Diante da necessidade de produzir uma vedação com maior vida útil frente as condições de descompressão explosiva de CO2 incorporou-se quantidades diferentes de MWCNT (multiwalled carbono nanotubes) curtos e longos (0,25 phr e 1 phr) e com graus de funcionalidade de grupos oxigenados variando entre 0% e 7,5% em elastômeros fluorados. A incorporação foi realizada utilizando-se o processo de mistura em cilindro aberto (Copê) e as mantas de borracha obtidas foram termoprensadas e submetidas a doses de irradiação de 5, 10 e 20 kGy em ar atmosférico. Analisaram-se os nanocompósitos e os MWCNT por análises térmicas, difrações de raios-X e micrografias. A partir dos nanocompósitos também foram confeccionados corpos de prova para ensaios mecânicos, análises dinâmico-mecânicas, ensaios de dessorção. Os resultados indicaram em geral aumento dos módulos a 100% e secante a 15% nas amostras com adição de 1 phr, mas pouca mudança da temperatura de transição vítrea foi observada, indicando pouca alteração da mobilidade das cadeias. As micrografias apontaram algumas extremidades de MWCNT soltas da matriz polimérica após o processo de preparação da amostra. Os resultados apontaram melhora na dessorção dos nanocompósitos após a incorporação dos MWCNT. / Faced with the need to produce a gasket with longer useful life against the explosive decompression conditions of CO2, it was incorporated different amounts of short and long MWCNT (0.25 phr and 1 phr) and degrees of oxygenated groups functionality ranging between 0% and 7.5% in fluorinated elastomers. The incorporation was performed using the open mill with two rolls (COPE) and rubber blankets were obtained thermopressed and subjected to radiation doses of 5, 10 and 20 kGy in air atmosphere. Nanocomposites and MWCNT were analyzed by thermal analysis, X-ray diffraction and SEM micrographs. From the nanocomposites were also prepared specimens for mechanical testing, dynamic mechanical analysis, desorption tests. The results indicated, in generally, an increase of modules to 100% and secant to 15% in the samples with the addition of 1 phr, however little change in the glass transition temperature was observed, indicating little variation of mobility of the chains. The micrographs showed some free ends of MWCNT the polymer matrix after sample preparation process. The results pointed improvement on dessorpotion of nanocomposites after the incorporation of MWCNT.

