Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T06:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292560.pdf: 8869260 bytes, checksum: 119e3987b4e602d2a0ca1e47c42b6231 (MD5) / O objetivo deste trabalho é propor um modelo matemático e um sistema computacional, baseado no método dos elementos finitos, capaz de auxiliar a atividade de análise estrutural de componentes de plástico submetidos à falha dúctil. Basicamente, este sistema computacional será composto por um modelo elasto-viscoplástico acoplado ao dano, a fim de ser possível descrever a evolução das deformações inelásticas e os processos degradativos que conduzirão à falha e, assim, auxiliar no dimensionamento de componentes. O referido modelo foi desenvolvido sob as teorias propostas por Lemaitre [1], Fremond e Nedjar [2] e sob as abordagens da termodinâmica dos meios contínuos e do método do estado local, onde foram introduzidos os conceitos de potenciais termodinâmicos e de variáveis de estado. Ao se utilizar estas abordagens, assegura-se que os modelos produzirão resultados termodinamicamente consistentes. A fim de certificar o modelo proposto e validar o sistema numérico, realizou-se um ensaio uniaxial, em que o corpo de provas foi deformado até a sua fratura. Os dados obtidos do referido ensaio e de outros ensaios complementares foram utilizados na identificação das propriedades e constantes materiais, que definem o modelo proposto. Os procedimentos experimentais foram realizados no Departamento de Fibras e Tecnologia de Polímeros do Instituto Real de Tecnologia (KTH), em Estocolmo, Suécia. / The objective of this work is to propose a mathematical model and a numerical scheme, based on the finite element method, to be used to analyze mechanical components manufactured with plastic material, subjected to monotonic loading conditions that undergo a ductile failure. Basically, this numerical scheme will be composed by an elasto-viscoplastic model coupled with a non-local damage theory, in order to describe the evolution of the inelastic strains and the damaging processes of the material, which will consequently lead to the failure of the component. The cited model has been developed by means of the theories proposed by Lemaitre [1], Fremond and Nedjar [2], among others, and makes use of the method of local state variables and is derived within the scope of the consistent thermodynamics of the continuum medium. The main advantage of using these approaches is the confidence they give that the models can not produce thermodynamically unreasonable results. In order to attest the proposed model and to validate the numerical scheme, one considers an experimental uniaxial test, in which the specimen is deformed up to its ductile fracture. The data obtained from the given experimental uniaxial test and from other complementary experimental tests is then employed for the identification of the material properties and parameters, which define the proposed damage model. The experimental procedures have been performed at the Fibre and Polymer Technology Department of the Royal Institute of Technology (KTH), in Stockholm, Sweden.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330258.pdf: 34323451 bytes, checksum: 1004735d0b335c77a84b0b46e1f02536 (MD5) Previous issue date: 2014 / O descarte indevido dos resíduos sólidos tem gerado grande acúmulo de material nos últimos anos. Os materiais biodegradáveis produzidos a partir de fontes renováveis podem ter um papel fundamental na redução do problema ambiental. Um dos polímeros que tem chamado atenção dos consumidores e das indústrias é o poli(ácido láctico), sigla PLA. O PLA é um polímero termoplástico biodegradável, compostável, atóxico e utilizado nos processos industriais para produção de artigos destinados à aplicação de engenharia, na área têxtil, agricultura e como material de embalagem. No entanto, não foram observados na literatura estudos do PLA com fibra de celulose (Eucalyptus spp.) e fibra/talco; tratamento da superfície da fibra com hidróxido de sódio (mercerização) e anidrido acético (acetilação), adição da fibra mercerizada e da fibra acetilada na matriz do PLA, aplicações do polímero com fibra acetilada/nanotubo de caulim (haloisita), fibra acetilada/nanopartícula de dióxido de titânio e nanopartícula de dióxido de titânio/nanotubo de caulim. Nesta pesquisa, a fibra de celulose foi modificada com diferentes soluções de hidróxido de sódio (1%, 5% e 10%) e em etapa seguinte, apenas a fibra resultante da mercerização com 1% de hidróxido de sódio foi tratada com anidrido acético em excesso. Na análise dos tratamentos da superfície da fibra foi verificado maior potencial de aplicação da fibra mercerizada (1% e 5%) com o PLA, devido a melhorias na adesão com a matriz do polímero. No estudo, os biocompósitos e bionanocompósitos foram preparados com matriz de PLA via extrusão