Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-14T18:14:57Z No. of bitstreams: 1 DissLL.pdf: 5592723 bytes, checksum: c5744bd4292b99c4b6727f7625773835 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:54:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLL.pdf: 5592723 bytes, checksum: c5744bd4292b99c4b6727f7625773835 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:54:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLL.pdf: 5592723 bytes, checksum: c5744bd4292b99c4b6727f7625773835 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T13:54:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLL.pdf: 5592723 bytes, checksum: c5744bd4292b99c4b6727f7625773835 (MD5) Previous issue date: 2016-06-09 / Não recebi financiamento / Aramid fibers are very known by their excellent combination of tensile strength and elastic modulus with low density. On the other hand, aramids do not melt which difficult the recycling process. This property is an important issue for many companies that work with these materials since thousands of tons of aramid fibers are produced each year and there are just a few reutilization alternatives. This project evaluated a new alternative to reuse aramid fibers from industrial waste as mechanical reinforcement for polyamide 6,6. Another important characteristic of these fibers is the low interaction with polymeric matrices due to its intrinsic molecular stability and to finishing products that facilitates the spinning and weaving processes. In order to remove the finishing, the fibers were washed with methanol and hexane, but the hexane washed fibers showed better results. Surface treatments with NaOH solutions were also evaluated. It was reported in XPS results that NaOH solution hydrolyzed the fiber’s surface. However, conditions with higher NaOH concentration were too aggressive to the fiber’s mechanical properties. For this reason, it was selected two procedures: 2% NaOH at 30 minutes of exposure and 6% NaOH at 45 minutes of exposure. The composites were produced with two different fiber’s weight concentration, 5 and 10%. The results have shown that the surface treatment impacted the interfacial adhesion, but there was no increase on the composite’s mechanical properties due to the fiber’s mechanical damage caused by the treatment. The addition of 5% of fibers did not increase the mechanical properties probably due to the fact that 5% is near to the fiber’s critical volume for this composite. The composites with 10% of fibers showed better results and revealed a great potential for this reuse alternative for para-aramid fibers. / Fibras de aramida são conhecidas devido as suas excelentes propriedades de resistência à tração e módulo elástico aliados à baixa densidade; entretanto, este polímero não funde, inviabilizando a sua reciclagem mecânica. Tendo em vista a importância e potencialidade de tais fibras, este projeto avaliou a viabilidade técnica em reutilizá-las como reforço mecânico de poliamida 6,6. Ao mesmo tempo, as fibras de para-aramida possuem como característica baixa interação com matrizes poliméricas, tanto por sua intrínseca estabilidade molecular quanto por possíveis revestimentos que facilitam os processos de fiação e tecelagem. Para eliminar esses revestimentos, foram realizados procedimentos de lavagem com metanol e hexano, sendo o hexano apresentou maiores interferências na superfície das fibras, e foi escolhido para a produção dos compósitos. Com o intuito de aumentar a interação química entre fibra e matriz, foram realizados procedimentos de tratamento químico superficial com soluções de hidróxido de sódio (NaOH). Os resultados de XPS indicaram que a superfície da fibra foi hidrolisada, sendo que as condições de tratamento com maiores concentrações de NaOH se mostraram mais agressivas às propriedades mecânicas das fibras. Por este motivo, foram selecionados dois procedimentos de tratamento químico para a modificação das fibras e produção dos compósitos: 2% NaOH e 30 minutos de exposição e 6% NaOH e 45 minutos de exposição. Foram produzidos compósitos com 5 e 10% em massa de fibras de para-aramida. Os resultados obtidos indicaram que a lavagem não alterou a adesão interfacial e nem as propriedades mecânicas. Por outro lado, os tratamentos químicos alteraram a adesão interacial, porém não demonstraram melhorias nas propriedades mecânicas dos compósitos, justificadas pelo efeitos deletérios do tratamento químico nas propriedades mecânicas das fibras. Em termos gerais, observou-se pouca influência na adição de 5% de fibra, enquanto que os compósitos com 10% de fibra apresentaram melhores resultados. Sendo assim, o presente estudo demonstrou que há potencial para esta via de reutilização das fibras de para-aramida.