Este estudo avaliou a dureza Shore A, alteração de cor, recuperação elástica e resistência ao rasgamento de um silicone experimental (Ortho Pauher - O), quando comparado a um silicone usado em reabilitações faciais (MDX 4-4210 - MDX), quando submetidos à pigmentação e envelhecimento e ainda, analisou a micro estrutura desses materiais. Para análise da alteração de cor e dureza foram obtidos 160 espécimes circulares (80/material); para os ensaios de recuperação elástica foram obtidos 200 espécimes cilíndricos (100/material) e para o ensaio de resistência ao rasgamento, foram confeccionados 200 espécimes em forma de calça (100/material). Metade dos espécimes recebeu pigmentação intrínseca e a outra metade, pigmentação intrínseca e extrínseca, por meio da adição de pó de maquiagem. Em seguida, foram distribuídos aleatoriamente em três grupos de envelhecimento: 1 termociclagem (T), 2 - luz ultravioleta (UV) e 3 - luz natural (LN). O envelhecimento simulou um período de uso de um ano. Como controle (C), os espécimes foram mantidos em um recipiente fechado e na ausência total de luz por um ano. Para as análises micro estruturais, três espécimes de cada grupo foram submetidos à Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho (EI), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Termogravimetria (TG). Os dados foram submetidos à Análise de variância e Teste Complementar de Tukey (p<0,05). Os resultados das análises micro estruturais foram apresentados em tabelas e gráficos. Para alteração de cor, não houve diferença entre os materiais e pigmentação. Os envelhecimentos por UV, LN e T promoveram a maior alteração. O MDX apresentou alterações em função da PIE, T e UV e o Ortho Pauher, em função da PI/UV e PIE/T e UV. Para a dureza, o silicone Ortho e a PI apresentaram as maiores alterações, bem como a LN e a UV. Ambos os materiais variaram em função das pigmentações e envelhecimento. Para resistência ao rasgamento houve diferença para todos os fatores e para a interação. O silicone O e a PI promoveram as menores médias. O MDX sofreu alteração em função da pigmentação e do envelhecimento. Na recuperação elástica, o material M apresentou a maior média, bem como o grupo PIE. Para o envelhecimento, a UV resultou em menor recuperação e os maiores valores foram encontrados no C e LN. Os dois materiais variaram em função da pigmentação e envelhecimento. As análises micro estruturais demonstraram que a polimerização dos materiais foi completa e que os pigmentos adicionados, nas proporções utilizadas, não influenciaram na estabilidade dos materiais. O resultado do estudo sugere que as alterações encontradas nas propriedades físico-mecânicas, em função da exposição às diferentes pigmentações e envelhecimento não representam diferenças estruturais importantes e que o silicone experimental merece estudos com vistas em sua aplicabilidade clínica e que o silicone experimental precisa ser estudado com vistas em sua aplicabilidade clínica. / This study evaluated the color change, Shore A hardness, tear resistance and elastic recovery of an experimental silicone (Ortho Pauher - O), compared to a silicone used in facial rehabilitation (MDX 4-4210 - MDX), when submitted to pigmentation and accelerated aging and also examined the microstructure of these materials. To analyze the color change and hardness, we were obtained 160 circular specimens (80/material); for the elastic recovery, 200 cylindrical specimens were obtained (100/material) and for the tear strength, 200 specimens were fabricated in the form of pants (100/material). Half of the samples received intrinsic pigmentation and the other half received intrinsic and extrinsic pigmentation, also by applying makeup powder. Subsequently, the specimens were randomly distributed into three groups of aging: 1 - thermocycling (T), 2 - ultraviolet light (UV) and 3 - natural light (NL). All of the aging steps simulated a period of 1-year. As a control (C), the specimens were kept in a closed container in total absence of light for 1-year. For the micro structural analysis, three specimens of each group were subjected to Scanning Electron Microscopy (SEM), Infrared Spectroscopy (EI), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetry (TG). For statistical analysis tests were used ANOVA and Tukeys test (p<0.05). For the micro structural analysis, the results were presented in tables and graphs. For color change, there was no difference between the materials and pigmentation. The UV, LN and T aging, promoted the greatest change. MDX was altered in function of the IEP, T and UV and Ortho Pauher, according to the PI/UV and IEP/T and UV. For hardness, Ortho Pauher silicone and IP showed the greatest changes, as well as the LN and UV. Both materials varied depending on the pigmentation and aging. For tear strength, difference was found for all factors and interaction. The Silicone Ortho Pauher and IP promoted the lowest averages. The MDX was altered depending of the pigmentation and aging. In the elastic recovery, the material M and the PIE group showed the highest average. For aging, UV resulted in lower recovery and higher values were found in the C and LN. The two materials were changed according to pigmentation and aging. The micro structural analyzes showed that the polymerization was completed and the material and the pigments added, in the proportions used, do not influence the stability of the materials. The study results suggest that the changes found in physical-mechanical properties, depending on exposure to different pigmentation and aging, do not represent important structural alterations and the experimental silicone needs to be studied with a view to its clinical applicability.

