Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-29Bitstream added on 2014-06-13T19:42:35Z : No. of bitstreams: 1 mourafilho_f_dr_araiq.pdf: 4051444 bytes, checksum: 71d39c1867370b918549d208eba537f8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo central deste trabalho foi obter cerâmicas de Ba(Ti1-xZrx)O3 puras e modificadas com íons vanádio (V5+) ou tungstênio (W6+) pelo método convencional de mistura de óxidos com elevada permissividade dielétrica. A fase pura foi obtida controlandose a temperatura de sinterização e quantidade de aditivos. Inicialmente, preparou-se e caracterizou-se as cerâmicas de Ba(Ti1-xZrx)O3, com x variando de 0,05 até 0,15. A composição com uma única transição de fase ferroelétrica-paraelétrica foi a escolhida para substituição com vanádio e tungstênio. Investigou-se a influência dos íons vanádio e tungstênio nas propriedades estruturais, morfológicas e elétricas das cerâmicas BZT10 sinterizadas, entre 1200oC e 1350oC com isoterma de 4 horas. A adição dos íons V5+ ou íons W6+ substituindo Ti4+ ou Zr4+, na rede da cerâmica BZT10, promoveu a densificação deslocando significativamente os valores da temperatura de sinterização do BZT10 puro de 1550oC para 1200oC. As propriedades elétricas foram avaliadas para as cerâmicas monofásicas de BZT10 modificada com íons V5+ ou W6+ e sinterizadas a 1350oC, 1200oC, respectivamente. Os valores otimizados para as cerâmica BZT10:2V e BZT10:2W indicam permissividades dielétricas da ordem (ε) 15160 e 6420 a 10 kHz, polarização de 8,50 e 3,10μC/cm2 com 4,194x1017 e 1,474x1017 (spins/g), respectivamente. Os resultados obtidos para a cerâmica BZT10:2V indicam potencial aplicação em memórias FeRaM, enquanto os resultados obtidos para cerâmica BZT10:2W apresentam comportamento relaxor e transição de fase difusa, com potencial aplicação em memórias DRAM. / The main objective of this work was to obtain pure Ba(Ti1-xZrx)O3 and modified with vanadium and tungsten with high permittivity by the mixture oxide method. Single phase was obtained by controlling the temperature and amount of additive. In a first step, Ba(Ti1-xZrx)O3 ceramics with x varying from 0,05 to 0,15 were prepared and characterized. The ceramics with only one phase transition ferroelectric-paraelectric was chosen for modification with vanadium and tungsten. The influence of vanadium and tungsten in the structural, morphological and electrical properties of BZT ceramics sintered from 1200oC to 1350oC for 4 hours was investigated. The addition of V5+ or W6+ exchanging Ti4+ or Zr4+ in the BZT10 lattice, promotes the densification, changing the sintering temperature of pure BZT from 1550oC to 1200oC. BZT:2V and BZT:2W ceramics have dielectric permittivity of (ε) 15160 and 6420 at 10 kHz, remnant polarization equal to 8.50 and 3.10μC/cm2 with spins quantity equal to 4.194x1017 and 1.474x1017 (spins/g), respectively. BZT:2V ceramics have potential applications for FeRAM memory while BZT10:2W ceramics present relaxor behavior with a diffuse phase transition, being potential application in DRAM memory.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-08-15Bitstream added on 2014-06-13T18:43:10Z : No. of bitstreams: 1 jesus_mm_dr_araiq.pdf: 3120238 bytes, checksum: 8758936a6c6913fe23da8e0dd94e4296 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Titanato de cálcio possui estrutura tipo perovisquita com interessantes propriedades elétricas para aplicações tecnológicas, como termistores, capacitores multicamadas e memória DRAM. Para a indústria cerâmica e eletrônica, pesquisas com perovisquita tem aumentado sua importância devido a propriedade fotoluminescente observada nesses materiais. Neste trabalho, o titanato de cálcio puro e dopado com escândio nas concentrações 0,25;0,5 e 1,0% mol foi sintetizada pelo método dos precursores poliméricos. Este método é baseado na quelação dos cátions por ácido cítrico em etileno glicol. Os pós foram calcinados variando a temperatura de 350º a 850°C. Os resultados da análise térmica mostraram que a obtenção de pós amorfos com baixo teor de matéria orgânica está diretamente relacionado à ordem estrutural da estrutura perovisquita. Os pós amorfos e cristalinos puro e dopado com Sc foram caracterizados por termogravimétria e pela técnica da calorimetria exploratória diferencial (TG/DSC), espectroscopia de infra vermelho (IR), Raman, espectroscopia UV-visível, microscopia eletrônica de transmissão (TEM), fotoluminescência e difração de raio X, onde foi usado refinamento pelo Método de Rietveld. A adição de Sc causou um decréscimo da cela unitária e causou interferência na distribuição dos cátions nos sítios octaédricos formando vacâncias de cálcio e conseqüentemente aumentando a desordem. Medidas de fotoluminescência desses materiais mostraram uma intensa banda larga atribuída à desordem do CT e CTSc. / Calcium titanate presents perovskite type structure with interesting electrical properties for technological applications, such as thermisters, multilayer capacitors and DRAM memories. For the ceramic and electronic industries, research with perovskite has increased in importance due to the photoluminescent properties observed in these materials. In this work pure and Sc doped CaTiO3 at concentrations of 0.25, 0.5 and 1% molar was synthesized through the method of polymeric precursors . This method is based on the chelation of cations through citric acid in ethylene glycol solvent. The materials were calcined at temperatures varying from 350 to 850°C. The experimental results obtained through thermal analysis showed that the condition to obtaining amorphous powder with low content of organic matter is directly related to structural order of perovskite structure. The crystalline and amorphous pure and Sc doped powder was characterized through termogravimetric and diferential scaning calorimetry technique (TG/DSC), infrared spectroscopy (IR), Raman, UVvisible spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), photoluminescence and x-ray diffraction were used, refinement through method of Rietveld. Addition of Sc caused a decrease in the unitary cell and caused interference in the distribution of the cations in octahedral sites forming calcium vacancies, and consequently increasing the disorder. The Photoluminescent s of these materials showed an intense large band, attributed to the disorder of CT e CTSc.