e conformação dos filmes por prensagem a quente. Os resultados da caracterização dos filmes mostraram modificações na morfologia, propriedades térmicas, mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água do PLA. A cristalinidade, a temperatura de fusão cristalina e as entalpias de cristalização e fusão do PLA não foram alteradas significativamente com a adição da fibra de celulose, talco, fibra/talco, fibra mercerizada, fibra acetilada, nanopartícula de dióxido de titânio, nanotubo de caulim e adição simultânea dos materiais nanopartícula/nanotubo. As temperaturas de transição vítrea e de cristalização do PLA foram reduzidas, respectivamente, apenas com a adição da fibra acetilada e dos materiais talco, fibra/talco, fibra acetilada, nanotubo de caulim. Na análise da morfologia e das propriedades mecânicas, o efeito da adição no PLA dos materiais 1 g da fibra mercerizada com 1%, 1 g da fibra mercerizada com 5% e 1 g da nanopartícula de dióxido de titânio favoreceram a adesão com a matriz do polímero, apresentando, respectivamente, elevação da tensão na ruptura em 13,7%, 9% e 13,5%. A permeabilidade ao vapor de água do PLA foi reduzida com a adição de 10 g do talco, 7,5 g da nanopartícula de dióxido de titânio, 7,5 g do nanotubo de caulim e 0,5 g dos materiais nanopartícula/nanotubo, apresentando melhorias, respectivamente, de 16%, 36%, 38% e 11% na matriz do polímero.<br> / Abstract: The unsuitable discard of solid waste has generated large accumulation of material in last years. Biodegradable materials made from renewable sources can play an essential role in reducing the exploration of environmental resources. The polymer that has attracted active interest of consumers and industries is poly(lactic acid) (PLA). PLA polymer is a biodegradable thermoplastic, compostable, nontoxic and is used in industrial processes for the production of articles to engineering applications, textiles, agriculture and packaging material. However, were not observed studies in literature with PLA/cellulose fiber (Eucalyptus spp.) and PLA/fiber/talc; fiber surface treatment with sodium hydroxide (mercerization) and acetic anhydride (acetylation);PLA application with mercerized fiber, acetylated fiber, acetylated fiber/halloysite nanotube, acetylated fiber/titanium dioxide nanoparticle, titanium dioxide nanoparticle/halloysite nanotube in the polymer matrix. In this search, the cellulose fiber was modified with solutions of sodium hydroxide (1%, 5% and 10%) and the next stage, only the fiber resulting from mercerization treatment (1% of NaOH) was treated with excess acetic anhydride. The treatments surface analysis was observed largest potential application of mercerized fiber (1% and 5% of NaOH) with the PLA, because of improvements in adhesion with the polymer matrix. Poly (lactic acid) biocomposites and bionanocomposites were prepared by extrusion process and the films were prepared by compression molding. The film characterization results showed morphology and thermal, mechanical, water vapor permeability properties changes the PLA matrix. The crystallinity, the melt temperature, crystallization enthalpy and melting enthalpy of PLA were not significantly changed with the addition of cellulose fiber, talc, fiber/talc, mercerized fiber, acetylated fiber, titanium dioxide nanoparticle, halloysite nanotube and addition of the nanoparticle/nanotube. The glass transition temperature and crystallization temperature of PLA were reduced, respectively, with the addition of acetylated fiber and talc, fiber/talc, acetylated fiber, halloysite nanotube. The results of morphology and mechanical properties analysis showed if the addition effect of the materials 1 g of mercerized fiber (1% of NaOH), 1 g of mercerized fiber (5% of NaOH) and 1 g of the titanium dioxide nanoparticle improved adhesion with the PLA matrix and also showed increased tensile stress, respectively, 13.7%, 9% and 13.5%. The water vapor permeability of PLA was reduced with addition of talc (10 g), titanium dioxide nanoparticle (7.5 g), halloysite nanotube (7.5 g) and materials nanoparticle/nanotube (0.5 g) and showed improvements, respectively, 16%, 36%, 38% and 11% in the polymer matrix.