O uso de compósitos avançados em componentes de aeronaves e estruturas espaciais deve-se, principalmente, à flexibilidade de projeto, facilidade de processamento e baixa massa específica (~2 g/cm3), aliados aos valores de resistência mecânica e rigidez que atendem aos requisitos de desempenho destas estruturas em serviço. Para essa finalidade os compósitos são obtidos mediante a utilização de fibras de reforço pré-impregnados com uma matriz polimérica (pré-impregnados). A manufatura desses pré-impregnados é controlada e mantida sob sigilo por um reduzido número de empresas fornecedoras desse segmento da indústria. O presente trabalho foi elaborado com o objetivo de estabelecer uma metodologia que contribuísse, de forma sistemática, à tecnologia de fabricação e controle das matérias-primas, de processamento de pré-impregnados e da manufatura de compósitos como produto final. Para tanto, foram utilizadas formulações de uma resina epoxi do tipo diglicidi-éter do bisfenol-A (DGEBA), endurecedores tipo amina aromática (difenildiamino-sulfona e 4,4'difenildiamino-metileno) e um diluente poliglicidil éter (PGE). Fibras de carbono foram utilizadas como material de reforço. Os parâmetros cinéticos e viscosimétricos das formulações de resina epoxi/endurecedor/diluente foram determinados utilizando as técnicas de calorimetria exploratória diferencial e viscosimetria. Formulações com cinética "autocatalítica" e de "ordem n" foram observadas. Destes resultados, foram estabelecidas condições de processamento tanto para os ciclos de cura quanto para os pré-impregnados, na manufatura de compósitos unidirecionais e determinadas as propriedades dinâmico-mecânicas das formulações de resinas polimerizadas e dos compósitos.

Com o objetivo de especificar o Teste experimental de Balanço Térmico (TBT) para a Maquete Térmica, ou Termoestrutural (STM) do ITASAT-1 esse trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo para verificação, validação e refinamento do projeto de controle térmico deste programa de satélite. Os itens abordados são: aquisições de cargas térmicas preditas pelo do modelo numérico anteriormente concebido (onde, para sua utilização, é necessária uma seleção de casos críticos), a escolha de um circuito elétrico para ligação dos aquecedores, a especificação destes que cobrirão a superfície do STM, a distribuição de potencia por aquecedor sobre os painéis, a aplicações das cargas orbitais médias e transitórias, e a validação do modelo baseado na comparação das temperaturas previstas para o ambiente laboratorial (de TBT) por simulações com as temperaturas previstas para voo. Para que todas essas tarefas fossem possíveis, o modelo numérico do projeto térmico para voo foi aproveitado em grande parte. Foram excluídos alguns elementos do modelo original cujos itens físicos não farão parte do teste, previsto para ser realizado numa câmara de termovácuo, e foram adicionados os aquecedores. Essas modificações não trouxeram distorções significativas quanto à simulação dos casos críticos previstos para voo. Referindo-se à câmara, suas paredes negras e criogênicas simulam o espaço como sumidouro de calor e foram modeladas considerando-as como um cilindro com medidas internas de Ø1 x 1m e fechadas com duas tampas nas extremidades (topo e fundo). A condição de contorno foi ajustada inicialmente com uma temperatura fixa de 100K. Posteriormente foram introduzidos estudos comparativos para outra câmara com um tamanho de Ø3 x 3m. Uma variação na temperatura foi aplicada numa taxa de resfriamento das paredes de 1,0 e 1,2C por minuto para diminuição do tempo previsto para o teste. Os resultados com a câmara maior (Ø3 x 3m) ofereceram maior fidelidade ao modelo. Outras mudanças foram inseridas nas análises: nas propriedades termoópticas para oferecer outra opção para o teste, e no ajuste de valor para a condutância de contato dos aquecedores que apresentaram pouca diferença em comparação com o valor utilizado na simulação orbital para células solares. Também é apresentada no trabalho, uma sugestão de disposição física do satélite dentro da câmara e suporte para içamento. Finalmente é apresentado um perfil de teste com tempo de teste previsto para 34,7 horas, e as programações dos aquecedores as quais são apresentadas no Apêndice 2. Então, com todos esses pontos discutidos, foi possível ter uma boa visualização de previsão do arranjo para futura simulação experimental e validação do subsistema de controle térmico do projeto ITASAT-1.