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-19. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:24:10Z : No. of bitstreams: 1 000827359_20160127.pdf: 77899 bytes, checksum: 6b02ed519f08e50aa9f14e869acaca5a (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-28T17:44:58Z: 000827359_20160127.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-28T17:45:38Z : No. of bitstreams: 1 000827359.pdf: 3546505 bytes, checksum: 1a55419c9034fdde19219a7bb38966d9 (MD5) / Este trabalho tem como principal objetivo obter nanoestruturas de titanato de sódio (Na2Ti6O13) puras e dopadas usando o método hidrotermal assistido por micro-ondas, visando aplicação fotocatalítica na descoloração do corante rodamina B. No processo de síntese hidrotérmica os parâmetros potência de irradiação de micro-ondas (450W), volume de solução (50 mL), concentração de TiO2 (~0,5 g) e NaOH (10 M) foram mantidos fixos. Na primeira etapa do trabalho utilizou-se o TiO2 (anatase) comercial como precursor para a formação dos nanotubos. Nesta etapa foi avaliado o efeito da temperatura e do tempo de reação nas características do produto formado. A faixa de temperatura usada para a obtenção dos nanotubos foi de 130 a 200 °C enquanto que o tempo de reação variou de 0,5 a 4h. Em todas as sínteses o produto formado foi o titanato de sódio (Na2Ti6O13) identificado pela presença de picos em 2θ iguais a 10, 24, 28, 48°, quando analisados por difratometria de raios X, DRX. Por análises de microscopia eletrônica de varredura de alta resolução, MEV, observou-se a morfologia de nanoestruturas 1D, que pelas imagens de microscopia de transmissão, MET, associada a análise de área superficial (BET), da ordem de 300 - 400 m2 g-1, ficou evidenciado serem nanotubos. Todas as amostras, preparadas nesta etapa, apresentaram atividade na descoloração da rodamina B, com destaque para as obtida a 130 °C por 3 h e 180 °C por 1 h. A caracterização óptica destas amostras indicou emissão na região visível dos espectros de fotoluminescência, principalmente no azul (proporção relativa de 3 a 7%), e também emissão no verde maior ou igual a do laranja. Também foi usado o isopropóxido de titânio como precursor, mantendo-se todas as condições da primeira etapa, obtendo-se amostras com os mesmos perfis estruturais e ópticos, as quais também se mostraram ativas ... / This work aims to obtain sodium titanate nanostructures (Na2Ti6O13), pure and doped, using the microwave assisted hydrothermal method, aiming photocatalytic application in rhodamine B dye discoloration. In hydrothermal synthesis process, parameters such power microwave irradiation (450W), volume (50 mL), TiO2 concentration (~ 0.5 g) and NaOH (10 M) were kept fixed. In the first stage of this study TiO2 (anatase) commercial was used as a precursor for nanotubes formation. In this step, the effects of temperature and reaction time in the product characteristics. The temperature range used for obtaining the nanotubes was 130 to 200 ° C while the reaction time varied from 0.5 to 4 hours. In all syntheses the product formed was sodium titanate (Na2Ti6O13) identified by the presence of peaks at 2θ equal to 10, 24, 28, 48 °, when analyzed by X-ray diffraction, XRD. For high-resolution electron microscopic analysis, SEM, it was observed that the morphology of 1D nanostructures, which by transmission microscopy images, MET, associated surface area analysis (BET), in the range 300-400 m2 g-1, be evidenced nanotubes. All samples prepared at this stage, were active in the rhodamine B discoloration, and that obtained at 130 ° C for 3 h and 180 ° C for 1 h were better. The optical characteristics of these samples showed emission in the visible region of the photoluminescence spectra, particularly in the blue (relative proportion of 3 to 7%) and also green emission that was greater than or equal to orange. The titanium isopropoxide was also used as a precursor, keeping all the conditions established at the first stage, obtaining samples with the same structural and optical profiles, which were also active for photocatalysis. The nanotubes obtained were modified with silver, which was added to the precursor solution synthesis (dopant) or after synthesis (surface modifier). It has been found that the presence ...