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T10:58:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199452.pdf: 13334412 bytes, checksum: 3c8455e524542771fdedfd33d4f7e4e7 (MD5) / Um dos grandes problemas da aplicação do Ferramental Rápido, ao processo de moldagem por injeção de termoplásticos, é o baixo número de peças boas obtidas, principalmente quando são usados insertos a base de resinas epóxi. Isto se deve ao fato do epóxi, matéria prima do processo de estereolitografia, ser um isolante térmico e possuir baixas propriedades mecânicas, se comparado a insertos em aço ou alumínio. Procurando aumentar a eficiência da refrigeração dos insertos em epóxi, e, por conseguinte, a eficiência do processo, o presente trabalho utiliza canais de refrigeração incorporados, com espessuras de parede (distância entre os canais e a cavidade) entre 1,05 e 3,0 mm. Em função da reduzida espessura, o suporte estrutural necessário, para que os canais resistam às pressões exercidas pelo fundido, durante as fases de preenchimento da cavidade e recalque, é efetuado com o confinamento do fluido refrigerante dentro dos canais, através do fechamento de válvulas. Isto permite a autopressurização do fluido, em resposta aos esforços oriundos do processo. Iniciada a fase de resfriamento, as válvulas são abertas e o fluido de refrigeração volta a cumprir sua função primária. Utilizando o polipropileno isotático como matéria prima, foram efetuados 3 estudos de caso para comprovar e aprimorar o princípio apresentado. Corpos de prova padronizados, moldados em insertos em aço e de epóxi (com e sem canais de refrigeração), foram ensaiados quanto à variação de sua dureza Shore D e à presença da forma cristalina beta em suas estruturas, através de ensaios de difração de raio-X. Os resultados gerais apresentaram, em comparação aos corpos de prova de referência, uma redução no tempo de ciclo de injeção e da temperatura máxima alcançada pelo inserto durante a injeção, além de diminuir a presença da forma beta no moldado, indicando uma melhora na refrigeração do inserto. Com base nos resultados obtidos nos estudos de caso, se propôs uma formulação matemática para representar o fenômeno em estudo, onde foi possível verificar a influência da compressibilidade do fluido refrigerante e das dilatações térmicas na eficiência do processo proposto.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T02:32:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213444.pdf: 2276283 bytes, checksum: 3846c1fa91ae37acce7dfc2fad207b0e (MD5) / Este trabalho consistiu em avaliar comparativamente os principais parâmetros envolvidos no processo de moldagem por injeção, utilizando os termoplásticos PP, ABS e PA 6,6, em insertos fabricados pelo processo convencional em aço ABNT 1045 e pelo processo de ferramental rápido por estereolitografia. As cavidades selecionadas tiveram todas a mesma forma geométrica, qual seja, a de corpos de prova normalizados para ensaios de tração segundo a norma ASTM D-638m. Para a comparação, os parâmetros: temperatura de injeção do termoplástico, temperatura inicial da cavidade, volume e vazão de injeção, tempo de injeção, contrapressão e rotação da rosca, foram considerados como referência e tiveram o mesmo valor nos dois tipos de ferramental. Como conseqüência, os parâmetros de resposta variaram em função do tipo de termoplástico e do ferramental utilizado, sendo as vezes superior e as vezes inferior. As exceções foram os parâmetros: tempo de molde aberto, tempo de ciclo e temperatura final da cavidade, que para os três termoplásticos utilizados sempre foram superiores aos da moldagem convencional. Um sistema CAE comercial para a simulação do processo de moldagem por injeção também foi utilizado para comparar os resultados experimentais com os simulados, nos insertos de aço e de estereolitografia. Com relação à pressão máxima de injeção utilizando o ABS, a simulação apresentou valores 15% superiores aos experimentais, nos dois tipos de ferramental e, valores 7% superiores na moldagem convencional com o PA 6,6. A temperatura experimental máxima da cavidade foi 5% superior à temperatura média simulada e 20% inferior à máxima simulada com o ABS no inserto de estereolitografia. O método da injeção progressiva (Anexo 2), as recomendações para a moldagem convencional (Anexo 7) e as recomendações para a moldagem em insertos de estereolitografia (Anexo 3) se demonstraram úteis na fase de determinação dos parâmetros de processo. Além disso, as recomendações para a simulação do processo de injeção em insertos de estereolitografia (Anexo 4), também foram úteis na construção e execução das análises no sistema CAE e para o projeto de insertos, podendo ser utilizadas como base para futuros trabalhos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T03:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 188084.pdf: 3485005 bytes, checksum: c96a4288d67b0a1ebb28f0c887941038 (MD5) / Analisar a simulação da moldagem por injeção em um programa computacional de CAE requer, inicialmente, que o termoplástico a ser empregado conste do seu banco de dados, o que não ocorre com inúmeros materiais produzidos no país. Apesar disso, cresce o número de empresas que procuram utilizar a simulação em CAE, a partir da indicação de um similar, usualmente chamado de contratipo. Em função da inexistência de um critério padronizado para estabelecer as semelhanças entre termoplásticos, este trabalho apresenta um estudo no sentido de avaliar a possibilidade de empregar o índice de fluidez, densidade e