Na literatura aberta existem poucos trabalhos sobre a síntese e caracterização de agentes de ligação e sua aplicação na indústria de propelentes sólidos compósitos, pois estes aditivos são considerados estratégicos nas formulações, sendo a maior parte das publicações encontrada na forma de patentes. Desta forma, tomando-se por base que a adequada caracterização dos agentes de ligação é o ponto de partida para a escolha de determinada formulação de propelente para teste e verificação do efeito nas propriedades mecânicas e balísticas desse compósito, são estudados três tipos, aziridínico, amínico e o hidantoínico, por diferentes técnicas, abrangendo as de via úmida e instrumental. Dentre as principais metodologias desenvolvidas para a caracterização e quantificação desses diferentes tipos, destacam-se nesta Tese: a) um novo método, que caracterizou, por meio de calorimetria exploratória diferencial (DSC), via úmida e espectroscopia na região do infravermelho médio (MIR), a abertura de anéis característicos de agentes aziridínicos. Este método é importante para o estudo de alterações de estrutura química, envelhecimento desses compostos e caracterização de novos agentes de ligação com dois e três anéis abertos, sintetizados com matérias primas, facilmente encontradas no mercado nacional, tal como ácido 12-hidroxiesteárico. Os produtos obtidos reagem com NCO dando um poliuretano (PU) de modo similar à resina polibutadiênica hidroxilada (PBLH); b) o acompanhamento de reação por MIR, mostrando que alterações espectrométricas ocorrem somente na reação com o formaldeído, entre três tipos de aldeídos estudados, indicando a formação do produto 1,3-bis(hidroximetil) 5,5-dimetilhidantoína, em presença de água; c) a indicação de bandas analíticas, na região do infravermelho próximo (NIR), de agentes de ligação amínicos para estudos quantitativos, visando a determinação do equivalente-grama (eq-g) do TEPA, tendo boa precisão e concordância com os dados correspondentes, citados na literatura; sendo a metodologia desenvolvida, validada por DSC e potenciometria. São calculados dados de massa molar de TEPA a partir da metodologia desenvolvida para a determinação de equivalente-grama. Tais metodologias desenvolvidas nesta Tese contribuem para uma nova linha de pesquisa na Divisão de Química (AQI), a caracterização e quantificação de agentes de ligação usados em propelentes.

O mecanismo da decomposição de nitraminas, especialmente do HMX, é complexo e depende das condições experimentais utilizadas. Além disso, com a variedade de métodos de cálculo disponíveis, os valores dos parâmetros cinéticos encontrados na literatura variam numa ampla faixa de valores. Este trabalho visa encontrar a melhor condição experimental e o melhor método de cálculo para obtenção de parâmetros cinéticos baseado na comparação de ensaios realizados com as técnicas DSC e TG nos modos isotérmicos e não-isotérmicos com ensaios de explosão térmica, "slow cookoff", realizados com corpos-de-prova de explosivo PBX contendo 80% de HMX e 20% de ligante poliuretânico na razão de aquecimento de 3C/h. As técnicas DSC e TG são boas ferramentas pois são seguras e permitem variações das condições experimentais. Foi avaliada a influência da granulometria, da quantidade de massa, da razão de aquecimento e da temperatura das isotermas. O método de cálculo mais indicado para obtenção de parâmetros cinéticos é o método isoconversional. Os ensaios de explosão térmica mostraram que a decomposição do PBX/HMX ocorre em quatro etapas. Foi observado que antes da decomposição atingir a etapa final, a reação não se auto-sustenta se a fonte de calor externa for retirada. Após um tratamento térmico até temperaturas em que ocorram degradação parcial, o tempo de indução torna-se menor e a temperatura de explosão foi 20C mais baixa. Baseado nos resultados, recomenda-se que o uso de composições PBX/HMX seja em temperaturas abaixo de 130C.