Orientador: Maria Aparecida Zagheti Bertochi / Co-orientador: Alberto Adriano Cavalheiro / Banca: Sônia Maria Zanetti / Banca: Diogo Pascoali Volanti / Banca: Talita Manzon Anselmo / Banca: Milady Renata Aparecida da Silva / Resumo: Este trabalho tem como principal objetivo obter nanoestruturas de titanato de sódio (Na2Ti6O13) puras e dopadas usando o método hidrotermal assistido por micro-ondas, visando aplicação fotocatalítica na descoloração do corante rodamina B. No processo de síntese hidrotérmica os parâmetros potência de irradiação de micro-ondas (450W), volume de solução (50 mL), concentração de TiO2 (~0,5 g) e NaOH (10 M) foram mantidos fixos. Na primeira etapa do trabalho utilizou-se o TiO2 (anatase) comercial como precursor para a formação dos nanotubos. Nesta etapa foi avaliado o efeito da temperatura e do tempo de reação nas características do produto formado. A faixa de temperatura usada para a obtenção dos nanotubos foi de 130 a 200 °C enquanto que o tempo de reação variou de 0,5 a 4h. Em todas as sínteses o produto formado foi o titanato de sódio (Na2Ti6O13) identificado pela presença de picos em 2θ iguais a 10, 24, 28, 48°, quando analisados por difratometria de raios X, DRX. Por análises de microscopia eletrônica de varredura de alta resolução, MEV, observou-se a morfologia de nanoestruturas 1D, que pelas imagens de microscopia de transmissão, MET, associada a análise de área superficial (BET), da ordem de 300 - 400 m2 g-1, ficou evidenciado serem nanotubos. Todas as amostras, preparadas nesta etapa, apresentaram atividade na descoloração da rodamina B, com destaque para as obtida a 130 °C por 3 h e 180 °C por 1 h. A caracterização óptica destas amostras indicou emissão na região visível dos espectros de fotoluminescência, principalmente no azul (proporção relativa de 3 a 7%), e também emissão no verde maior ou igual a do laranja. Também foi usado o isopropóxido de titânio como precursor, mantendo-se todas as condições da primeira etapa, obtendo-se amostras com os mesmos perfis estruturais e ópticos, as quais também se mostraram ativas ... / Abstract: This work aims to obtain sodium titanate nanostructures (Na2Ti6O13), pure and doped, using the microwave assisted hydrothermal method, aiming photocatalytic application in rhodamine B dye discoloration. In hydrothermal synthesis process, parameters such power microwave irradiation (450W), volume (50 mL), TiO2 concentration (~ 0.5 g) and NaOH (10 M) were kept fixed. In the first stage of this study TiO2 (anatase) commercial was used as a precursor for nanotubes formation. In this step, the effects of temperature and reaction time in the product characteristics. The temperature range used for obtaining the nanotubes was 130 to 200 ° C while the reaction time varied from 0.5 to 4 hours. In all syntheses the product formed was sodium titanate (Na2Ti6O13) identified by the presence of peaks at 2θ equal to 10, 24, 28, 48 °, when analyzed by X-ray diffraction, XRD. For high-resolution electron microscopic analysis, SEM, it was observed that the morphology of 1D nanostructures, which by transmission microscopy images, MET, associated surface area analysis (BET), in the range 300-400 m2 g-1, be evidenced nanotubes. All samples prepared at this stage, were active in the rhodamine B discoloration, and that obtained at 130 ° C for 3 h and 180 ° C for 1 h were better. The optical characteristics of these samples showed emission in the visible region of the photoluminescence spectra, particularly in the blue (relative proportion of 3 to 7%) and also green emission that was greater than or equal to orange. The titanium isopropoxide was also used as a precursor, keeping all the conditions established at the first stage, obtaining samples with the same structural and optical profiles, which were also active for photocatalysis. The nanotubes obtained were modified with silver, which was added to the precursor solution synthesis (dopant) or after synthesis (surface modifier). It has been found that the presence ... / Doutor

Este trabalho investigou a obtenção de microfibras de titanato de bário e estrôncio (BST) pela técnica de electrospinning e sua caracterização microestrutural. Foram utilizados como precursores o acetato de bário, o acetato de estrôncio e o propóxido de titânio, utilizando uma solução de polivinilpirrolidona (PVP) como veículo orgânico. A adição do íon estrôncio no BST altera a estrutura cristalina do material e consequentemente suas propriedades. Foram investigadas soluções com quatro formulações de Ba(1-x)Sr(x)TiO3, sendo: x = 0,00 (BT); x = 0,10 (BST10); x = 0,20 (BST20) e x = 0,30 (BST30). As fibras obtidas foram submetidas a análises termogravimétricas para definição da temperatura de tratamento térmico. Em dois patamares distintos o tratamento térmico foi realizado, primeiramente a 350 °C por 30 min e, posteriormente, a 500, 600, 700 ou 800 ºC por 60 