estereoisomeria, como prática usual para indicar a similaridade, visando a aplicação no módulo de preenchimento de cavidades (flow) de um sistema CAE comercial. Foi avaliada a importância do termoplástico em resultados apresentados, através da realização de simulações em diferentes geometrias. Os resultados mostraram que, de acordo com o objetivo da análise pretendida, o termoplástico similar é relevante. Contudo, foi possível verificar que outros resultados de simulações podem não ser influenciados pelo termoplástico mas sim, pela geometria da peça e densidade de sua malha. Assim, a impossibilidade de correlacionar-se diferentes termoplásticos via índice de fluidez, densidade e estereoisomeria para aplicação na situação apresentada inicialmente foi

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-19T12:38:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235255.pdf: 2310180 bytes, checksum: 32675a8eac23d68eb3e438f30a4fdb6a (MD5) / O presente trabalho dedicou-se à comparação das metodologias e simplificações usadas na análise de preenchimento de moldes dos softwares Moldflow e C- Mold e de um programa desenvolvido no SINMEC utilizando problemas testes simples. Assim sendo, pretende-se entender melhor as metodologias numéricas e limitações desses programas decorrentes das simplificações feitas em seus códigos e contribuir para a utilização fundamentada de softwares comerciais amplamente usados na indústria de plásticos. Para estes testes foram estudados os seguintes casos:

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-01Bitstream added on 2015-05-14T16:59:45Z : No. of bitstreams: 1 000807395.pdf: 2800331 bytes, checksum: d487e7138b00aaf70faf975ffccf521d (MD5) / Neste trabalho encontra-se apresentada a produção via misturador termocinético e injeção de compósitos de polipropileno reforçados com bagaço de cana de açúcar deslignificado e com bagaço hidrolisado por enzimas, em diferentes concentrações (5%, 10% e 25%, massa/massa, (m/m)). Em seguida, os compósitos poliméricos foram caracterizados via ensaios mecânicos de tração, flexão em três pontos e impacto Izod. Além disso, ensaios para a determinação das propriedades térmicas (temperaturas de fusão e de cristalização por calorimetria exploratória diferencial (DSC), temperatura de degradação por termogravimetria (TGA) e temperatura de transição vítrea (Tg) por análise dinâmico-mecânica (DMA)) foram realizadas. Análises de infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) também foram realizadas nos compósitos produzidos. As amostras foram também submetidas ao condicionamento em câmara de radiação ultravioleta (UV) para avaliar a influência do intemperismo nas propriedades mecânicas e térmicas dos compósitos poliméricos produzidos. Os resultados de FTIR mostram a presença de boa interface entre a matriz (PP) e os materiais lignocelulósicos. As análises de DSC e TGA mostram que as temperaturas de fusão, de cristalização e degradação térmica estão dentro dos valores relatados na literatura, indicando que o processamento termocinético e a injeção não afetaram as propriedades térmicas dos compósitos. A temperatura de transição vítrea (Tg) medida por DMA não foi afetada pela introdução dos reforços. Porém, quando os compósitos foram submetidos à exposição a radiação UV os valores da Tg dos compósitos foram aumentados. As propriedades mecânicas avaliadas no presente trabalho não sofreram alterações ou ganhos significativos com a introdução dos reforços nos compósitos, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / In this work is presented the production via kinetic term mixing and injection of polypropylene composites reinforced with both delignified and enzymatic hydrolyzed residue bagasse from sugarcane, at different concentrations (5%, 10% and 25%, (w / w)). Polymeric composites were characterized via mechanical tests of tensile, three points bending flexural and Izod impact. Furthermore, tests for determining the thermal properties were done (melting and crystallization temperatures by differential scanning calorimetry (DSC), temperature of degradation by thermogravimetric analysis (TGA) and glass transition temperature (Tg) by dynamic mechanical (DMA)). Analyses of Fourier transform infra-red spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) were done for the composites. After this, the polymeric composites were subjected to conditioning in the ultraviolet radiation camera (UV) to evaluate the wheathering influence on the mechanical and thermal properties. FTIR results showed the presence of interface between the matrix (PP) and lignocellulosic materials. DSC and TGA analyzes showed that the melting temperatures of crystallization and thermal degradation are within the values reported on literature, indicating that the kinetic term processing and injection did not affect the thermal properties of the composites. Tg was not affected by the introduction of reinforcement agents. However, when the composites were subjected to exposure to UV radiation, the values of Tg of the composites were increased. The mechanical properties evaluated in this study did not change or significant gains with the introduction of reinforcements in composites, however, when exposed to UV radiation for conditioning such properties suffered less significant reductions when compared with the samples of the polypropylene

