Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo - Elise Polli.pdf: 19187 bytes, checksum: e7f2882716d14778996d1b91cbfee632 (MD5) Previous issue date: 2014-02-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The foundry is the fastest way to obtain metals pieces through the casting of liquid metal in green sand moulds. The main components of foundry sands are natural sand, bentonite and carbonaceous additive. During the foundry process, the components lose their mixture characteristics, in addition to the decrease in volume, becoming necessary the discard part of the foundry sand, generating the wasted foundry sand (WFS). In Brazil are discarded approximately 2.76 millions of tons annually and this number has become an environmental concern due to the difficulty of dispose of the residue. In this context, several lines of research aimed at waste recycling has been studied, among than the use of WSF in glass and glassceramic. This work studies the incorporation of calcined WFS replacing the pure silica in percentages 25, 50, 75 e 100% in manufacturing of glass and glassceramic belonging to the quaternary system SiO2 CaO MgO Al2O3. The samples were melted in alumina crucibles at 1400 °C for one hour. After obtaining, the vitreous samples were underwent annealing at 750 °C for half hour and after, were submitted to spectroscopy ultraviolet visible and heat treatment to 900, 950 and 1000 °C to 90 minutes. After heat treatment, the samples were sent for X ray diffraction analysis, optical microscopy, and only the samples 50 and 100% were sent to scanning electron microscopy, in order to analyze the recrystallization of the samples. For the heat treatment to 900 ° C, the crystalline phases were found akermanita and diopside. As the temperature increased to 950 ° C, the first crystals gehlenita and melilite began to appear and crystallization increased with higher heat treatment temperature. The images obtained by both microscopies relate to the formation of a dendritic structure for the samples 25, 50 and 75% for the three heat treatments. For the heat treatment at 900 ° C crystallization is related to the diopside, and for treatment at 950 to 1000 ° C is related to melilita. For the sample was 100% on both the crystallization heat treatment. / A fundição é a maneira mais rápida para a obtenção de peças metálicas através do vazamento do metal líquido em moldes de areia verde. Os principais componentes das areias de fundição são as areias bases, bentonita e pó de carvão. Durante o processo de fundição, os componentes perdem as suas características de mistura, além da diminuição de volume, tornando- se necessário o descarte de parte dessa areia de fundição, gerando a areia descartada de fundição (ADF). No Brasil são descartadas aproximadamente 2,76 milhões ton de areia anualmente e esse número passou a ser uma preocupação ambiental devido à dificuldade do descarte do resíduo. Nesse âmbito, diversas linhas de pesquisa que visam à reciclagem do resíduo vêm sendo estudadas, entre elas a utilização de ADF em vidros e vitrocerâmicos. Este trabalho estuda a incorporação de ADF calcinada em substituição a sílica pura nas porcentagens de 25, 50, 75 e 100% na fabricação de vidros e vitrocerâmicos pertencentes ao sistema quaternário SiO2 Cão MgO Al2O3. As amostras foram fundidas em cadinhos de alumina a 1400 °C durante uma hora. Após da obtenção, as amostras vítreas foram recozidas a 750 °C por meia hora e após, foram submetidas a análise de espectroscopia de ultravioleta visível e também a tratamentos térmicos a 900, 950 e 1000 °C durante 90 min. Após os tratamentos térmicos todas as amostras foram encaminhadas para a análise de difração de raios X, microscopia óptica e apenas as amostras 50 e 100% de ADF foram encaminhadas para a microscopia eletrônica de varredura, a fim de analisar a recristalização das amostras. Para o tratamento térmico de 900 °C, as fases cristalinas encontradas foram a akermanita e o diopsídio. À medida que a temperatura aumentou aos 950 °C começaram a surgir os primeiros cristais de gehlenita e melilita e a cristalização aumentou com a maior temperatura de tratamento térmico. As imagens obtidas por ambas às microscopias relatam a formação de uma estrutura dendrítica para as amostras 25, 50 e 75% ADF para os três tratamentos térmicos. Para o tratamento térmico a 900 °C a cristalização está relacionada com o diopsídio, e para os tratamentos a 950 e 1000 °C está relacionada à melilita. Para a amostra 100% ADF houve a cristalização em ambos os tratamentos térmicos.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sander Bicalho Frade.pdf: 2532071 bytes, checksum: bff8f4da76e218955a6fd2b68f322d07 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Vibration refractory masses are dry granulated materials obtained by combination of several refractory oxides, such as: silica, alumina, magnesia; magnesia-chromite and chrome-alumina. These materials are usually applied by dry vibration process and / or accommodation using special forks. In the process of performance evaluation of dry vibration masses there is a need for proper compaction of the material so that the technological characteristics are retained after sintering and firing, and that the specimens prepared in the laboratory have similar characteristics to those found in practice. With the objective of developing a methodology to study in laboratory of the behavior of refractories for induction furnaces, two magnesia and alumina refractories were selected, with the formation of spinels. These materials were compacted considering as varying the type and amount of additive and the number of impacts on manual