min. As fibras sem tratamento térmico (STT) e as tratadas termicamente foram caracterizadas morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura. As fases cristalinas foram analisadas por difração de raios X e os tamanhos de cristalito foram determinados através da equação de Scherrer. A área superficial específica foi determinada por adsorção de N2 e avaliou-se a presença de compostos orgânicos através de espectroscopia na região do infravermelho. A adição de estrôncio reduziu o diâmetro médio das fibras de ~1000 nm (BT) à ~300 nm (BST30), aumentou o tamanho de cristalito de ~13 nm (BT) à ~25 nm (BST30). Devido a redução do diâmetro médio da fibra, houve um aumento da área superficial de ~8 m2g-1 para ~100 m2g-1. A fase perovskita com sistema cristalino tetragonal foi observada para todas as amostras tratadas a 800 ºC. Para avaliar a aplicação dos materiais em eletrodos de supercapacitores a caracterização eletroquímica foi realizada pelas técnicas de curva galvanostática de carga-descarga e voltametria cíclica. Para tanto, fibras de BST10 foram utilizadas em conjunto com carvão ativado para níveis de comparação. Em relação ao carvão ativado a adição das fibras acarretou efeito negativo na capacidade elétrica e propiciou a decomposição do eletrólito na voltametria. Trabalhos futuros podem investigar mais profundamente os efeitos das fibras de BST utilizadas em eletrodos de supercapacitores. / This work investigated the obtaining of barium titanate and strontium (BST) microfibers by electrospinning technique and its microstructural characterization. Barium acetate, strontium acetate and titanium propoxide were used as precursors using a solution of polyvinylpyrrolidone (PVP) as the organic carrier. The addition of the strontium ion in BST alters the crystalline structure of the material and consequently its properties. We investigated solutions with four formulations of Ba(1-x)Sr(x)TiO3, being: x = 0,00 (BT); x = 0,10 (BST10); x = 0,20 (BST20) and x = 0,30 (BST30). The obtained fibers were submitted to thermogravimetric analysis to define the thermal treatment temperature. At two distinct levels the heat treatment was carried out, first at 350 °C for 30 min and then at 500, 600, 700 or 800 °C for 60 min. The fibers without heat treatment (STT) and those treated thermally were characterized morphologically by scanning electron microscopy. The crystalline phases were analyzed by X-ray diffraction and the crystallite sizes were determined by the Scherrer equation. The specific surface area was determined by adsorption of N2 and evaluated the presence of organic compounds by spectroscopy in the infrared region. The addition of strontium reduced the mean fiber diameter from ~1000 nm (BT) to ~300 nm (BST30), increased crystallite size from ~13 nm (BT) to ~25 nm (BST30). Due to the reduction of the mean diameter of the fiber, there was an increase of the surface area from ~8 m2g-1 to ~100 m2g-1. The perovskite phase with tetragonal crystalline system was observed for all samples treated at 800 °C. In order to evaluate the application of the materials in supercapacitor electrodes the electrochemical characterization was performed by the galvanostatic curve of discharge load and cyclic voltammetry. For this purpose, BST10 fibers were used in conjunction with activated carbon for comparison levels. In relation to activated carbon, the addition of the fibers had a negative effect on the electric capacity and allowed the electrolyte decomposition in the voltammetry. Future work may further investigate the effects of BST fibers used on supercapacitor electrodes.

Orientador: Adriano Alves dos Reis / Coorientadora: Polyana Alves Radi Gonçalves / Banca: Marcos Yutaka Shiino / Banca: Maria Margareth da Silva / Resumo: Embora o titânio e suas ligas sejam amplamente utilizados como materiais de implante, estudos para acelerar a osseointegração têm sido realizados. Uma das técnicas em estudo é o tratamento alcalino e térmico. Este trabalho tem como objetivo avaliar a formação de uma superfície bioativa em titânio comercialmente puro grau 4 após tratamento alcalino e térmico a 600 °C e 900 °C. Técnicas de caracterização via MEV, AFM, Raman, DRX, molhabilidade, nanoindentação e aderência à indentação foram realizadas para avaliar modificações superficiais e na seção transversal além disso, teste in vitro via imersão em SBF (fluido corporal simulado) para avaliar o crescimento de apatita. O tratamento alcalino formou hidrogenotitanato de sódio (1 µm de espessura) e o tratamento alcalino e térmico formou titanato de sódio (1 µm de espessura), enquanto o rutilo (TiO2) aumentou com o aumento da temperatura do tratamento, atingindo até 5 µm de espessura. A superfície passou de ligeiramente hidrofílica para totalmente hidrofílica. A rugosidade e a área de superfície aumentaram, especialmente em tratamento alcalino e térmico a 900 °C. A dureza