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:53:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-06Bitstream added on 2015-05-14T16:59:03Z : No. of bitstreams: 1 000825155.pdf: 1531867 bytes, checksum: faa2b29cb35354567d34fa54e2bbcf10 (MD5) / Este trabalho refere-se ao processamento de compósitos termoplásticos obtidos a partir de fibras de carbono tratadas por meio de técnicas assistidas por plasma. Os tratamentos empregados foram Descarga Elétrica com Barreira Dielétrica (DBD), que é realizada em pressão atmosférica, envolvendo menores energias e a Implantação Iônica por Imersão em Plasma (3IP), que é realizada em baixa pressão, envolvendo energias mais elevadas. Após o tratamento, foi realizada a caracterização das amostras tratadas e não tratadas para efeito de comparação e também para verificar qual tratamento foi mais eficaz na obtenção de melhores propriedades físico-químicas da fibra para a obtenção dos compósitos termoplásticos, os quais foram produzidos pelo método de moldagem por compressão a quente. Várias técnicas de caracterização foram empregadas, tais como: microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X, difração de raios-X, e alguns ensaios mecânicos do compósito, tais como: testes de cisalhamento interlaminar e análise dinâmico-mecânica. Após a análise dos resultados, verificou-se que os tratamentos DBD e 3IP são ferramentas eficazes para melhorar a adesão da interface fibra/matriz polimérica, devido ao aumento da rugosidade da fibra e da introdução de grupos polares em sua superfície. Adicionalmente, houve um aumento da resistência ao cisalhamento dos compósitos obtidos a partir de fibras tratadas por ambos os processos a plasma (DBD e 3IP) / In this it has been carried out the processing of thermoplastic composites obtained from carbon fibers (CF) treated by plasma assisted techniques. The employed treatments were Dielectric Barrier Discharge (DBD) that is performed in atmospheric pressure, involving low energy and Plasma Immersion Ion Implantation (PIII), which is held in low pressure regime, consisting of higher energies. After these treatments, both treated and untreated samples, were characterized. A comparison of the results was carried out to determine which treatment is most effective to achieve better physico-chemical properties on the fibers to obtain thermoplastic composites, which were produced by hot compression molding. Several characterization techniques were employed, such as scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction, and some mechanical tests of the composites, such as interlaminar shear strength (ILSS) and dynamic mechanical analysis (DMA). After analyzing the results, it was verified that the DBD and PIII treatments are effective tools for improving the adhesion of the carbon fiber/polymeric matrix interface, due to the CF roughness increasing and the introduction of polar groups on the carbon fiber surface. Additionally, it was noticed an increase of composites shear strength that were produced with treated carbon fibers (DBD and PIII)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T12:46:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258000.pdf: 9817463 bytes, checksum: 8ec2b226886d699634f358c91a39c7f0 (MD5) / Um método de fixação de ventiladores no eixo amplamente utilizado em motores elétricos de baixa potência é a união entre o cubo e o eixo através de chaveta plana. Embora este método seja eficiente na maioria das aplicações, em algumas situações mais críticas tais como compressores, pode ocorrer desgaste do cubo do ventilador que acaba girando no eixo perdendo então sua função. Além disso, o uso de chaveta implica numa operação de fresamento adicional no eixo que acaba aumentando o tempo de fabricação e o custo do produto. O objetivo desse trabalho é o de analisar a viabilidade técnica do uso de ajuste por interferência para fixação de ventiladores termoplásticos no eixo de motores elétricos eliminando assim a necessidade de fresamento do eixo. Para tal, são estudados os principais tipos de união cubo eixo apresentados na literatura com enfoque especial para a união através de interferência. Também são apresentados os principais métodos de fixação de ventiladores usados em motores elétricos bem como uma discussão sobre os torques atuantes no ventilador sob as condições de operação do motor. São