compression. The results allowed the construction of densification curves to determine the processing conditions that maximized the densification. Specimens obtained by this process were thermally treated for evaluating of the mechanical strength after curing. The results showed that this developed methodology allows the development of appropriate specimens for the development of studies of dimensional variation and resistance to slag attack. / Massas refratárias de vibração são materiais granulados secos obtidos através da combinação de diversos óxidos refratários, tais como: sílica, alumina, magnésia; magnésia-cromita e alumina-cromo. Esses materiais são normalmente aplicados pelo processo de vibração a seco e/ou por acomodação utilizando garfos especiais. No processo de avaliação do desempenho de massas de vibração a seco existe a necessidade de um adensamento adequado do material para que as propriedades tecnológicas sejam mantidas após a sinterização e queima, e que os corpos de prova preparados em laboratório tenham características semelhantes às encontradas na prática. Com o objetivo de desenvolver uma metodologia para estudo em laboratório do comportamento de refratários para fornos de indução foram selecionados dois refratários de magnésia e alumina, com formação de espinélios. Estes materiais foram adensados considerando como variáveis o tipo e quantidade de aditivo e número de impactos na compactação manual. Os resultados permitiram a construção de curvas de adensamento para determinar as condições de processamento que maximizaram a densificação. Corpos de prova obtidos por este processo foram tratados termicamente para avaliação da resistência mecânica após cura. Os resultados mostraram que a metodologia desenvolvida permite a elaboração de corpos de prova adequados para o desenvolvimento de estudos de variação dimensional e resistência de ataque por escória.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo_Abstract Denise.pdf: 33614 bytes, checksum: 2d4e1e356014318dbc7b819aba64b1eb (MD5) Previous issue date: 2006-07-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Aiming at the development of biodegradable materials with good properties that become them viable in daily applications, it was studied in this work the miscibility, the morphology and the mechanical properties of P(3HB)/P(3HB-co-3HV) blends, as well as the behavior of phases in high pressures of P(3HB) and P(3HB-co-3HV) in dense gases. Two types of P(3HB), P(3HB)-1 and P(3HB)-2 were used, with different molar weights (492 and 300 kg.mol-1, respectively) and two types of P(3HB-co-3HV), P(3HB-co-3HV)- 6%3HV and P(3HB-co-3HV)-10%3HV with different molar weights (294.2 and 340 kg.mol-1, respectively). P(3HB)-1/P(3HB-co-3HV)-6%3HV and P(3HB)-2/P(3HB-co- 3HV)-10%3HV blends were prepared in the form of films by the process of casting using chloroform as solvent (1% m/v for DSC, DRX and MEV analyses; e 0.3% m/v for FTIR analyses), in an large range of mass ratios of copolymer (0 the 100%). The DSC analyses showed that the blends (where it was possible to visualize the Tg) were miscible in the amorphous phase, therefore had presented only one Tg which agreed to the Tg calculated by Fox Equation. Moreover, the linear relation between Tg versus copolymer content also suggested the miscibility. With relation to the melting process, it was obtained the linear relation between Tm versus copolymer content, indicating that the components were miscible in the melting with cocrystallization. The crystallinity degree calculated by DSC was reduced in P(3HB)-2/P(3HB-co-3HV)-10%3HV blends and practically was constant in the P(3HB)-1/P(3HB-co-3HV)-6%3HV blends, according to the increase of the copolymer content. The study of the crystallinity by FTIR showed results that agreed to the results of the crystallinity degree obtained by DSC and DRX. The MEV analyses showed that the fracture surface of the films of blends presented fragile fracture. For the evaluation of the mechanical behavior, P(3HB)-1/P(3HB-co-3HV)-6%3HV blends were prepared by injection mechanic mixture in mass ratios of 0, 20, 50, 80 and 100% of copolymer. According to the increase of the copolymer content in the blend, it was obtained that the hardness Shore D and the maximum tensile strength presented a little significant reduction, the elasticity modulus showed a significant reduction, the elongation at break presented a little significant increase and the Izod impact strength practically remained constant. The MEV analyses in the fracture surface of the samples of the mechanical tests presented morphology with fragile fracture for all blends. The pure biopolymers P(3HB)-2 and P(3HB-co-3HV)-10%3HV were insoluble in high pressures in the carbon dioxide and chloroform/propane solvents, in a large range of temperature and pressure used. However, the biopolymers were soluble in the P(3HB)-2/clorofórmio and P(3HB-co-3HV)-10%3HV/ chloroform systems, but no one cloud point was observed in any combination of temperature and pressure. / Visando o desenvolvimento de materiais biodegradáveis com boas propriedades que os tornem viáveis em aplicações cotidianas, estudou-se nesse trabalho a miscibilidade, amorfologia e as propriedades mecânicas de blendas P(3HB)/P(3HB-co-3HV), bem como o comportamento de fases em altas pressões de P(3HB) e P(3HB-co-3HV) em gases densos. Foram utilizados dois tipos de P(3HB), P(3HB)-1 e P(3HB)-2, com diferentes massas molares (492 e 300 kg.mol-1, respectivamente) e dois tipos de P(3HB-co-3HV), P(3HB-co-3HV)-6%3HV e P(3HB-co-3HV)-10%3HV com diferentes massas molares (294,2 e 340 kg.mol-1, respectivamente). Blendas