Foram estudados os processos de trefilação de duas ligas de NiTi denominadas VIM66 (martensítica) e VIM68 (austenítica) à temperatura ambiente. O forjamento rotativo e a trefilação convencional em máquina monoblocodeformando se barras de 15 mm de diâmetro até fios 2,56 mm comprovaram a viabilidade dos dois processos. Os fios de diâmetro 2,56 mm, solubilizados a 850 C por 15 minutos, foram trefilados sem recozimentos intermediários até a ruptura na máquina Instron à25, 50, 100, e 150 C. Os melhores resultados foram 8 passes para a liga VIM66 a 25 C e 11 passes para a liga VIM68 passes a 100 C resultando respectivamente em diâmetros finais de 1,476 mm (RA= 70,19 %) e 1,146 mm (RA de 81,45 %). As curvas tensão-deformação apresentavam uma única tensão de escoamento (material convencional)quando ensaiadas acima de MDe dupla tensão de escoamento (material com EMF) quando abaixo de MD. Independente da liga verificou-se que o trabalho de trefilação (wt) para pequenas deformações (1P) aumenta com o aumento da temperatura; é constante para deformações intermediárias (2P) e decresce para deformações maiores (>3P), isto é, para pequenas deformações prevalecem as características de ligas com EMF e para deformações maiores, as de um material convencional. Nas temperaturas ensaiadas, o trabalho uniforme (wu) foi no máximo de 50% do trabalho total de trefilação (wt), isto é, no máximo 50% da energia é utilizada para deformar efetivamente o material. Como resultado prático, este trabalho mostrou que para um alto grau de deformação, como no processo de trefilação, é desejável que a operação seja feita em temperaturas altas independente do estado termodinâmico da liga.

Os materiais energéticos compósitos têm tempo de vida útil dependente de vários fatores que podem reduzir esta estimativa, tais como temperatura, umidade, e a proximidade de outros produtos químicos. Em função de estes materiais serem utilizados como principal matéria prima para a fabricação de propelentes e explosivos, há uma necessidade de conhecer os processos de decomposição destes explosivos e as principais causas que podem influenciar na segurança, no manuseio e na estocagem por longos períodos sem perder as propriedades, as quais foram desenvolvidas. Com o desenvolvimento e fabricação de explosivos e propelentes pela Divisão de Sistemas de Defesa - ASD torna-se evidente a utilização de metodologias que possam ser utilizadas para validar a vida útil destes artefatos bélicos para a segurança do pessoal e das instalações. Neste trabalho foram utilizadas análises térmicas de Calorimetria Exploratória Diferencial, Termogravimetria, análise de estabilidade química a vácuo, e testes de descarga eletrostática para verificar as condições do explosivo após a maceração e cura, comparando com os testes realizados após o envelhecimento acelerado, conforme os parâmetros cinéticos obtidos pela técnica de DSC e pelos métodos de Ozawa e método de Kissinger. A energia de ativação apresentou um valor aproximado de 200 KJmol-1, com desvio patrão de 1 % para ambos os lotes, após um período de 12 e 7 anos de envelhecimento natural a 25 C e mais 25 semanas de envelhecimento acelerado a 60 C.

As blendas de polietileno de baixa densidade (LDPE) com o polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) são utilizadas comercialmente com o objetivo de melhorar as propriedades finais dos produtos e o seu processamento, minimizar custos de produção tendo, como seu principal segmento, filmes para embalagens. O LLDPE utilizado neste trabalho foi sintetizado a partir do catalisador de metaloceno (m-LLDPE) que foi projetado para oferecer melhores propriedades mecânicas em relação ao LLDPE sintetizado por catalisador Ziegler-Natta. O m-LLDPE quando comparado ao LLDPE (Ziegler-Natta) apresenta resistência ao impacto do dardo quatro vezes maior e resistência ao rasgo de duas a quatro vezes maior, menor temperatura de selagem e melhor processabilidade. O LDPE tem boa processabilidade, oferece grande estabilidade ao balão durante o processo de extrusão por sopro e apresenta