No presente trabalho foi estudada a influência do tipo e da quantidade de cargas nas propriedades mecânicas de elastômeros usados como isolantes térmicos em motores-foguetes. Foram selecionados seis tipos de cargas: sílica, caulim, talco, óxido de ferro, asbestos e negro de fumo. A quantidade de carga adicionada foi variada de acordo com a carga utilizada, quantidades estas que possibilitaram fácil processamento e confecção de corpos de prova. Os corpos de prova foram cortados conforme com as normas para medidas de dureza, resistências à tração e alongamento. Verificou-se que algumas cargas, como a sílica, o talco e o caulim não influenciam as propriedades mecânicas do Polibutadieno Hidroxilado. Estes tipos de cargas, não são considerados cargas reforçantes, mas são usados para baratear o custo do composto, pois não alteram as propriedades mecânicas do Polibutaieno Hidroxilado. Com relação aos Asbestos, Negro de Fumo e Óxido de Ferro, foi verificado que os mesmos melhoram a resistência à tração do Polibutadieno Hidroxilado sem alterar o alongamento do mesmo. Das três cargas, o Negro de Fumo é a mais utilizada nos "liners" à base de PBLH de motores-foguetes de pequeno, médio e grande porte, pois apresenta fácil processamento e melhores propriedades mecânicas. No caso de elastômeros sólido tipo NBR, só a sílica e o negro de fumo têm influência na propriedade mecânica deste polímero.

A execução de um controle rígido das características de um elastômero, tanto no aspecto qualitativo como quantitativo, é de suma importância. Deste modo, o desenvolvimento de metodologias simples e rápidas, que permitam a identificação dessas composições, torna-se atrativo para pesquisas desenvolvidas em diferentes áreas industriais. Nesta Tese de Mestrado, avalia-se a aplicabilidade de técnicas FT-IR de transmissão, reflexão atenuada (ATR), ATR-Universal (UATR), análise termogravimétrica (TG) e análise dinâmico-mecânica (DMA) na caracterização e quantificação de composições elastoméricas. São utilizados dados de propriedades mecânicas para complementação do estudo. A metodologia de pirólise gasosa PIR-G/FT-IR, desenvolvida nesta Tese, é aplicada a diferentes borrachas. Observa-se que é possível diferenciar os tipos de elastômeros, inclusive os que apresentam espectros IR similares de pirolisados líquidos. Visando o desenvolvimento de técnicas UATR e de transmissão (pirólise como preparação de amostras, sem e com controle de temperatura) para a determinação do teor de acrilonitrila (AN) no copolímero de butadieno e acrilonitrila (NBR), foram preparadas, como referência para a elaboração de curvas analíticas, amostras vulcanizadas de NBR contendo teor conhecido de AN. As curvas analíticas obtidas possibilitam a determinação de AN em NBR em amostras em que os componentes têm a mesma composição química. O acoplamento TG/FT-IR é avaliado nos aspectos qualitativo e quantitativo para alguns tipos de borrachas. Similaridades e diferenças são observadas em relação às metodologias convencionais.

No presente trabalho foi estudada a influencia da utilizacaode matrizes de elastomeros na instabilidade plastica de chapas finasconformadas em um processo de expansao de calota semi esferica, com o objetivo de verificar a possibilidade de formular equacoes teoricas que possam predizer as deformacoes limites que o material pode suportar. Um modelo matematico, baseado nas teorias classicas de instabilidade de Hill e Swift, foi proposto de modo a determinar as deformacoes limites impostas aos materiais deformados, considerando a anisotropia da materia prima e os atritos existentes entre o elastomero/blank e entre o blank/matriz. Embora o modelo possa estabelecer as deformacoes impostas ao produto em qualquer instante do processo de conformacao, o maior interesse esta na determinacao das deformacoes na instabilidade plastica. Os ensaios experimentais, foram realizados de modo a gerar os dados necessariospara verificacao da acuidade dos resultados teoricos oriundos do modelo matematico. Para tanto, uma matriz de embutimento foi especialmente desenvolvida para os ensaios de conformacao dos Corpos de Prova (CDPs) em prensa hidraulica, utilizando elastomero. Os materiais selecionados, para os ensaios experimentais, foram caracterizados quanto as suas propriedades mecanicas e caracteristicas plasticas segundo procedimentos padroes. Devido a grande importancia do atrito nestes tipos de processos de conformacao, analisou-se e determinou-se o coeficiente de atrito medio atuante na interface elatomero/blank. Os resultados teoricos e experimentais, obtidos para os varios materiais ensaiados, foram comparados e analisados, tendo-se observado razoavel grau de concordancia entre eles. Os principais parametros que regem o modelo matematico (coeficiente de encruamento, coeficiente de atritoe anisotropia) sao discutidos para melhor entendimento de quais suasinfluencias para o sucesso das operacoes de conformacao de chapas finas. Finalmente, propoem-se abacos, oriundos das equacoes do modelo matematico, que possibilitam determinar a reducao de espessura das pecas conformadas ja na fase de projeto, podendo dispensar os ensaios experimentais de desenvolvimento.

