fases consiste em um elastômero ou um termoplástico, a introdução de agentes de reforço como materiais fibrosos também são utilizados. São exemplos de agentes de reforço: fibras vegetais, fibras de vidro e de carbono, negro de fumo, argilas entre outros. A mistura de polímeros e argilas pode levar à formação de nanocompósitos de modo a obter excelentes combinações de resistência à fratura, tenacidade, condutividade, resistência ao calor e redução da permeabilidade a gases e líquidos quando comparados com o polímero puro. Neste trabalho, argilas do tipo montmorilonita modificadas foram utilizadas como agente de reforço na preparação de filmes de nanocompósitos de matriz fenólica com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas deste material polimérico quando comparado com o material puro. A resina fenólica utilizada neste trabalho é a do tipo resol, utilizada comercialmente para a formulação de vernizes para revestimento de embalagens metálicas. No estudo foram utilizadas três argilas comerciais: Cloisite® sódica (Na) e argilas Cloisite® modificadas com sais quaternários de alquilamônio, de códigos 15A e 30B, objetivando verificar qual apresentaria melhor compatibilidade com a matriz fenólica. Para a preparação de filmes poliméricos uniformes, isentos de defeitos como bolhas, foi feita, de forma preliminar, a seleção de um ciclo de cura apropriado. Como a formação de bolhas é intrínseco à cura da resina fenólica resol, a definição de um esquema de tratamento térmico de cura apropriado constituiu-se em etapa crítica no processo de preparação dos compósitos de resina fenólica/argila montmorilonita modificada. Os filmes curados isentos de defeitos foram caracterizados por difração de raios X, análise termomecânica dinâmica (DMA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados das análises de DRX mostraram para os compósitos preparados com as argilas modificadas 15A e 30B manutenção e até mesmo redução do espaçamento basal da estrutura cristalina das argilas, indicando não ter ocorrido intercalação do polímero nessas argilas; enquanto que para a argila Cloisite® Na ocorreu aumento do espaçamento basal. Os resultados de DMA mostraram para a maioria das amostras aumento no módulo de armazenamento em baixa e alta temperatura. Por último, a análise de DSC mostrou redução na temperatura de transição vítrea nos compósitos preparados com as argilas modificadas 15A e 30B, e elevação na composição de 5% da argila Cloisite® Na. Os resultados indicam o potencial de reforço mecânico de resinas fenólicas com argilas lamelares do tipo montmorilonita sem a necessidade de modificação química. / Unlike most polymers, phenolic resins are characterized by having a large number of applications because of its superior fire resistance and low emission of smoke and its excellent level of thermal and chemical resistance, and low cost. However, due to its three dimensional structure, characterized by a high degree of crosslinking, this type of resin has low toughness and fracture resistance. Thus, to ensure their good performance, it is necessary to make enhancements in their formulation or adding strengthening agents so as to compensate for these deficiencies due to its structure. There are numerous materials that usually are incorporated into the phenolic matrix. Besides the preparation of polymer blends in which one phase consists of an elastomer or a thermoplastic, the introduction of agents such as fibrous reinforcement is also used. Examples of reinforcing agents: vegetable fibers, glass and carbon fibers, carbon black, clay and others. The mixture of polymer clays may cause the formation of nanocomposites in order to obtain excellent combination of fracture strength, toughness, conductivity, heat resistance and reduced permeability to gases and liquids when compared with the pure polymer. In this work, modified montmorillonite clays were used as a reinforcing agent in the preparation of nanocomposite films of phenolic matrix with the aim of improving the mechanical properties of polymer materials when compared with the pure material. The phenolic resin used in this work is that of the resol type, used commercially for the formulation of varnish for coating metal containers. The study used three types of commercial clay: Cloisite® sodium (Na) and Cloisite® clays modified with quaternary alkylammonium salts, codes 15A and 30B in order to verify which present better compatibility with the phenolic matrix. For the preparation of uniform polymeric films, free of defects such as bubbles, was preliminarily selected a suitable cure cycle. As the bubble formation is intrinsic to the cure of resol phenolic resin, the definition of a heat treatment scheme is a critical step in the process of preparing composites of phenolic resin/montmorillonite clay. The cured films free of defects were characterized by X-ray diffraction (DRX), dynamic mechanical analysis (DMA) and differential scanning calorimetry (DSC). The results of XRD analysis showed the composites prepared with the modified clays 15A and 30B maintained and even reduced the basal spacing within the clay crystal structure, indicating not having occurred polymer intercalation of the clay; for the Cloisite® Na clay DRX has shown increased basal spacing. DMA results showed for most of the samples increase in storage modulus at low and high temperatures. Finally, DSC analysis showed a reduction in glass transition temperature of the composites prepared with the modified clays 15A and 30B, and an increase in the composition of 5% in the Cloisite® Na clay. The results indicate the potential of enhancement of phenolic resins mechanical properties with layered clays of montmorillonite without chemical modification.