Poli(p-fenileno de tereftalamida) (PPTA), usualmente chamado de aramida, é uma fibra polimérica de baixa densidade que possui alta rigidez e resistência à tração, assim como excelente estabilidade térmica e química. Essa fibra é utilizada como reforço em materiais compósitos utilizados nas indústrias aeroespacial e automobilística, em artefatos de proteção balística e de proteção ao corte. No entanto, sua aplicação como reforço em materiais compósitos está limitada por sua baixa afinidade interfacial com matrizes poliméricas, devido a sua superfície lisa e relativamente inerte. Para superar esta desvantagem, diversos tratamentos foram desenvolvidos para modificar a superfície da aramida. Contudo, realizar essa modificação sem diminuir a resistência mecânica da fibra é um grande desafio, assim como desenvolver um método industrialmente viável. Líquidos iônicos (LI) apresentam-se como uma alternativa promissora para a compatibilização da aramida com matrizes poliméricas, devido à possibilidade de ajuste de suas propriedades com a escolha de ânions e cátions específicos. Dessa forma, o objetivo deste estudo é investigar a influência de diferentes LI nas propriedades adesivas entre Kevlar e uma resina epoxídica. Para tanto, as fibras foram submetidas a soluções de etanol e LI imidazólicos (cloreto de 1-n-butil-3-metilimidazólio, cloreto de 1-carboximetil-3-metilimidazólio, metanossulfonato de 1-trietilenoglicol monometil éter-3-metilimidazólio e metanossulfonato de 1-n-butil-3-metilimidazólio) e analisadas por espectroscopia do infravermelho, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. A resistência mecânica das fibras foi investigada por teste de tração e a interface foi caracterizada em termos de molhabilidade e adesão pelos testes de ângulo de contato e pull-out. Os resultados mostraram um aumento na molhabilidade e na adesão nas fibras tratadas com cloreto de 1- n-butil-3-metilimidazólico, metanossulfonato de 1-trietilenoglicol monometil éter-3- metilimidazólio e metanossulfonato de 1-n-butil-3-metilimidazólio. Dois compósitos laminados foram fabricados com os tecidos comercial e tratado com metanossulfonato de 1- trietilenoglicol monometil éter-3-metilimidazólio. Suas propriedades mecânicas foram aferidas por ensaios de tração e short beam. O compósito feito com o tecido tratado apresentou maior resistência mecânica, módulo e tensão de cisalhamento interlaminar. / Poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA), known as aramid, is a low density polymeric fiber that has high rigidity and exceptional tensile strength, as well as excellent thermal and chemical stability. It is used as reinforcement in composite materials in the aerospace and automobile industry and in ballistic and stab-resistant articles. However, its inferior interfacial affinity towards polymeric matrices due to its smooth surface hampers its use in composite materials, preventing full achievement of its potential as reinforcement. To overcome this drawback, various treatments have been applied to modify the aramid surface. Nevertheless it is a great challenge to introduce this modification without diminishing the fiber mechanical properties and to develop an industrially feasible process. Ionic liquids (IL) might be an alternative as compatibilizer in polymeric matrices reinforced with aramid fibers because of their unique set of physical-chemical properties that can be finely tuned by their chemical structures. Hence, the objective of this study is to investigate the influence of different IL on the adhesive properties between Kevlar and epoxy resin. Kevlar fibers were submitted to solutions of ethanol and imidazolium IL (1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1- carboxymethyl-3-methylimidazolium chloride, 1-n-hexadecyl-3-methylimidazolium chloride, 1- triethyleneglycol monomethyl ether-3-methylimidazolium methanesulfonate and 1-n-butyl-3- methylimidazolium methanesulfonate) and then analyzed by infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The mechanical strength of the fibers was analyzed by tensile strength tests and the interface was characterized by contact angle measurements and pull-out tests. There was an increase in wettability and adhesion of the fibers treated with 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-triethyleneglycol monomethyl ether-3-methylimidazolium methanesulfonate and 1-n-butyl-3- methylimidazolium methanesulfonate. Two laminated composites were manufactured with commercial and 1-triethyleneglycol monomethyl ether-3-methylimidazolium methanesulfonate treated fabrics and their mechanical properties were measured with tensile strength and short beam test. The composite made with treated fabrics presented higher mechanical resistance, modulus and interfacial shear strength.