boas propriedades ópticas. Este trabalho reúne a caracterização térmica, vibracional e ensaios físico-químicos e mecânicos, do LDPE, m-LLDPE e as blendas de LDPE/m-LLDPE na proporção em massa de 75/25, 50/50 e 25/75. Na caracterização térmica foram utilizadas as técnicas: termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise térmica dinâmico-mecânica (DTMA). Na caracterização vibracional utilizou-se a espectroscopia fotoacústica no infravermelho (PAS-IR) e espectroscopia Raman. Foi utilizada a técnica de difração de raios-X (WAXD) para complementação dos resultados. Nos ensaios físico-químicos e mecânicos foram avaliadas as propriedades ópticas, rasgo de Elmendorf, propriedades de tração, resistência ao impacto do dardo e resistência da termossoldagem à tração. Por estas técnicas foram avaliadas as características térmicas e estruturais dos polímeros e seu comportamento nas blendas. Pela técnica de DSC foi possível verificar a imiscibilidade destas blendas. As técnicas PAS-IR, Raman e WAXD apresentam perfis espectrais semelhantes não possibilitando distinção entre as blendas de composição diferentes. Os resultados de DSC, PAS-IR e WAXD mostraram que não ocorrem mudanças significativas no grau de cristalinidade das blendas. Os ensaios de brilho 45° e opacidade mostram as boas propriedades ópticas do LDPE e suas blendas. Os ensaios mecânicos mostram que o m-LLDPE e suas blendas apresenta boas propriedades mecânicas e boa soldabilidade. Foi possível determinar a blenda que é melhor indicada para os vários segmentos do mercado de embalagens. As blendas de LDPE/m-LLDPE mais utilizadas pela indústria são as de 25/75 ou 75/25, para diferentes tipos de aplicação. / Blends of low density polyethylene (LDPE) and linear low density polyethylene (LLDPE) are used commercially to improve the final properties of the products and their process, reduce the production cost having as their main segment packing film. The LLDPE used in this work was synthesized with the metallocene catalyst (m-LLDPE), which was projected to offer better mechanical properties in relation to the LLDPE synthesized by Ziegler-Natta catalyst. The m-LLDPE, when compared to the LLDPE (Ziegler-Natta) present dart impact strength four times stronger and the tearing resistance two to four times bigger, lower sealing temperature and good processability. The LDPE has good processability, offers great estability to the baloon during the process of blown extrusion and shows good optical properties. This work brings together the thermal and vibrational characterization, physical chemistry and mechanical tests, of the LDPE, m-LLDPE and the blends of LDPE/m-LLDPE in a 75/25, 50/50 and 25/75 parts by weight. In the thermal characterization several techniques were used: termogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analyser (DTMA). In the vibrational characterization, the photoacoustic spectroscopy (PAS-IR) and Raman spectroscopy were used. The X-ray diffraction (WAXD) was used to complete the results. The physical chemistry and mechanical tests evaluated optical properties, Elmendorf tearing, tensile strength, dart impact strength, heat sealing strength and hot tack strength. With these techniques the thermal characterization and the polymer structure were evaluated as well as the blend behaviour. Using the DSC technique it was possible to observe that the blends are immiscible. The PAS-IR, Raman and WAXD techniques present spectral profiles not allowing a distinction between the blends with different composition. The results of DSC, PAS-IR and WAXD show that significant changes of crystallization of the blends haven\' t occurred. The gloss 45° and haze show the good optical properties of the LDPE and their blends. The mechanical tests demonstrate the good mechanical properties and soldability of the m-LLDPE and their blends. It was possible to determine the blend that best fit the different segments of the packing market. The most frequently LDPE/m-LLDPE blends used by industry are the 25/75 or 75/25, for different applications.