abordados aspectos importantes relativos às características mecânicas dos materiais termoplásticos em especial os efeitos da temperatura e o comportamento viscoelástico destes materiais através das curvas de fluência. Uma bancada experimental, com temperatura controlada e simulando as condições mais críticas de operação, foi construída para avaliar o comportamento de um conjunto de ventiladores montados sobre buchas metálicas usando fixação por interferência. Durante o experimento foram monitorados os torques resistentes de cada acoplamento em função da interferência aplicada, temperatura e tempo. Através das curvas de fluência disponíveis para o material do ventilador sob certas condições de tempo e temperatura foi possível comparar alguns dos resultados experimentais com valores calculados através do método pseudo-elástico. Ao final do experimento constatou-se que todos os acoplamentos avaliados ultrapassam o critério de aprovação no teste de vida comprovando a aplicabilidade deste sistema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:18:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314913.pdf: 2843158 bytes, checksum: 430be55300143f0200182f1502578e80 (MD5) / As inovações na engenharia de superfície/interface são as vertentes mais promissoras no mercado de materiais compósitos. Adicionalmente, seguindo a tendência global pela busca incessante de sustentabilidade, a indústria tem investido intensamente em pesquisas e desenvolvimento (P&D) de novas matérias-primas provenientes de fontes naturais e renováveis, com grande potencial econômico para serem utilizadas como cargas de reforço em matrizes poliméricas destinadas às aplicações de engenharia. As fibras naturais de sílica amorfa (FNSA) inserem-se neste contexto sob todos os pontos de vista, seja econômico ou técnico, uma vez que alia versatilidade de processo, estabilidade termoquímica, baixa toxicidade e capacidade de reforço em matrizes poliméricas, bem como ser proveniente de uma fonte renovável e abundante em território nacional. O presente trabalho visa investigar a viabilidade de utilização das FNSA como agente de reforço de matrizes de polímeros de engenharia através de modificações na química de superfície dessas fibras, e assim alavancar o seu potencial como uma alternativa para substituir as fibras curtas de vidro em aplicações industriais. A modificação de superfície das FNSA foi realizada através do tratamento com diferentes agentes de acoplamento do tipo silano, os quais tem como função aumentar a adesão na interface entre fibras/matriz, e consequentemente, das propriedades mecânicas do compósito final. O PBT foi selecionado como matriz devido a sua conhecida facilidade de processamento, mesmo após a incorporação de grandes quantidades de aditivos. A modificação das FNSA foi avaliada a partir da análise termogravimétrica acoplada à espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier A resistência mecânica e morfologia dos compósitos foi investigada por ensaios de tração e microscopia eletrônica de varredura com o objetivo de correlacionar qual das modificações foi a mais eficiente. Os resultados mostraram que a resistência à tração dos compósitos com fibras modificadas é 40% superior ao material base puro.<br> / Abstract : Surface/interface engineering is the most promising area at the materials composites market. Additionally, following the global trends for development of sustainable products and process, industries have sponsored research and development of new natural raw materials aiming applications as fiber reinforced engineering products. Natural amorphous silicate short fibers (FNSA) achieves all this requirements, either economic or technical, once it's match easy manufacturing, thermo-chemical stability, low toxicity, reinforce ability, likewise being extracted from renewable sources which is abundant throughout Brazilian territory. This work aims to investigate FNSA viability as reinforce agent of thermoplastics engineering polymers. Different surface modifications were performed in order to improve interface adhesion between matrix and FNSA, and consequently improve mechanical properties, driving this composite as an alternative for regular short glass fibers at industrial applications. The surface treatments of FNSA were applied with silane coupling agents provided with different organofunctional groups. PBT was chosen as matrix due its easy manufacturing process even after incorporation of heavy additives loads. The surface chemistry after modification were evaluated through thermogravimetric analyses coupled to a Fourier transformed infrared spectroscopy equipment. Mechanical resistance and composite morphology were investigated through tensile tests and image analyses by electronic scanning microscope. Finally, tensile strength of modified fibers reinforced PBT was 40% higher than neat PBT.