P(3HB)-1/P(3HB-co-3HV)-6%3HV e P(3HB)- 2/P(3HB-co-3HV)-10%3HV foram preparadas na forma de filmes através do processo de casting usando clorofórmio como solvente (1% m/v para análises de DSC, DRX e MEV; e 0,3% m/v para análises de FTIR), numa ampla faixa de proporções mássicas de copolímero (0 a 100%). As análises de DSC revelaram que as blendas (onde foi possível visualizar a Tg) foram miscíveis na fase amorfa, pois apresentaram uma única Tg a qual concordou com a Tg calculada pela Equação de Fox. Além disso, a relação linear entre Tg versus quantidade mássica de copolímero também sugeriu a miscibilidade. Com relação ao processo de fusão, obteve-se a relação linear entre Tm versus quantidade mássica de copolímero, indicando que os componentes foram miscíveis na fusão com cocristalização. O grau de cristalinidade calculado a partir de DSC foi diminuído nas blendas P(3HB)- 2/P(3HB-co-3HV)-10%3HV e permaneceu praticamente constante nas blendas P(3HB)- 1/P(3HB-co-3HV)-6%3HV, de acordo com o aumento da quantidade mássica de copolímero. O estudo da cristalinidade através de FTIR mostrou resultados que concordaram com os resultados de grau de cristalinidade obtidos através de DSC e DRX. As análises de MEV revelaram que a superfície criofraturada dos filmes das blendas apresentaram-se com fratura frágil. Para a avaliação do comportamento mecânico, blendas P(3HB)-1/P(3HB-co-3HV)-6%3HV foram obtidas através de mistura mecânica via injeção nas proporções de 0, 20, 50, 80 e 100% em massa de copolímero. Em relação ao aumento da quantidade mássica de copolímero na blenda, obteve-se que a dureza Shore D e a tensão máxima de tração apresentaram redução pouco significativa, o módulo de elasticidade mostrou diminuição significativa, a deformação na ruptura apresentou aumento pouco significativo e a resistência ao impacto Izod permaneceu praticamente constante. As análises de MEV na superfície de fratura dos corpos de prova rompidos nos ensaios mecânicos revelaram uma morfologia com fratura frágil para todas as blendas. Os biopolímeros puros P(3HB)-2 e P(3HB-co-3HV)-10%3HV mostraram-se insolúveis em altas pressões nos solventes dióxido de carbono e clorofórmio/propano, numa ampla faixa de temperatura e pressão. Já nos sistemas P(3HB)-2/clorofórmio e P(3HB-co-3HV)- 10%3HV/clorofórmio obteve-se a solubilização dos biopolímeros, mas não foi observada a separação de fases em nenhuma combinação de temperatura e pressão utilizadas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 0-Elementos Pre-Textuais.pdf: 76674 bytes, checksum: e22e485198df872d8a25d4d97ebae9e4 (MD5) Previous issue date: 2006-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nowadays, the waste production in quantities increasingly bigger has required more efficient solutions and higher investments from their generators and from the society in general. Besides the control and the minimization of the pollution sources and the correct use of the waste generated, the social responsibility inherent to the industrial sector makes the companies promote the sustainable development by remodeling their productive process. The development of new materials can help this process through the search of product alternatives with higher aggregate value. For this reason, it is the objective of this research to the present the study of the possibility of using expanded polyurethane residues coming from the industries of north of Santa Catarina to obtain concrete blocks. The advantage of using polyurethane lies in the possibility of obtaining lighter concrete blocks, facilitating labor used in this construction technique as well as structurally relieving the building. The experiments involved in the first stage, selection and characterization of raw material used, configuration of concrete sample and their characterization regarding mechanical behavior. From the information obtained, in second and third stages, it was possible to develop the production of concrete blocks with determined content of expanded polyurethane, so to meet the required specifications for this product line. The blocks produced through the mechanical process showed different results of sample configured in laboratory and thus, the involved variables were analyzed in the process of manufactured pieces. In the different stages, the obtained results were represented through diagrams of mechanical resistance variation, specified mass and other properties, regarding content and type of polyurethane. Tests using x-ray diffraction and electronic scanning microscopy techniques made it possible to demonstrate the influence of this residue in the process of hydration of cement and consequent final resistance achieved. The difficult of the proposition lies in maintaining mechanical resistance and pieces absorption index, in relation to the increase of added polyurethane content, obtaining concrete blocks with considerable weight difference and correctly designating maximum polyurethane volume possible. The concrete blocks with 15% of expanded polyurethane residues reduced, toward standard blocks, approximately 8% of final weight and achieved, in 7 days, compression resistance of 2,99 Mpa. / Atualmente, a produção de resíduos em quantidades cada vez maiores tem exigido soluções mais eficazes e investimentos mais elevados por parte de seus geradores e da sociedade de uma forma geral. Além do controle e a minimização das fontes de poluição e do encaminhamento correto dos resíduos gerados, a responsabilidade social inerente ao setor industrial, faz com que as empresas promovam o desenvolvimento sustentável, remodelando seu processo produtivo. O desenvolvimento de novos materiais pode ajudar neste