O objetivo desta pesquisa foi analisar o potencial de produtos e subprodutos da castanha-do-brasil, focou-se primariamente em sua forma in natura, em seguida no óleo extraído desse fruto e seu respectivo subproduto convertido em farinha. Inicialmente apresenta-se uma breve revisão de literatura vislumbrando aspectos relevantes a investigações, com respeito aos potenciais dessas oleaginosas. Em seguida foca-se a avaliação microbiológica, de micotoxinas e a caracterização em macro e micronutrientes dessa amêndoa. Após isso, apresenta-se um estudo sobre as formas de extrações lipídicas, avaliando as características físico-químicas, colorimétricas e perfis de ácidos graxos dos óleos obtidos, analisando seu comportamento térmico, sua estabilidade oxidativa e o perfil espectroscópico, correlacionando as diferenças impostas ao material de acordo com o método de extração. Posteriormente, aborda-se o estudo do subproduto da extração lipídica e sua transformação em farinha, por meio de análises de composição física; físico-químicas; propriedades funcionais e tecnológicas; análises de minerais e a composição em aminoácidos. O estudo inicial confirmou a potencialidade da castanha-do-brasil nos mais diversos segmentos industriais e suas inúmeras possibilidades de pesquisas. Os dados relacionados à composição desse fruto coadunam com as pesquisas que relatam sua alta qualidade nutricional e funcional. Com relação à extração lipídica foi possível observar que a forma de extração com utilização de fluido supercrítico com dióxido de carbono (CO2) apresentou o melhor rendimento e manutenção da qualidade do material extraído. As comparações dos eventos termogravimétricos e diferenciais em diferentes atmosferas mostraram maior estabilidade térmica nos óleos extraídos com fluidos supercríticos (CO2). A avaliação acelerada da estabilidade oxidativa dos óleos via análise por Rancimat em comparação com o DSC evidenciam diferenças entre aos métodos de avaliação e entre as formas de extração dos óleos. A avaliação do subproduto pós-extração lipídica apresentou elevada qualidade nutricional e funcional, com destaque para o seu teor protéico e alta qualidade em aminoácidos sulfurados e de cadeia ramificada. Os resultados mostram o elevado potencial com base nas análises apresentadas dos produtos e subprodutos da castanha-do-brasil. / The objective of this research was to investigate the potential of products and by-products of Brazil nut focusing primarily on the in natura fruit, followed by the oil extracted from this fruit and the resulting by-product that is converted into flour. Firstly, a brief literature review of published relevant information on the potential of this oilseed is presented. Next, the microbiological evaluation for the presence of mycotoxins and the characterization of macro- and micronutrients of this kernel are performed. Then, a study on lipid extractions is presented evaluating the physicochemical and colorimetric characteristics and the fatty acid profiles of the oils obtained analyzing their thermal behavior, oxidative stability, and spectroscopic profile and correlating the differences in the materials according to the method of extraction. Lastly, the by-product obtained from the lipid extraction and processing into flour is evaluated through the analysis of physical composition and physicochemical, functional, and technological properties as well as the analysis of minerals and amino acid composition. The preliminary study confirmed the potential use of Brazil nut in many different industries and its many possibilities for research. The data obtained from the analysis of this fruit composition are consistent with those of studies reporting its high nutritional and functional quality. With regard to the extraction of lipids, it was observed that the extraction with supercritical carbon dioxide (CO2) showed the best performance maintaining the quality of the extracted material. The comparison of the thermogravimetric and differential events under different atmospheres showed higher thermal stability for the oils extracted with supercritical fluids (CO2). The evaluation of the accelerated oxidative stability of the oils by Rancimat analysis compared to DSC showed differences between the methods of evaluation and different types of oil extraction. The evaluation of the by-product obtained after the lipid extraction revealed high nutritional and functional quality, especially its high protein content and high levels of sulfur and branched chain amino acids. The results show the high potential of Brazil nut based on the analyses of its products and by-products.

Este trabalho propõe estudos sobre a caracterização do comportamento térmico dos aminoglicosídeos estreptomicina e tobramicina, que são antibióticos bactericidas, utilizados no combate a microorganismos patogênicos, que agem interrompendo a síntese de proteínas. Após a caracterização espectroscópica dos analitos, foram realizadas medidas termogravimétricas, em atmosfera de ar e nitrogênio, que possibilitaram a determinação da estabilidade térmica do fármaco e o reconhecimento das etapas de decomposição. A calorimetria exploratória diferencial forneceu informações a respeito de processos físicos com variação de entalpia. Os gases envolvidos foram analisados usando termogravimetria acoplada à espectroscopia vibracional na região do infravermelho (TG-FTIR), possibilitando a proposta de um mecanismo para sua decomposição térmica. Intermediários de decomposição térmica foram caracterizados por CG-MS e o conjunto de todas essas informações forneceu um possível mecanismo para o comportamento térmico dessas drogas. Também foi sintetizado, caracterizado e analisado por TG, DSC e TG-FTIR, o complexo de tobramicina com o íon Cu+2. / A study regarding the thermal behavior characterization of the aminoglycosides streptomycin and tobramycin which are bactericidal antibiotics is presented. These antibiotics are widely against pathogenic microorganisms and act by interrupting the synthesis of proteins. Thermogravimetric measurements were performed under air and nitrogen conditions. To evaluate thermal stability of the drugs and their decomposition steps. A differential scanning calorimetry provided information on physical processes with enthalpy change. Evolved gas analysis was performed using thermogravimetry coupled to infrared spectroscopy (TG-FTIR), and was used to characterize the gases released during the thermal heating of the samples. Decomposition intermediates were characterized by CG-MS and the set of all these resultsallowed the proposition of a mechanism for the thermal behavior of drugs. The complex of tobramycin with the Cu+2 ion was also synthesized, characterized and analyzed by TG, DSC and TG-FTIR.