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseHBL_DISSERT_PARCIAL.pdf: 2505963 bytes, checksum: 1b82ec8a8147b2b7e13d0af6880855f0 (MD5) Previous issue date: 2012-05-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Materials denominated technical textiles can be defined as structures designed and developed with function to fulfill specific functional requirements of various industrial sectors as are the cases of the automotive and aerospace industries. In this aspect the technical textiles are distinguished from conventional textile materials, in which the aesthetic and of comfort needs are of primordial importance. Based on these considerations, the subject of this dissertation was established having as its main focus the study of development of textile structures from aramid and glass fibers and acting in order to develop the manufacture of composite materials that combine properties of two different structures, manufactured in an identical operation, where each structure contributes to improving the properties of the resulting composite material. Therefore were created in laboratory scale, textile structures with low weight and different composition: aramid (100%), glass (100%) and aramid /glass (65/35%), in order to use them as a reinforcing element in composite materials with polyester matrix. These composites were tested in tension and its fracture surface, evaluated by MEV. Based on the analysis of mechanical properties of the developed composites, the efficiency of the structures prepared as reinforcing element were testified by reason of that the resistance values of the composites are far superior to the polyester matrix. It was also observed that hybridization in tissue structure was efficient, since the best results obtained were for hybrid composites, where strength to the rupture was similar to the steel 1020, reaching values on the order of 340 MPa / Os materiais denominados t?xteis t?cnicos podem ser definidos como estruturas projetadas e desenvolvidas com a fun??o de atender a requisitos funcionais espec?ficos de diversos setores da ind?stria, caso da ind?stria automotiva e aeroespacial. Nesse aspecto, distinguem-se dos materiais t?xteis convencionais, nos quais as necessidades est?ticas e de conforto t?m import?ncia primordial. Com base nessas considera??es, o tema dessa disserta??o foi estabelecido tendo como enfoque principal o estudo do desenvolvimento de estruturas t?xteis a partir de fibras de aramida e de vidro, atuando no sentido de elaborar a fabrica??o de materiais comp?sitos que combinem propriedades de duas estruturas diferentes, fabricadas em uma mesma opera??o, onde cada estrutura contribui para melhoria das propriedades do material comp?sito resultante. Para tanto foram desenvolvidas em escala laboratorial estruturas t?xteis de baixa gramatura e composi??o diferenciada de aramida (100%), vidro (100%) e aramida/vidro (65/35%) para utiliza??o como elemento refor?ante em comp?sitos com matriz de poli?ster. Os comp?sitos produzidos foram ensaiados em tra??o e sua superf?cie de fratura avaliada por MEV. Com base nas analises das propriedades mec?nicas dos comp?sitos desenvolvidos, observou-se a efici?ncia das estruturas ou elaboradas como elemento refor?ante tendo em vista que os valores de resist?ncia dos comp?sitos foram muito superiores ? matriz de poli?ster. Tamb?m foi observado que a hibridiza??o na estrutura dos tecidos foi eficiente, uma vez que os melhores resultados obtidos foram para os comp?sitos h?bridos, onde a resist?ncia na ruptura foi semelhante ? do a?o 1020, atingindo valores na ordem de 340 MPa