processo através da busca de alternativas de produtos com maior valor agregado. Sendo assim, apresenta-se como objetivo desta pesquisa o estudo da possibilidade do uso de resíduos da espuma de poliuretano expandido (PUR), provenientes de indústrias da região norte de Santa Catarina, na obtenção de blocos de concreto. A vantagem do uso do poliuretano reside na possibilidade de obtenção de blocos mais leves, que facilitem a mão de-obra aplicada nesta técnica construtiva, além de aliviar estruturalmente a edificação. Os experimentos envolveram em uma primeira etapa, a seleção e a caracterização das matérias primas utilizadas, conformação de corpos-de-prova (CP) de concreto e caracterização dos mesmos quanto ao comportamento mecânico. A partir das informações obtidas, desenvolveu-se, em uma segunda e terceira etapa, a produção de blocos de concreto com determinados teores de PUR, visando atender as especificações para esta linha de produto. Os blocos produzidos através de processo mecânico apresentaram resultados diferentes dos CPs conformados em laboratório e sendo assim, foram analisadas as variáveis envolvidas no processo de fabricação das peças. Nas diferentes etapas, os resultados obtidos foram representados através de diagramas de variação da resistência mecânica, massa específica e demais propriedades, em função do teor e tipo de PUR. Ensaios utilizando as técnicas de difratometria de raios-x e microscopia eletrônica de varredura também permitiram demonstrar a influência deste resíduo no processo de hidratação do cimento e conseqüentemente da resistência final obtida. O desafio da proposta está em manter a resistência mecânica e o índice de absorção das peças, em relação ao aumento do teor de PUR adicionado, obtendo blocos de concreto com uma diferença de peso significativa e destinando corretamente o maior volume de PUR possível. Os blocos de concreto com a adição de 15% dos resíduos de PUR reduziram, em relação aos blocos padrões, aproximadamente 8% do peso final e alcançaram, aos 7 dias, resistência à compressão de 2,99 Mpa.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos pre-textuais.pdf: 100348 bytes, checksum: eed0b75225a6274f20636cccbe0612e3 (MD5) Previous issue date: 2006-10-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In many laboratories worldwide the biocements are being studied in order to obtain new nanometric materials, with better characteristics of biocompatibility and functionality to be used in odonto-medical applications. It was observed that microporous ceramics have a better performance regarding substitution and regeneration of bone tissue, mainly the ceramics composed of calcium phosphates (Ca/P). These ceramics are being used more and more in biomedical applications because they have a mineralogical composition very similar to that of human bone apatites, and also because they have an excellent biocompatibility. The aim of this work was focused on the optimization of the powder synthesis method of bioceramics by dissolution/precipitation process and on the characterization of nanostructured calcium phosphate biocements with the molar composition of Ca/P = 1,4; 1,5; 1,6; 1,7 and 1,8. It was studied the morphology, the microstructure, physical, chemical, mechanical properties, thermal behavior and the hydration. The bioceramic powders obtained from the rotating evaporator were treated at 1300°C for 2 hours, providing the biocement. A preliminary study of hydration was performed between 5 and 25 minutes; after it was performed the hydration of cylindrical samples for a period of 1, 2, 3, 7 and 28 days. Also, it was carried out a parallel study, sintering samples with cylindrical and square shapes. Afterward, it was carried out the characterization studies. The results let certainly that the synthesis method permitted obtains of slim bioceramics powders of nostructured calcium phosphate. The thermal treatment at 1300°C/2 hours provided the biocements, compound by b-calcium phosphate and hydroxyapatite. The hydration study of 1 until 28 days , showed the modifications of phase and a microporous microstructure formed by crystalline fibers, it occurred by hydration process. It observed that the shape and size of crystalline fibers, influenced directly about the mechanical properties of the hydrated samples. And finally, it was presented a conclusion of this work and some considerations to be taken in account in the following works. / Os biocimentos vêm sendo estudados por vários centros de pesquisa com a finalidade de obter novos materiais nanométricos com características de biocompatibilidade, biofuncionalidade para serem utilizados em aplicações médicas e odontológicas. Constatou-se que as cerâmicas microporosas destacam-se em aplicações de substituição e regeneração de tecidos ósseos, principalmente as cerâmicas formadas pela composição Ca/P, os fosfatos de cálcio. Estas cerâmicas vêm tomando um espaço importante em aplicações biomédicas em razão de suas características mineralógicas semelhantes às apatitas da estrutura óssea do esqueleto humano e também por apresentarem boa biocompatibilidade. O objetivo deste trabalho concentrou-se na otimização do método de síntese dos pós biocerâmicos pelo processo via úmida e caracterização de biocimentos nanoestruturados de fosfato de cálcio nas composições Ca/P = 1,4; 1,5; 1,6; 1,7 e 1,8 molar. Os estudos de caracterização foram realizados em nível morfológico, microestrutural, físico, químico, das propriedades mecânicas, do comportamento térmico e de hidratação. O pó biocerâmico recuperado do evaporador foi tratado à temperatura de 1300°C/2h, fornecendo o biocimento. Um estudo preliminar de