O presente trabalho apresenta um processo de conformação a frio para tubos cilíndricos de parede fina, onde a relação entre o raio toroidal e o diâmetro da seção reta ficam abaixo de 1,7, faixa não atingida pelas dobradeiras convencionais. A idéia central do processo consiste em dobrar tubos de cobre e latão em matriz fechada, usando um elastômero (poliuretano) como meio de constrição interna à flambagem durante a operação de dobramento. Vale salientar que em processos anteriores era aplicada carga apenas por um punção, enquanto que no presente trabalho, além do punção qua aplica a carga necessária à conformação, tem-se como contra-punção que permite o controle da pressurização interna do tubo por meio do elastômero. É também apresentado um modelo teórico aproximado para previsão das cargas de conformação, baseado na Teoria do Limite Superior (Upper-bound Theory), com a finalidade de comparar valores teóricos com os obtidos experimentalmente, os quais mostraram boa aproximação.Com relação a aplicações de caráter mais amplo, destaca-se que o modelo apresenta matrizes e dispositivos auxiliares que trabalham numa faixa não atingida pelas dobradeiras convencionais, onde parâmetros como atrito e lubrificação são largamente discutidos. Outros parâmetros inerentes ao processo são também analisados.

Dando prosseguimento nos trabalhos desenvolvidos com elastômeros, este trabalho apresentará um modelamento teórico através da teoria do imite superior, que permitirá determinar os esforços necessários à conformação de junções para os mais variados ângulos. Serão apresentados também procedimentos e dados obtidos experimentalmente para a conformação da junção não simétrica para tubos dos materiais cobre e latão dentro de certos parâmetros geométricos. Serão realizadas análises da modelagem teórica e posteriormente será realizado um confronto, em termos de carga necessária à conformação total da junção, dos resultados obtidos pelo modelo matemático e aqueles alcançados para a consecução da conformação na prática. Serão também apresentadas análises micrográficas e de microdurezas dos materiais antes e após a conformação nas regiões mais críticas do tubo após ser conformado, para uma comparação com regiões do tubo que não sofrem tanta deformação.

O uso dos elastômeros no setor aeroespacial muitas vezes é limitado devido às inúmeras propriedades requeridas para sua aplicação. O programa espacial brasileiro está inclinado a substituir a borracha nitrílica (NBR) pela etileno-propileno-dieno-monômero (EPDM), no isolamento termomecânico utilizado em mísseis e motores-foguete. A borracha EPDM tem boas propriedades mecânicas, baixa densidade e reduzido custo de produção em relação à NBR. A objeção é o nível insatisfatório da adesão, o que torna imprescindível a realização de um processo de modificação superficial. O objetivo deste estudo é tratar a superfície da borracha EPDM em pós-descarga de plasma micro-ondas. Várias condições de tratamento foram investigadas pela técnica de goniometria, indicando a eficiência do tratamento no aumento da energia superficial da borracha. Posteriormente, a influência do tipo de gás e do tempo de tratamento foi examinada por meio da espectroscopia no infravermelho (FT-IR), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e ensaio de tração. Em relação à goniometria, para uma ampla faixa de condições de tratamento, os ângulos de contato reduziram em mais de 500%. Por outro lado, o aumento da carga máxima suportada no ensaio de tração ficou limitado a 25% quando comparado à amostra sem tratamento, o que reforça a falta de relação entre as mudanças na goniometria e a força de adesão. As técnicas de caracterização de FT-IR e XPS evidenciaram a oxidação da superfície, em especial a oxidação do enxofre. As análises por meio da microscopia revelaram mudanças no modo de falha para algumas condições de tratamento, mostrando a fragilização superficial da borracha. Conclusivamente, foi possível constatar que esse é um meio reacional complexo, e o que define a eficiência ou não do tratamento a plasma na adesão é a preponderância entre a criação de grupos funcionais favoráveis a adesão ou a geração de uma camada fracamente ligada que prejudica a força interfacial.