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlanJLM_DISSERT.pdf: 1835050 bytes, checksum: 47bf4fbd76665d11995bd7eb5bd3522a (MD5) Previous issue date: 2013-07-23 / Materials known as technical textiles can be defined as structures designed and developed to meet specific functional requirements of various industry sectors, which is the case in automotive and aerospace industries, and other specific applications. Therefore, the purpose of this work presents the development and manufacture of polymer composite with isophthalic polyester resin. The reinforcement of the composite structure is a technical textile fabric made from high performance fibers, aramid (Kevlar 49) and glass fiber E. The fabrics are manufactured by the same method, with the aim of improving the tensile strength of the resulting polymer composite material. The fabrics, we developed some low grammage technical textile structures in laboratory scale and differentiated-composition type aramid (100%), hybrid 1 aramid fiber / glass (65/35%) and hybrid 2 aramid fiber / glass (85/15% ) for use as a reinforcing element in composite materials with unsaturated isophthalic polyester matrix. The polymer composites produced were tested in uniaxial tensile fracture surface and it?s evaluated by SEM. The purpose of this work characterize the performance of polymer composites prepared, identifying changes and based on resistance to strain corresponding to the mechanical behavior. The objectives are to verify the capability of using this reinforcement structure, along with the use of high performance fibers and resin in terms of workability and mechanical strength; verify the adherence of the fiber to the matrix and the fracture surface by electron microscopy scanning and determination of tensile strength by tensile test. The results indicate that, in a comparative study to the response of uniaxial tensile test for tensile strength of the composites and the efficiency of the low percentage of reinforcement element, being a technical textile fabric structure that features characteristic of lightness and low weight added in polymer composites / Os materiais denominados de tecidos t?cnicos podem ser definidos como estruturas projetadas e desenvolvidas com a fun??o de atender a requisitos funcionais espec?ficos de diversos setores da ind?stria com aplica??es espec?ficas. Nesse sentido, este trabalho apresenta o desenvolvimento e a fabrica??o de comp?sito polim?rico com resina poli?ster isoft?lico. O refor?o do comp?sito ? uma estrutura de tecido t?xtil t?cnico confeccionado com fibras de alto desempenho de aramida (Kevlar 49) e fibra de vidro E. Os tecidos s?o fabricados pelo mesmo m?todo, com o objetivo do aprimorar a resist?ncia a tra??o do material comp?sito polim?rico resultante. Os tecidos, foram desenvolvidos em escala laboratorial com baixa gramatura e composi??o diferenciada de aramida (100%), h?brido 1 fibra de aramida/vidro (65/35%) e h?brido 2 fibra de aramida/vidro (85/15%) para utiliza??o como elemento refor?ante em comp?sitos com matriz de poli?ster insaturada isoft?lico. Os comp?sitos polim?ricos produzidos foram ensaiados em tra??o uniaxial e sua superf?cie de fratura avaliada por MEV. A proposta do trabalho ? caracterizar o desempenho dos comp?sitos polim?ricos elaborados, identificando as altera??es e baseando-se na resist?ncia ao ensaio de tra??o correspondente a comportamento mec?nico. Os objetivos s?o verificar a potencialidade da utiliza??o desta estrutura de refor?o, juntamente com a utiliza??o das fibras de alto desempenho e a resina, em termos de trabalhabilidade e resist?ncia mec?nica; verificar a ader?ncia da fibra ? matriz e a superf?cie de fratura atrav?s de microscopia eletr?nica de varredura e determina??o de resist?ncia ? ruptura por ensaio de tra??o. Os resultados indicam que, em um estudo comparativo para a resposta dos ensaios mec?nicos de tra??o uniaxial h? resist?ncia ? ruptura dos comp?sitos e a efici?ncia da baixa porcentagem do elemento de refor?o, sendo uma estrutura de tecido t?xtil t?cnico que apresenta caracter?stica de leveza e baixa gramatura adicionada nos comp?sitos polim?ricos