hidratação foi realizado em tempos de 5 a 25 minutos; posteriormente realizou-se a hidratação sob corpos de prova cilíndricos com tempos de 1, 2, 3, 7 e 28 dias. Realizou-se também um estudo paralelo, sintetizando corpos de prova na forma cilíndrica e barretes. Posteriormente, foram realizados os estudos de caracterização. Os resultados deixaram claro, que o método de síntese via úmida permitiu a obtenção de finos pós biocerâmicos de fosfato de cálcio nanoestruturados. O tratamento térmico a 1300ºC/2h forneceu os biocimentos, compostos por fosfato de cálcio-b e hidroxiapatita. O estudo de hidratação de 1 a 28 dias, colocou em evidência as modificações de fase e de uma microestrutura microporosa formada por fibras cristalinas, ocorridas pelo processo de hidratação. Observou-se que a forma e tamanho das fibras cristalinas, influenciaram diretamente sobre as propriedades mecânicas dos corpos de prova hidratados. Por fim serão apresentadas uma conclusão geral e algumas considerações a serem levadas em conta para trabalhos futuros.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos pre-textuais.pdf: 356258 bytes, checksum: 9fa8daf60f02856f1b21e1882468c798 (MD5) Previous issue date: 2006-12-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The weld line is a common phenomenon in molded plastic articles and its consequences can be evaluated by several manners. This study treat weld line as a sharp crack, which length can be estimated based on the self-diffusion of molecular chains across the polymer-polymer interface. The temperature gradient from the contact surface mold/polymer up to the centre of the thickness was determined by simple heat transfer analyses equations. By combining the temperature gradient behavior through the part thickness with the polymer properties it is possible to determine the diffusion value across the interface and the interpenetration as a result of that. Above a critical interpenetration value, the weld line crack length will fall below a critical crack length, whereby the weld line will no longer initiate brittle fracture. The critical interpenetration is a function of the melt temperature and it is determined by strength tests for samples molded in several temperatures in the polymer manufacture recommended range. The results from strength tests, by which were possible analyze the weak area generated by weld line, were compared with theoretical results. It was evident, by comparing experimental and theoretical results, that weld lines are determined to be near-surface flaws, which embrittle notch sensitive materials such as most amorphous polymers. A software was developed to become possible to determine very quickly the crack length calculations as a function of the melt temperature and other properties related to diffusion. The software can be used to the calculations of any amorphous polymer, process condition and part thickness, obviously by the use of proper adjust equations. / A linha de solda é um fenômeno muito comum em produtos plásticos injetados e as conseqüências da mesma podem ser analisadas de várias maneiras. Este trabalho considerou a linha de solda como sendo uma trinca, cujo comprimento foi estimado a partir da difusão molecular na interface entre as duas frentes convergentes de fluxo. Um gradiente de temperatura desde a superfície de contato molde/polímero até o centro da espessura da peça foi determinado com equações para análise de troca térmica. E o comportamento deste gradiente de temperatura ao longo da espessura do produto somado as propriedades do polímero determinaram valores para a difusão molecular na interface e a conseqüente interpenetração. Acima de um determinado valor crítico de interpenetração, o comprimento da trinca da linha de solda cai para valores abaixo de um determinado valor crítico, pelo qual a linha de solda não mais será responsável por uma fratura frágil. A interpenetração crítica é função da temperatura de injeção e foi determinada via ensaios de tração para amostras injetadas em várias temperaturas dentro da faixa recomendada pelo fabricante da matéria-prima. Os resultados dos ensaios de tração, que possibilitaram a análise da perda de resistência à tração devido à trinca gerada pela linha de solda, foram comparados com os resultados obtidos teoricamente. Ficou evidente, devido a convergência dos resultados teóricos e experimentais, que a linha de solda é um fenômeno que produz um defeito superficial que fragiliza de maneira mais acentuada os materiais poliméricos amorfos, devido a sensibilidade dos mesmos ao entalhe. Um aplicativo foi desenvolvido para proporcionar o cálculo do comprimento da trinca em função da temperatura de injeção e demais propriedades. O aplicativo pode ser utilizado para o cálculo de qualquer polímero de estrutura amorfa, em qualquer condição de processo e espessura, mediante a utilização das adequadas equações de ajuste.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo- marcio.pdf: 103796 bytes, checksum: 51d52d73e2d9ea23ef82572379487b17 (MD5) Previous issue date: 2007-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The addition of small amounts of carbon nanotubes (CNTs) in polymeric matrices has the potential to origin structural materials with exceptionally high modulus and strength. The extent to which these characteristics will actually be observerd depends on parameters such as degree of purity of the CNT, viscosity of the resin, the cure of the nanocomposites, among others. Aiming to establish an adequate route for the preparation of epoxy nanocomposites, the following aspects have been studied: (i) the effect of acetone addition on the physical and mechanical properties of epoxy; (ii) the CNT reinforcement role in epoxy nanocomposites with different matrix stiffnesses prepared following different curing cycles and (iii) the influence of the CNT content on the nanocomposites. In the first study, solutions with different solvent:epoxy ratio (w/w), namely 0.0, 7.0, 10.0 and 13.0 wt.