A iminente escassez de recursos naturais e de fontes energéticas não renováveis são forças motrizes para a adoção de práticas sustentáveis. Dentre os processos industriais que fazem uso intensivo de recursos naturais, estão os que utilizam processos de usinagem baseados em ferramentas abrasivas para desbaste, esmerilhamento, corte, entre outros. A partir deste panorama geral, é possível enxergar a necessidade de estudar os processos de usinagem com ferramentas abrasivas a fim de aumentar a compreensão sobre eles e de torná-los sustentáveis. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar, por meio do comportamento mecânico de compósitos abrasivos resinoides, o potencial de reciclagem de grãos de alumina oriundos de ferramentas abrasivas. No presente trabalho, foi estudada a preparação e caracterização de compósitos abrasivos resinoides reforçados com grãos alumina reciclada e virgem. Uma das aluminas recicladas é oriunda de rebolos e discos de corte resinoides, outra alumina é oriunda de rebolos vitrificados, e a última, composta por alumina branca, é recuperada de rebolos vitrificados refugados ou usados. As amostras de grãos de alumina reciclada e a de grãos de alumina marrom virgem foram caracterizadas por meio das técnicas de fluorescência de raios X (FRX), difratometria de raios X (DRX), microscopias óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). Corpos de prova de compósitos utilizando os quatro tipos de alumina foram preparados por meio da mistura, prensagem e tratamento térmico de grãos de alumina e resinas fenólicas resol e novolaca. Por fim, os compósitos foram caracterizados por meio das técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC), módulo elástico por excitação por impulso, impacto Izod, flexão em quatro pontos, análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), dureza por Sand Blasting Penetration (SBP), porosidade pelo método de Arquimedes e microscopias óptica e eletrônica de varredura. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram que os compósitos de alumina reciclada apresentaram depreciação em todas as propriedades estudadas em relação ao compósito de alumina virgem, exceto a resistência ao impacto Izod, no qual todas as amostras apresentaram baixa resistência. A razão desta baixa resistência ao impacto deveu-se à estrutura formada pelo grão de alumina, ligante (resina fenólica) e porosidade, na qual a baixa proporção de resina fenólica (10% m.) foi a responsável pelo resultado. Por outro lado, a causa da depreciação nas propriedades mecânicas apresentadas pelos compósitos de alumina reciclada foi a menor concentração em alumina e a presença de impurezas oriundas da produção das ferramentas abrasivas. Neste caso, o compósito de alumina branca reciclada apresentou melhores resultados das propriedades mecânicas em relação aos compósitos de alumina oriunda de rebolos vitrificados e os de alumina oriunda de rebolos e discos resinoides. Concluindo, o potencial de reciclagem dos grãos de alumina oriundos de ferramentas abrasivas visando o seu reaproveitamento no processo de fabricação destas ferramentas é limitado pela sua pureza, de modo que se no processo de reciclagem dos grãos for aumentada a concentração de alumina haverá possibilidade de seu reaproveitamento. / The imminent scarcity of natural resources and nonrenewable energy sources are driving forces for the adoption of sustainable practices. Among the industrial processes that make intensive use of natural resources, there are those that use machining processes based on abrasive tools for roughing, grinding, cutting, among others. From this general panorama, it is possible to see the need to study the machining processes with abrasive tools in order to increase the understanding about them. Thus, the objective of this work is to evaluate, through the mechanical behavior of resin-bound abrasive composites, the recycling potential of alumina grits from abrasive tools. In the present work, the preparation and characterization of resinoid abrasive composites reinforced with recycled and virgin alumina grits was studied. One of the recycled aluminas comes from resin-bound grinding wheels and thin wheel cut-off discs, another alumina comes from vitrified grinding wheels, and the latter, composed of white alumina, is recovered from scrapped or used glazed grinding wheels. The samples of recycled alumina grits and virgin brown alumina grits were characterized by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), X-ray diffractometry (XRD), optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). Composite test bodies using the four types of alumina were prepared by mixing, pressing and heat treatment of alumina grits and resol and novolak phenolic resins. Finally, the composites were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), impulse excitation elastic modulus, Izod impact, four-point flexing, dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA), Sand Blasting Penetration hardness (SBP), porosity by the Archimedes method and optical and scanning electron microscopy. The results of the mechanical tests showed that the recycled alumina composites presented depreciation in all the studied properties in relation to the virgin alumina composite, except the Izod impact resistance, in which all the samples presented low resistance. The reason for this low impact strength was due to the structure formed by the alumina grit, binder (phenolic resin) and porosity, in which the low proportion of phenolic resin (10% m) was responsible for the result. On the other hand, the reason for the depreciation in the mechanical properties presented by the recycled alumina composites was the lower concentration in alumina and the presence of impurities from the production of the abrasive tools. In this case, the recycled white alumina composite presented better mechanical properties in relation to alumina composites from vitrified grinding wheels and those from alumina from grinding wheels and resinoid disks. In conclusion, the recycling potential of the alumina grits from abrasive tools aiming at their reuse in the process of manufacturing these tools is limited by their purity, so that if in the grit recycling process the alumina concentration increases it will make possible its reuse.