da camada superficial aumentou significativamente com o tratamento térmico, e a aderência da indentação mostrou que o tratamento alcalino e térmico a 900 °C apresenta maior delaminação da superfície. Testes in vitro confirmaram que o tratamento alcalino e térmico acelera o crescimento da apatita, mas que o tratamento alcalino e térmico a 600 °C é o tratamento qu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Although titanium and its alloys are widely used as implant materials, studies for rapid osseointegration have been performed. One of the techniques currently in study is the alkali and heat treatment. This work aims to evaluate the formation of a bioactive surface in titanium commercially pure grade 4 after alkali and heat treatment at 600 °C and 900 °C. Characterization techniques via SEM, AFM, Raman, XRD, wettability, nanoindentation and indentation adhesion were performed to evaluate surface and cross sectional modifications. In addition, in vitro test via SBF (simulated body fluid) soaking was performed to evaluate apatite growth. Alkaline treatment formed sodium hydrogen titanate (1 μm thick), and alkali and heat treatment formed sodium titanate (1 μm thick), while rutile TiO2 increased with increasing treatment temperature, reaching up to 5 μm thick. The surface went from slightly hydrophilic to fully hydrophilic. Roughness and surface area increased, especially in alkali and heat treatment at 900 °C. The hardness of the surface layer was significantly increased by the heat treatment, and the indentation adhesion showed that the alkali and heat treatment at 900 °C presented higher surface delamination. In vitro tests have confirmed that alkali and heat treatment accelerate apatite growth, but that alkali and heat treatment at 600 ° C is the treatment that has the highest mechanical strength and is best suited to accelerate osseointegration. / Mestre

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico / La metanación de CO2 ha sido una reacción de gran interés el último tiempo debido a que permite la recaptación de este compuesto, pudiendo eventualmente aportar en la disminución de la contaminación atmosférica causada por este gas. Además, el metano es de amplio uso en la industria como combustible. De los catalizadores usados para llevar a cabo la metanación de CO2, el níquel soportado en titanato de calcio con una carga metálica de 10% ha mostrado una alta actividad catalítica en la reacción, obteniendo una conversión de CO2 igual a 64% y selectividad hacia el metano de 98% a 350°C, y además tiene un bajo costo económico. Este trabajo tiene como objetivo determinar los parámetros óptimos en la elaboración de un catalizador monolítico de Ni soportado en CTO a pequeña escala, para su uso en la reacción de metanación de CO2. Para esto, se estudiaron dos metodologías de fabricación del monolito: fabricación de un cerámico por molde e impresión 3D convencional del material cerámico, y se variaron los parámetros de fabricación más relevantes en el desempeño catalítico. Para la fabricación por molde, se utilizó silicato de sodio, hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) y metilcelulosa (MC) como compuestos aglomerantes de la mezcla precursora. Se investigó el efecto del número de canales en el molde entre 4 y 7, el tiempo de secado del molde previo a la calcinación del cerámico considerando uno rápido de 1 día a 20°C y 1 día a 50°C, uno medio de 2 días a 20°C y 3 días a 50°C y uno lento de 7 días a 20°C y 1 día a 50°C. Se modificó la temperatura de calcinación entre 600°C y 750°C, y la concentración del aglomerante para el cual se obtuvieron mejores resultados. Para la impresión convencional, se utilizó silicato de sodio, HPMC, MC y Pluronic F-127 como compuestos modificadores de viscosidad para la pasta de extrusión, así como distintos parámetros de impresión con tal de imprimir la estructura de forma correcta. La fabricación por molde generó mejores resultados que la impresión convencional, debido a su menor costo, facilidad de operación y accesibilidad a las herramientas. Los parámetros óptimos encontrados fueron el uso de HPMC como aglomerante por sobre los otros, a una concentración de 4% en peso ya que el silicato de sodio contamina la estructura disminuyendo el rendimiento catalítico y el MC presenta peor rendimiento. Un secado lento previo a la calcinación demostró ser clave para la resistencia estructural y para mejorar la actividad catalítica. El óptimo encontrado fue de 7 días a 20°C y un día a 50°C. Una mayor temperatura de calcinación influye negativamente sobre el rendimiento del catalizador, y el mejor resultado se obtuvo a los 600°C. Por último, no se encontró una diferencia significativa al variar el número de canales del molde. Finalmente, la conversión de CO2 obtenida fue de 70% y la selectividad hacia el metano de 99% para el monolito fabricado con los parámetros óptimos.