%, were prepared. It was found that a 10 wt.% acetone addition to the epoxy resin is very beneficial to processes where finely divided fillers, such as carbon nanotubes, are to be incorporated into a resin. Thermogravimetric analysis showed that the cross-linking process of the epoxy was compromised by the presence of residual solvent. Carbon nanotubes (0.25 wt.%) raised the thermal stability of the resin, suggesting a homogeneous dispersion, wich increased its thermal conductivity. The observed increase in Tg indicates that the introduction of nanotubes in the epoxy matrix restricted the movements of the polymeric chains. The viscosity of the epoxy/acetone solution showed a maximum, 12% higher, for a 0.1 wt.% of CNT. Variation in the amount of CNT did not show a significant effect on the thermal stability of the nanocomposites. The DSC, DMA and mechanical test results suggested that the 0.1 wt.% CNT dispersion was more homogeneous than that for 0.25 wt.% SWNT. / A inclusão de baixos teores de nanotubos de carbono (NC) em matrizes poliméricas pode gerar materiais estruturais com excepcionais aumentos no módulo e resistência. Esses fatores dependem de diversos parâmetros como, grau de pureza dos NC, viscosidade da resina utilizada, e cura dos nanocompósitos, entre outros. Visando a obtenção de uma rota adequada para a preparação de nanocompósitos de matriz epóxi, foram estudados: (i) o efeito da acetona no comportamento de cura e nas propriedades de matrizes epóxi; (ii) o efeito de reforçamento de NC em nanocompósitos de matrizes epóxi com diferentes rigidez e (iii) o efeito do teor de NC em nanocompósitos. No estudo (i) foram preparadas amostras com diferentes razões solvente:epóxi (m/m), a saber, 0,0, 7,0, 10,0 e 13,0%. A acetona mostrou-se um solvente adequado para preparação de nanocompósitos de matriz epóxi, bem como para dispersão de nanotubos de carbono. Uma viscosidade mínima foi obtida com o uso de 10% m/m de acetona. Os resultados de análise térmica mostraram que a extensão da reticulação da resina epóxi foi prejudicada pela presença de solvente residual. No estudo (ii) foram preparados nanocompósitos com matriz macia e rígida usando dois ciclos de cura diferentes. O teor de NC usado foi de 0,25% m/m. O aumento moderado observado na Tg foi um indicativo de que a introdução de nanotubos na matriz epóxi restringiu o movimento das cadeias poliméricas. A viscosidade da mistura epóxi/acetona aumentou 12% com 0,1% m/m e voltou a diminuir com 0,25% m/m de NC. O uso de diferentes teores de nanotubos de carbono não teve efeito significativo na estabilidade térmica dos nanocompósitos. Acreditamos de um modo geral, que a dispersão de 0,1% m/m de NC foi mais homogênea que a de 0,25% m/m. Os resultados de DSC e DMA juntamente com os ensaios mecânicos sugerem isso.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jaqueline Suave.pdf: 6119970 bytes, checksum: 8efd6a9ee25cb68ef0813cab6acab2f5 (MD5) Previous issue date: 2008-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Factorial designs were used to evaluate the influence of the addition of acetone or tetrahydrofuran (THF) solvents, the sonication parameters and the content of carboxylated single walled carbon nanotubes (SWNTc) on the properties of epoxy matrix nanocomposites. Solvents and sonication were employed in an attempt to achieve adequate levels of dispersion of SWNTc in the matrix. Functionalized nanotubes were used to improve adhesion in the nanotube/matrix interface, allowing better load transfer. The produced samples were characterized by the following analysis, viscosity, gel permeation chromatography (GPC), infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dilatometry, scanning electron microscopy (SEM) and mechanical testing (tensile, flexural, compression, impact and microhardness). Overall, the effect of sonication on the resin, in acetone or THF, is greatly influenced by the amplitude and duration of ultrasound. However, there are reductions in viscosity of up to 40% more with THF as solvent. Tensile tests showed that, for nanocomposites produced with the aid of acetone, stiffness increased 46 and 62% with the addition of 0.10 and 0.25 wt% of SWNTc, respectively. FTIR analysis revealed that the sonification process and the addition of SWNTc did not modify in large extent the curing degree of nanocomposites prepared with the aid of THF. Nevertheless, the statistical analysis showed that each studied factor responds differently to every thermal or mechanical variable evaluated. An overview of the results indicates that the use of acetone with sonification to disperse the nanotubes in the matrix would be more efficient than the use of THF. The results also suggest that chemical carboxylation of nanotubes only was not sufficient to improve adhesion and the load transfer at the nanotube/matrix interface to a high extent. / Planejamentos fatoriais foram utilizados para avaliar a influência da adição do solvente acetona ou tetraidrofurano (THF), das condições de sonificação e do teor de nanotubos de carbono de parede simples carboxilados (NCPSc) nas propriedades de nanocompósitos de matriz epóxi. Os solventes e a técnica de sonificação foram empregados na tentativa de se alcançar níveis de dispersão adequados dos NCPSc na matriz. Já, o uso de nanotubos funcionalizados teve como