O presente trabalho relata a investigação de uma rota reprodutível de obtenção de materiais de carbono a partir do tratamento térmico de pré-polímero fenol formaldeído (resina fenólica) levando em consideração características morfológicas e estruturais.O controle da composição de resina bem como o estabelecimento cuidadoso da rampa de aquecimento foram fatores decisisvos para a obtenção de materiais análogos ao carbono vítreo de maneira reprodutível. Os materiais obtidos apresentaram reduzida presença de poros e condutividade térmica apreciável uma vez que foram testados como eletrodos de trabalho em ensaios eletroquímicos . A análise estrutural e morfológica dos compostos sintetizados demonstrou a presença de estrutura semelhante ao carbono vítreo relatado na literatura com presença de poucos poros superficiais da ordem de micrômetros até nanômetros. Já em relação aos materias de carbono porosos, buscou-se obter compostos com arranjo ordenado de mesoporos. Resultados preliminares demonstraram que os materiais apresentaram poros micrométricos superficiais organizados. / The present work reports on the investigation of reproducible route to synthesize carbon materials from phenolic resin take into account the structural and morphological features. The control or the resin composotion and the careful establinshing of the ramp heating were decisive for achievement the materials analogous to the glassy carbon (vitreous carbon) in a reproducicle way. The materials obtained materials revealed the glassy carbon structure with the presence of the superficial pores in the range of micrometers to nanometrers. In relation to the carbon materilas, they organized arrangement of the porous in the micrometric scale.

Materiais de fricção são compósitos cuja matriz polimérica é, usualmente, a resina fenólica novolaca. Os requisitos de desempenho dos materiais de fricção demandam um rígido controle das condições de processamento, na formação de ligações cruzadas da resina fenólica de hexametilenotetramina (HMTA), que definem as propriedades do produto final. Nesta dissertação, resinas fenólicas novolaca pó, com teores de 7, 9 e 11% do agente de cura hexametilenotetramina (HMTA), foram caracterizadas quanto ao peso molecular, além da determinação do comportamento térmico e reológico, objetivando sua aplicação como matriz polimérica em materiais de fricção. Os resultados obtidos, principalmente em função das taxas reacionais obtidas das caracterizações reométricas, indicaram a resina fenólica novolaca com 9% de HMTA, como a melhor para o processamento de material de fricção rápido. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-22T18:37:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Albertina Artmann.pdf: 2110638 bytes, checksum: 638291da288591193fe26a9cdeeb5627 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-22T18:37:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Albertina Artmann.pdf: 2110638 bytes, checksum: 638291da288591193fe26a9cdeeb5627 (MD5) / Friction materials are composites the polymer matrix of which is usually a novolak phenolic resin. Performance requirements of friction materials demand a steep control of the processing conditions, during crosslinking development of the phenolic resin with hexamethylene tetramine (HMTA), which define the end product properties. In this dissertation, aiming at applyind these materials as a polymer matrix in friction materials, powdered novolak phenolic resins having 7, 9 and 11wt% of hexamethylene tetramine (HMTA) curing agent were characterized as for molecular weight, molecular weight distribution, besides the determination of thermal and rheological behavior. Obtained data based rate of reaction mainly on rheological characterization indicate the 9wt% HMTA novolak phenolic resin for the processing of a typical friction material.

Materiais de fricção são compósitos cuja matriz polimérica é, usualmente, a resina fenólica novolaca. Os requisitos de desempenho dos materiais de fricção demandam um rígido controle das condições de processamento, na formação de ligações cruzadas da resina fenólica de hexametilenotetramina (HMTA), que definem as propriedades do produto final. Nesta dissertação, resinas fenólicas novolaca pó, com teores de 7, 9 e 11% do agente de cura hexametilenotetramina (HMTA), foram caracterizadas quanto ao peso molecular, além da determinação do comportamento térmico e reológico, objetivando sua aplicação como matriz polimérica em materiais de fricção. Os resultados obtidos, principalmente em função das taxas reacionais obtidas das caracterizações reométricas, indicaram a resina fenólica novolaca com 9% de HMTA, como a melhor para o processamento de material de fricção rápido. / Friction materials are composites the polymer matrix of which is usually a novolak phenolic resin. Performance requirements of friction materials demand a steep control of the processing conditions, during crosslinking development of the phenolic resin with hexamethylene tetramine (HMTA), which define the end product properties. In this dissertation, aiming at applyind these materials as a polymer matrix in friction materials, powdered novolak phenolic resins having 7, 9 and 11wt% of hexamethylene tetramine (HMTA) curing agent were characterized as for molecular weight, molecular weight distribution, besides the determination of thermal and rheological behavior. Obtained data based rate of reaction mainly on rheological characterization indicate the 9wt% HMTA novolak phenolic resin for the processing of a typical friction material.