Este trabalho teve por objetivo o estudo dos efeitos da radiação ionizante nas propriedades de compósitos de pó de madeira em matriz de polipropileno, utilizando o titanato de bário como agente de acoplagem e o monômero reativo diacrilato de tripropileno glicol (TPDGA). Foi utilizado como fonte de radiação o acelerador de elétrons. Foram investigadas as propriedades físicas dos compostos virgens, bem como do compósito polipropileno/pó de madeira, com e sem a adição de titanato de bário e do monômero TPDGA. Os compósitos desenvolvidos foram preparados a partir do tratamento da carga, incorporando os aditivos ao reforço pó de madeira, seguindo-se a fusão do polipropileno e a mistura dos materiais do compósito na calandra. Posteriormente foram moldados corposde- prova por injeção para serem irradiados e utilizados nos ensaios mecânicos e térmicos. Foram determinadas as propriedades mecânicas dos compostos desenvolvidos (tração, dureza, impacto e índice de fluidez), bem como as propriedades térmicas (HDT e Vicat). As composições investigadas foram polipropileno/pó de madeira, polipropileno/pó de madeira com titanato de bário, polipropileno/pó de madeira com titanato de bário e TPDGA, utilizando concentrações de 10%, 15% e 20% de pó de madeira no polipropileno. As amostras foram separadas em grupos para serem irradiadas com doses de 10kGy e 20kGy nas amostras do ensaio de tração além dessas doses foram utilizadas doses de 15kGy e 25kGy para ser observado o comportamento da amostra frente ao aumento da radiação. Estas doses foram escolhidas para mostrar que com baixas doses o material compósito apresenta reticulação, o que representa uma opção viável comercialmente. Houve uma redução do índice de fluidez para os compostos contendo pó de madeira, sendo esta redução mais efetiva na presença de TiBa. O tratamento superficial utilizando o monômero TPDGA influenciou nas amostras dos compósitos, pois este agiu como plastificante tornando as amostras mais fáceis de processar aumentando a mobilidade entre as macromoléculas, diminuindo assim a viscosidade e aumentando o índice de fluidez tanto nas amostras irradiadas como as não irradiadas. Os resultados obtidos para ensaio de resistência à tração indicam um acréscimo da propriedade, o aumento ocorreu tanto nas amostras WF/PP quanto nas amostras com TiBa e TPDGA, devido à formação de ligações cruzadas (reticulação) em decorrência da radiação. A incorporação de pó de madeira no polipropileno resultou na diminuição da resistência ao impacto. O decréscimo desta propriedade pode ter acontecido devido à presença de reforço pó de madeira que pode atuar como concentrador de tensão e como conseqüência a redução de resistência ao impacto. Houve um acréscimo na dureza dos compósitos contendo pó de madeira. O acréscimo na dureza foi significativo nos compósitos WF/PP que não foram irradiados. O acréscimo se deu principalmente nas composições de 20%WF/PP, isso porque quanto maior a quantidade de carga maior o módulo de dureza. Nas amostras irradiadas a dureza aumentou devido à oxidação da madeira frente à radiação. Observou-se que em alguns casos o aumento na dose de radiação não influenciou significativamente na variação da temperatura de deflexão térmica dos compósitos indicando que houve reticulação entre as moléculas promovido pelo TPDGA, e uma melhoria na adesão entre interfaces promovido pelo titanato. No ensaio de temperatura de amolecimento Vicat os resultados apresentados foram muito próximos ao PP puro, como os resultados não mostraram diferenças significativas, pode-se considerar a temperatura dos compósitos a mesma do PP puro. A radiação ionizante interagiu no material compósito reticulando o PP e oxidando a madeira, observando-se assim um acréscimo em algumas propriedades e o decréscimo em outras. / The purpose of this work was to study the effects of ionizing radiation on the properties of wood flour composites in polypropylene matrix, using barium titanate as a coupling agent and the reactive monomer tripropylene glycol diacrylate (TPDGA). An electron accelerator was used in the study as the radiation source. The physical properties of virgin compounds and of the polypropylene/wood flour composite, with and without barium titanate and TPDGA addition, were investigated. The composites were developed from the load treatment, which first consisted of incorporating additives to the wood flour reinforcement and after that, the fusion process of polypropylene and composite mixing in a \"calander\". Subsequently, the samples to be irradiated and submitted to thermal and mechanical assays were molded by injection. The mechanical properties (hardness, impact resistance and molten fluidity index (MFI)), as well as the thermal properties (HDT and Vicat) of the composites were determined. The investigated compositions consisted of polypropylene/wood flour, polypropylene/wood flour with barium titanate and polypropylene/wood flour with barium titanate and TPDGA, using different wood flour concentrations of 10%, 15% and 20% in the polypropylene matrix. The samples were separated in groups and irradiated to doses of 10kGy and 20kGy in the samples of the essays of traction. Besides these doses, it was also used doses of 15kGy and 25kGy to be observed the behavior of the sample of the sample due to the increase of the radiation. These doses were chosed to show that with low doses the composite material presents reticulation, what represents a viable commercial option. There was a reduction of the flow rate for the composites containing wood flour, being this reduction more effective in the presence of TiBa. The superficial treatment using TPDGA monomer influence in the composite samples because it acted as a plastic additive becoming the sample easier to be processed, increasing the mobility among the macromolecules, so that decreasing the viscosity and increasing the flow rate. The results obtained from the essay of the resistance to traction showed an addition of the property. The increase occurred both in the samples with no additives. The radiation modified the composite material occurring the formation of crosslinkings. The incorporation of wood flour to the propylene resulted to the decrease of the resistance to the impact. The decrease of this property can be occurred because of the presence of wood flour can act as a tension concentrator, and consequently, reduces the impact strength. There was an addition in the hardness of the composites which had wood flour. The addition in the hardness was meaningful to the composites WF/PP, that because the bigger the amount of load, the bigger the module of hardness. In the irradiated samples, the hardness increase due to the wood oxidation, face to the radiation. It was observed that in some cases the increase in the radiation dose, did not influenced meaningfully in the variation of the temperature of thermal deflection of the composites indicating that there was crosslinking among the molecules promoted by TPDGA, and an improvement in the adhesion among interfaces promoted by the titanate. In the essay of temperature of softening Vicat, results presented were quite closed to pure PP and the results were not meaningful, the temperature of the composites can be considered the same of the pure PP. The ionizing radiation interacted in the composite material crosslinking the PP and oxidating the wood, what shows an increasement in some proprieties and decreasement in others.