intenção, melhorar a adesão na interface nanotubo/matriz permitindo melhor transferência de tensão. As amostras produzidas foram caracterizadas por medidas de viscosidade, cromatografia por permeação em gel (GPC), espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), dilatometria, microscopia eletrônica de varredura (MEV), e ensaios mecânicos (tração, flexão, compressão, resistência ao impacto e microdureza). De forma geral, o efeito da sonificação da resina, em acetona ou THF, é altamente influenciado pela amplitude e tempo de ultra-som utilizado. Contudo, obtêm-se reduções na viscosidade de até 40% a mais quando se emprega THF. Ensaios de resistência à tração mostraram que os nanocompósitos produzidos com o auxílio da acetona tiveram aumento na rigidez de 46 e 62% quando da adição de 0,10 e 0,25% m/m de NCPSc, respectivamente. Análises de FTIR revelaram que o processo de sonificação e a adição de NCPSc não modificaram em grande extensão o grau de cura dos nanocompósitos preparados com o auxílio de THF. Porém, a análise estatística mostrou que cada fator estudado responde diferentemente a cada variável resposta térmica ou mecânica avaliada. Uma visão geral dos resultados indica que o uso da acetona acompanhado de sonificação para dispersar os nanotubos na matriz seria mais eficiente do que o uso do THF. Os resultados também sugerem que apenas a carboxilação dos nanotubos não é suficiente para melhorar, em grande extensão, a adesão e a transferência de tensão na interface nanotubo/matriz.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 capa.pdf: 39440 bytes, checksum: 40a46074f20783f451c07d41e8c69fb4 (MD5) Previous issue date: 2009-02-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work is to study the mechanical properties of the specimen that is made of polystyrene 158K and modeled by thermoplastic injection process. In order to chieve such a goal it was investigeted the variation of the effects in the manufecture process parameters, however it was also analyzed the effects of time and temperature from pos processing execution. This study is characterized by three stages. First, it was carried out a selection of the process parameters that affects the injected mass and consequently the mechanical properties, therefore, the parameters selected were: the injection time; the packing pressure and time. Afterwards, three points were interpreted: the relevance of such parameters over of the injected mass in the specimen; the maximum tensile strenght and elasticity modulus. The second stage, attempted to verify the applicability of the factorial statistic treatment, and the influency of the data range in the adopted to the statistic treatment over responses. Finally, the third stage was to verify the time and temperature effects over the values of the elasticity modulus and tensile strenght, in this case, the thermal treatment was below the temperature of the glass transition material. Conclusively, it was noticed that there is a linear correlation between the injection time and the percentage of the gain rate over the analyzed figures. Moreover, the higher percentage of gain rates occurred to the shortest injection time. However, the statistic treatment represented considerably well the process of the data range analyzed, therefore, this range must be chosen with caution, because in case the range is next to the process limit it could hide important phenomena. Regarding time/temperature effects, it was verified that the elasticity modulus is more sensitive than the tensile strenght both related to time effect and time/temperature effect. / Este trabalho tem como objetivo estudar as propriedades mecânicas de corpos de- prova fabricados em poliestireno cristal e moldados pelo processo de injeção de termoplásticos. Para atingir tal objetivo foram investigados os efeitos da variação dos parâmetros do processo de fabricação e foram analisados também a partir do pós-processamento, os efeitos do tempo e da temperatura. Três etapas caracterizam este trabalho. A primeira onde inicialmente se realizou uma seleção dos parâmetros do processo que afetam a massa injetada e conseqüentemente as propriedades mecânicas, sendo que, os parâmetros selecionados foram: o tempo de injeção, o tempo e a pressão de recalque. Posteriormente, fez-se a interpretação da relevância de tais parâmetros sobre a massa injetada no corpo-de-prova, da tensão máxima à ruptura e do módulo de elasticidade. A segunda etapa buscou verificar a aplicabilidade do tratamento estatístico fatorial, e qual a influência do tamanho da janela dos dados adotada para o tratamento estatístico sobre as variáveis respostas. E finalmente, a terceira etapa que visou verificar os efeitos do tempo e da temperatura sobre os valores do módulo de elasticidade e da tensão máxima à ruptura, sendo utilizada uma temperatura de tratamento térmico abaixo da temperatura de transição vítrea do material. Dentre as observações, notou-se que existe uma tendência linear entre os tempos de injeção e as faixas de ganhos percentuais possíveis das grandezas analisadas, sendo que, as maiores faixas de ganhos percentuais ocorrem para os menores tempos de injeção. Já o tratamento estatístico representou consideravelmente bem as janelas de processo estudadas, sendo que o tamanho da janela deve ser escolhido com cautela, pois pode ocultar fenômenos importantes caso a janela se encontre próxima aos limites de processo. Quanto ao efeito tempo/temperatura, verificou-se que o módulo de elasticidade é mais sensível do que a tensão máxima à ruptura tanto ao efeito tempo quanto ao efeito tempo/temperatura