Este trabalho teve por objetivo caracterizar polissacarídeos não amiláceos (PNAs) extraídos de bananas no início da senescência, por meio de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e isotermas de sorção de vapor, para construir o diagrama de estado e consequentemente selecionar as melhores condições de uso e armazenamento do produto. Os PNAs foram obtidos de purê de bananas maduras. Os açúcares foram extraídos usando etanol, resultando em uma fração insolúvel rica em PNAs. Esse processo foi feito em seis condições diferentes: duas temperaturas (25 °C e 65 °C) e três tempos de extração (30 min, 60 min e 90 min). Para comparação, realizaram-se testes também com ácido poligalacturônico (APG) e arabinoxilano (AX), PNAs presentes nas bananas, adquiridos puros. Após a extração, a análise térmica foi feita em cadinhos de alumínio, sob atmosfera de nitrogênio. As amostras foram resfriadas até - 60 °C, então aquecidas até 90 °C, a 5 °C/min. As isotermas de sorção foram obtidas usando o método DVS (do inglês Dynamic Vapor Sorption), à temperatura ambiente, de aw = 0,10 até aw = 0,95, com passo de aw de 0,1, tolerância de 0,05 % na mudança de massa (weight trigger), e timeout de 24 h. As amostras com baixos conteúdos de umidade não apresentaram picos de cristalização, mas transições vítreas foram detectadas. Para construir os diagramas de estado e delimitar suas regiões, ajustaram-se os dados aos modelos de Gordon-Taylor, para transição vítrea, e de Chen, para o início da fusão. As isotermas de sorção apresentaram formatos correspondentes ao tipo III. As umidades de monocamada calculadas pelo modelo de GAB ficaram entre 6 g/ 100 g e 16 g/ 100 g de amostra em base seca. A vida de prateleira, a 25 °C em embalagem de polietileno contendo 1 kg de PNAs foi estimada entre 175 e 299 dias. / The aim of this work was to characterize non starch polysaccharides (NSP) obtained from overripe bananas, using differential scanning calorimetry (DSC), and vapor sorption isotherms, in order to build a state diagram, and select the best usage and storage conditions. NSP samples were obtained using overripe bananas puree. The sugars were extracted using ethanol, resulting in an insoluble, NSP-rich fraction. This process was carried out under six different combinations of temperature (25 °C or 65 °C) and extraction time (30, 60 or 90 min). For comparison, pure arabinoxylan (AX) and galacturonic acid (APG) samples, which are NSP components of banana, were also analysed. After the extraction, thermal analysis was carried out in aluminium pans, under nitrogen atmosphere. Samples were cooled up to -60 °C, then heated up to 90 °C, at a 5 °C/min rate. Sorption isotherms were obtained by Dynamic Vapor Sorption (DVS) method, at room temperature, from aw = 0,10 to aw = 0,95, with an aw step of 0,1, a weight trigger of, 0,05 %, and a 24-hour timeout. The samples with low moisture contents showed no crystallization peaks, but glass transitions occurred. To build state diagrams and mark their zones, Gordon- Taylor and Chen models were, respectively, adjusted to glass transition and fusion onset data. The sorption isotherms had type III formats. The monolayer moistures calculated using the GAB model were between 6 g/ 100 g sample and 16 g/ 100g sample (dry basis). The shelf life, at 25 °C in polyethylene bags containing 1 kg of NSP, was estimated between 175 and 299 days.