Este trabalho teve por objetivo o estudo dos efeitos da radiação ionizante nas propriedades de compósitos de pó de madeira em matriz de polipropileno, utilizando o titanato de bário como agente de acoplagem e o monômero reativo diacrilato de tripropileno glicol (TPDGA). Foi utilizado como fonte de radiação o acelerador de elétrons. Foram investigadas as propriedades físicas dos compostos virgens, bem como do compósito polipropileno/pó de madeira, com e sem a adição de titanato de bário e do monômero TPDGA. Os compósitos desenvolvidos foram preparados a partir do tratamento da carga, incorporando os aditivos ao reforço pó de madeira, seguindo-se a fusão do polipropileno e a mistura dos materiais do compósito na calandra. Posteriormente foram moldados corposde- prova por injeção para serem irradiados e utilizados nos ensaios mecânicos e térmicos. Foram determinadas as propriedades mecânicas dos compostos desenvolvidos (tração, dureza, impacto e índice de fluidez), bem como as propriedades térmicas (HDT e Vicat). As composições investigadas foram polipropileno/pó de madeira, polipropileno/pó de madeira com titanato de bário, polipropileno/pó de madeira com titanato de bário e TPDGA, utilizando concentrações de 10%, 15% e 20% de pó de madeira no polipropileno. As amostras foram separadas em grupos para serem irradiadas com doses de 10kGy e 20kGy nas amostras do ensaio de tração além dessas doses foram utilizadas doses de 15kGy e 25kGy para ser observado o comportamento da amostra frente ao aumento da radiação. Estas doses foram escolhidas para mostrar que com baixas doses o material compósito apresenta reticulação, o que representa uma opção viável comercialmente. Houve uma redução do índice de fluidez para os compostos contendo pó de madeira, sendo esta redução mais efetiva na presença de TiBa. O tratamento superficial utilizando o monômero TPDGA influenciou nas amostras dos compósitos, pois este agiu como plastificante tornando as amostras mais fáceis de processar aumentando a mobilidade entre as macromoléculas, diminuindo assim a viscosidade e aumentando o índice de fluidez tanto nas amostras irradiadas como as não irradiadas. Os resultados obtidos para ensaio de resistência à tração indicam um acréscimo da propriedade, o aumento ocorreu tanto nas amostras WF/PP quanto nas amostras com TiBa e TPDGA, devido à formação de ligações cruzadas (reticulação) em decorrência da radiação. A incorporação de pó de madeira no polipropileno resultou na diminuição da resistência ao impacto. O decréscimo desta propriedade pode ter acontecido devido à presença de reforço pó de madeira que pode atuar como concentrador de tensão e como conseqüência a redução de resistência ao impacto. Houve um acréscimo na dureza dos compósitos contendo pó de madeira. O acréscimo na dureza foi significativo nos compósitos WF/PP que não foram irradiados. O acréscimo se deu principalmente nas composições de 20%WF/PP, isso porque quanto maior a quantidade de carga maior o módulo de dureza. Nas amostras irradiadas a dureza aumentou devido à oxidação da madeira frente à radiação. Observou-se que em alguns casos o aumento na dose de radiação não influenciou significativamente na variação da temperatura de deflexão térmica dos compósitos indicando que houve reticulação entre as moléculas promovido pelo TPDGA, e uma melhoria na adesão entre interfaces promovido pelo titanato. No ensaio de temperatura de amolecimento Vicat os resultados apresentados foram muito próximos ao PP puro, como os resultados não mostraram diferenças significativas, pode-se considerar a temperatura dos compósitos a mesma do PP puro. A radiação ionizante interagiu no material compósito reticulando o PP e oxidando a madeira, observando-se assim um acréscimo em algumas propriedades e o decréscimo em outras. / The purpose of this work was to study the effects of ionizing radiation on the properties of wood flour composites in polypropylene matrix, using barium titanate as a coupling agent and the reactive monomer tripropylene glycol diacrylate (TPDGA). An electron accelerator was used in the study as the radiation source. The physical properties of virgin compounds and of the polypropylene/wood flour composite, with and without barium titanate and TPDGA addition, were investigated. The composites were developed from the load treatment, which first consisted of incorporating additives to the wood flour reinforcement and after that, the fusion process of polypropylene and composite mixing in a \"calander\". Subsequently, the samples to be irradiated and submitted to thermal and mechanical assays were molded by injection. The mechanical properties (hardness, impact resistance and molten fluidity index (MFI)), as well as the thermal properties (HDT and Vicat) of the composites were determined. The investigated compositions consisted of polypropylene/wood flour, polypropylene/wood flour with barium titanate and polypropylene/wood flour with barium titanate and TPDGA, using different wood flour concentrations of 10%, 15% and 20% in the polypropylene matrix. The samples were separated in groups and irradiated to doses of 10kGy and 20kGy in the samples of the essays of traction. Besides these doses, it was also used doses of 15kGy and 25kGy to be observed the behavior of the sample of the sample due to the increase of the radiation. These doses were chosed to show that with low doses the composite material presents reticulation, what represents