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Parte1.pdf: 62134 bytes, checksum: 6c68c6328894fd69d24d9c1d7f47dd80 (MD5) Previous issue date: 2008-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, carboxylated single walled carbon nanotubes (SWNTc) and single walled carbon nanotubes (SWNT) were initially randomly dispersed in the hardener to understand the benefits of its process because in most cases in the literature the dispersion firstly takes place in the epoxy resin. According to the nanotube type, different materials were used to produce nanocomposites. SWNTc was used because it was expected to improve adhesion in the nanotube / matrix interface allowing a better stress tranfer. The influence of using a solvent in the dispersion process was also investigated. In addition, time and amplitude of sonification, manual and mechanical stirring were varied to reach a homogeneous level of SWNTc dispersion in the matrix. Similarly, solvent was used together with a surfactant to help improving adhesion. The produced samples were characterized by the following analysis such as infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), dilatometry, dynamic mechanical analysis (DMA), scanning electron microscopy (SEM) and mechanical testing (tensile, flexural and microhardness). The SWNTc and SWNT were evaluated by Raman spectroscopy. Regarding the nanocomposites with SWNTc, the lowest time and amplitude of sonification improve the mechanical properties. Although a better result was achieved by not using the solvent, acetone showed to be extremely important to improve the dispersion process and consequently the final mechanical properties. Microhardness increased 32% and the Young Modulus, 32%. Regarding SWNT, the use of acetone in the dispersion process helped increasing Young Modulus (23%). Although it was possible to improve some properties, the use of surfactants aiming to improve nanotubes/matrix adhesion did not achieve the same improvement levels as acetone did in the dispersion process. Both types of nanotubes showed higher dilatation comparing to the neat epoxy, the opposite behavior to that found in the literature. The use of the solvent during the fabrication process was still found necessary to achieve na efficient dispersion. SWNTc presented a superior performance regarding mechanical properties compared to SWNT, 0.25wt% of SWNTc showed a better performance than 0.50wt% of SWNT. Two simple mathematical models were used to predict the Young Modulus for the composites, and the results of this work were very close to those calculated by those models. / Neste trabalho, a dispersão randômica de nanotubos de parede simples carboxilados (NCPSc) e nanotubos de parede simples (NCPS) inicialmente no endurecedor foi utilizada de modo a entender os benefícios desse processo, pois a grande maioria dos trabalhos na literatura baseiam-se em dispersão na resina epóxi. De acordo com o tipo de nanotubo (NC), houve uma diferenciação dos materiais empregados no processo de preparação dos nanocompósitos. O uso de nanotubos funcionalizados carboxilados (NCPSc) teve como intenção, melhorar a adesão na interface nanotubo/matnz permitindo uma melhor transferência de tensão. O estudo da utilização de solvente serviu para verificar a possibilidade de atingir um processo capaz de dispersar eficientemente sem necessidade de solvente. O tempo e amplitude de sornficação, a homogeneização manual e mecânica foram empregados na tentativa de se alcançar níveis de dispersão adequados dos NCPSc na matriz. De maneira similar, o uso de nanotubos de parede simples (NCPS) esteve associado à utilização de solvente, porem, foi empregado o uso de surfactante no intuito de melhorar a adesão entre os nanotubos e a matriz polimérica. As amostras produzidas foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), dilatometria, analise dinâmico mecânica (DMA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), e ensaios mecânicos (tração, flexão e microdureza). Os nanotubos foram submetidos a espectroscopia Raman para avaliação de sua estrutura Com relação aos nanocompósitos produzidos com NCPSc, o menor tempo e amplitude de sonificação proporcionou melhorias das propriedades mecânicas. Apesar de alguma melhoria ser alcançada através da não utilização do solvente, a acetona se mostrou extremamente importante para a melhoria da dispersão e conseqüentemente das propriedades mecânicas. Houve um aumento de 32% em relação à microdureza Vickers e, ainda, foi possível aumentar também em 32% o Módulo de Young nos ensaios de tração. Para os nocompósitos com NCPS, o uso da acetona contribuiu na dispersão e por conseqüência nos ensaios de tração para um aumento de 23% do módulo. Apesar de apresentar melhorias em algumas propriedades, o uso de surfactantes não se mostrou eficiente na melhoria de transferência de tensão matriz/reforço, de modo a atingir os mesmos resultados propiciados uso de acetona na dispersão. Para ambos os tipos de nanotubos, no ensaio de dilatometria as amostras obtiveram valores de dilatação superiores ao epóxi puro, contrariando o esperado pela literatura. Pode-se dizer que ainda não é possível eliminar o solvente do processo de fabricação, já que ele faz-se necessário para uma dispersão eficaz. Pode-se dizer que NCPSc de maneira geral apresentaram performance superior como reforço em comparação aos NCPS na melhoria de propriedades mecânicas, no caso deste trabalho, em que frações mássicas de NCPSc de 0,25% m/lm) propiciam melhor desempenho que 0,50% (mim) de NCPS. Utilizou-se dois modelos matemáticos para prever o módulo de Young dos materiais compósitos, e os obtidos neste trabalho podem ser considerados próximos aos previstos por este modelos.