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-02T12:49:23Z No. of bitstreams: 1 PoincyanaSonalyBessaDeHolanda_DISSERT.pdf: 3471213 bytes, checksum: d12fe151d13d0d2fef6e1270f2c6bfbb (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-04-04T15:16:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PoincyanaSonalyBessaDeHolanda_DISSERT.pdf: 3471213 bytes, checksum: d12fe151d13d0d2fef6e1270f2c6bfbb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T15:16:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PoincyanaSonalyBessaDeHolanda_DISSERT.pdf: 3471213 bytes, checksum: d12fe151d13d0d2fef6e1270f2c6bfbb (MD5) Previous issue date: 2017-11-30 / O Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / O estudo proposto abordar? a an?lise mec?nica, morfol?gica e tintorial de fios e tecidos de malha (estrutura Jersey) produzidos com a fibra de meta-aramida. Inicialmente fios fiados de meta-aramida foram caracterizados atrav?s da an?lise de t?tulo, tor??o e tra??o. Em seguida uma estrutura de malha jersey foi desenvolvida em um tear circular com o intuito de realizar o tingimento deste material com diferentes classes de corantes. Devido a grande dificuldade para se tingir a fibra de meta-aramida, foi proposto um pr?-tratamento com o polieletr?lito cloreto de poli (dialil dimetil am?nio) PDDACL. Posteriormente as amostras antes e ap?s funcionaliza??o e tingimento, foram caracterizadas por meio de ensaios mec?nicos (tra??o, alongamento, fric??o, pilling) e f?sico-qu?micos (an?lise termogravim?trica, calorimetria diferencial de varredura, ?ngulo de contato, espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier), complementados por microscopia eletr?nica de varredura. Os tingimentos foram realizados com corantes ?cido, disperso e b?sico em temperaturas 110/120/130?C. Sendo a classe do corante ?cido, utilizada para o planejamento experimental 3?, a fim de se otimizar o processo de tingimento para a obten??o de elevados valores de for?a color?stica. Os efeitos qu?micos da funcionaliza??o da meta-aramida com PDDACL contribu?ram para os melhores resultados obtidos nos valores de for?a color?stica, alcan?ando K/S de 80,38 no ponto ?timo ? 50min, 70?C e com uma concentra??o de 5% spm de PDDACL. As propriedades mec?nicas dos substratos tratados com PDDACL e tintos n?o foram alteradas. Todavia, foi observada uma diminui??o na forma??o de pilling, aumento na hidrofobicidade e uma melhor uniformidade do tingimento nas amostras previamente tratadas. A fibra de meta-aramida degradou a temperaturas superiores a 500?C, e quanto as an?lises de FTIR n?o foi poss?vel identificar novas bandas al?m das presentes no espectro obtido da amostra in Natura, mesmo ap?s a funcionaliza??o. Com rela??o a solidez ? lavagem observou-se uma queda nos valores de K/S, de aproximadamente 3 vezes, por?m a amostra funcionalizada manteve valores de for?a color?stica 2,3 vezes superiores aos valores da amostra sem funcionaliza??o. / This study deals with a mechanical, morphological and tinctorial analysis of yarns and fabrics (Jersey Knit) produced with meta-aramid fiber. Initially, meta-aramid yarns were characterized by titration, torsion and tensile analysis. Aiming to dye the yarns with different dyes, a structure of jersey knit has been developed by using a round loom. Due to the difficulty to dye the meta-aramid fiber, a pre-treatment with a polyelectrolyte poly (diallyl dimethyl ammonium chloride) (PDDACL) has been proposed. Afterwards, the samples have been characterized before and after functionalization and dyeing by mechanical (traction, elongation, friction, pilling) and physical-chemical tests (thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, contact angle, Fourier-transform infrared spectroscopy(FTIR)), complemented by scanning electron microscopy. The dyeing process has been performed with different dyestuff, such as acid dyes, reactive and basic at temperatures 110/120/130?C. In order to optimize the dyeing process by obtaining high values of color strength, the acid dye class has been used in the 3? experimental design. The chemical effects of the functionalization of meta-aramid with PDDACL contributed to the best results obtained in the color strength values reaching k/s of 80.38 at an optimum point at 50min, 70?C and with a concentration of 5% spm of PDDACL. The mechanical properties of the substrates treated and dyed with PDDACL were not altered. However, we have been observed a decrease in pilling, increase in hydrophobicity and better uniformity of dyeing. The meta-aramid fiber degraded at temperatures higher than 500 ? C, and for the FTIR analysis has been not possible to identify the presence of new bands besides those present in the spectrum obtained from the in-nature sample, even after functionalization. Regarding wash fastness, we have been observed a decrease in K/S values of approximately 3 times was observed, but the functionalized sample maintained values of Color strength 2-3 times higher than the values of the sample without functionalization.