a viable commercial option. There was a reduction of the flow rate for the composites containing wood flour, being this reduction more effective in the presence of TiBa. The superficial treatment using TPDGA monomer influence in the composite samples because it acted as a plastic additive becoming the sample easier to be processed, increasing the mobility among the macromolecules, so that decreasing the viscosity and increasing the flow rate. The results obtained from the essay of the resistance to traction showed an addition of the property. The increase occurred both in the samples with no additives. The radiation modified the composite material occurring the formation of crosslinkings. The incorporation of wood flour to the propylene resulted to the decrease of the resistance to the impact. The decrease of this property can be occurred because of the presence of wood flour can act as a tension concentrator, and consequently, reduces the impact strength. There was an addition in the hardness of the composites which had wood flour. The addition in the hardness was meaningful to the composites WF/PP, that because the bigger the amount of load, the bigger the module of hardness. In the irradiated samples, the hardness increase due to the wood oxidation, face to the radiation. It was observed that in some cases the increase in the radiation dose, did not influenced meaningfully in the variation of the temperature of thermal deflection of the composites indicating that there was crosslinking among the molecules promoted by TPDGA, and an improvement in the adhesion among interfaces promoted by the titanate. In the essay of temperature of softening Vicat, results presented were quite closed to pure PP and the results were not meaningful, the temperature of the composites can be considered the same of the pure PP. The ionizing radiation interacted in the composite material crosslinking the PP and oxidating the wood, what shows an increasement in some proprieties and decreasement in others.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSHBSL.pdf: 7939777 bytes, checksum: 976f56d7228539a29f4b5cc193acd2c1 (MD5) Previous issue date: 2006-07-03 / Universidade Federal de Minas Gerais / xvii ABSTRACT In this work it is approached the preparation of ceramic powders and thin films of strontium-doped lead titanate with concentration of strontium varing from 0 to 100% mol, using a chemical method of synthesis, polymeric precursor method (Pechini). This method allows the sythesis in aqueous medium, in ambient atmosphere, using reactants easily available. In this way, the synthesis condicions were optimized in order to elimanate the formation of secondary phases. The powders ceramic treated in different temperatures under ambient atmosphere was studied by differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), micro-Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), that allowed the identification of the crystalline phases, lattice parameters and crystallite size. A phase transition from tetragonal to cubic was observed in this system as the stontium concentration increases in the (Pb1-xSrx)TiO3. A pseudo-cubic phase was observed for x=0.5, indicanting the complete solid solubility of the system. Thin films were obtained by using spin coating of the polymeric solution on Pt/Ti/SiO2/Si substrates using a rotation speed of 7600 rpm for 30 s and calcining at 600°C for 4 h. The effect of the substituint ion in the microstructure and morphology of those films was discussed through a systematic and detailed study using XRD, FTIR, micro-Raman spectroscopy, optical microscopy and atomic force microscopy (AFM); where it was verified that addition of strontium in the PT lattice resulted in decrease of avarage grain size of those films. / xvi Neste trabalho é abordada a preparação de pós cerâmicos e filmes finos de titanato de chumbo e estrôncio com concentração de estrôncio variando de 0 a 100% em mol, utilizando-se um método de síntese química, o método dos precursores poliméricos (método Pechini). Esse método permite a síntese em meio aquoso, ao ambiente, com a utilização de reagentes facilmente disponíveis. Para isto, otimizou-se as condições de síntese de modo a eliminar a presença de fases sencundárias. Os pós cerâmicos tratados termicamente em diferentes temperaturas sob atmosfera ambiente foram estudados por calorimetria diferencial exploratória (DSC), difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FTIR), espectroscopia micro-Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), que permitiram a identificação das fases cristalinas, parâmetros de rede e tamanho de cristalitos. A transição de fase tetragonal para cúbica foi observada nesse sistema com o aumento da concentração de estrôncio no (Pb1-xSrx)TiO3. A fase pseudo-cúbica foi observada para x=0,5, indicando completa a solubilidade no sistema. Filmes finos foram obtidos por spin coating por deposição da solução polimérica em substratos de Pt/Ti/SiO2/Si rotacionados a 7600 rpm por 30 s e calcinação a 600°C por 4 h. Foi discutido o efeito do íon substituinte na microestrutura e morfologia desses filmes através de um estudo sistemático e detalhado utilizando-se DRX, espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), microscopia óptica e microscopia de força atômica (AFM); onde verificou-se que a introdução de estrôncio na matriz de PT resulta em uma diminuição do tamanho médio de grãos desses filmes.