O controle das características qualitativas e quantitativas de uma composição de borracha é extremamente importante para a sua adequada aplicação em diferentes setores industriais. O desenvolvimento de metodologias qualitativas, as quais consigam detectar os componentes de um sistema elastomérico, especialmente os de menor proporção, é um desafio constante. Com relação à análise quantitativa de elastômeros, existe um número pequeno de metodologias na literatura que utilizam a espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), sendo que o método de obtenção de espectros é o de transmissão, ou seja, convencional, e dados como o preparo (tratamento) de amostras, número de repetições e erro de metodologia, normalmente, não são citados. Visando minimizar essas lacunas observadas, foi desenvolvida uma metodologia para a determinação dos teores de etileno (ET) e propileno (P) em amostras de borracha (elastômero puro, crua e vulcanizada), à base do copolímero de etileno-propileno-dieno monômero (EPDM), por FT-IR de reflexão total atenuada universal (UATR) e de transmissão, sendo as amostras analisadas tais como recebidas ou após pirólise, respectivamente. Embora ambas as técnicas tenham apresentado boa precisão, sendo a análise UATR mais apropriada para o elastômero puro, a realizada por transmissão/pirólise mostrou-se mais adequada à análise de todos os tipos de EPDM (elastômero puro, crua e vulcanizada), podendo ser usada para formulações similares. Foi também desenvolvida, outra metodologia para a determinação do teor de 5-etilideno 2-norborneno (ENB) em amostras de borracha (elastômero puro), à base do EPDM, por FT-IR de transmissão, sendo as amostras analisadas após pirólise controlada e em bico de Bunsen. Embora ambas as técnicas tenham apresentado boa precisão, a realizada por pirólise em bico de Bunsen, com uso de banda e concentração relativa, mostrou-se mais adequada à determinação e ao uso em cálculos complementares de teores de ET e P. Para a caracterização de aditivos, foi avaliada a aplicabilidade do acoplamento/associação de técnicas de cromatografia de camada fina e espectroscopia no infravermelho (TLC/IR), sendo os espectros IR obtidos por UATR. Foram utilizadas duas formulações desse elastômero, um tipo de sistema de eluente, sendo o reagente de Gibbs, o revelador. Basicamente, todos os componentes orgânicos foram detectados pela metodologia desenvolvida, sendo possível sugerir que possa ser aplicada para a detecção de aditivos, de estruturas químicas similares, mesmo presentes em pequenas quantidades na formulação.

Entre suas inúmeras aplicações, os elastômeros são utilizados no setor espacial como proteção-térmica de motor-foguete, protegendo-o das altas temperaturas e pressões resultantes da combustão do propelente. Para isto, o elastômero deve apresentar boas propriedades mecânicas, térmicas, ablativas e adesivas, a fim de suportar difíceis situações resultantes do transporte, estoque e voo. O elastômero de etileno-propileno-dieno-monômero, EPDM, caracteriza-se por sua alta resistência à oxidação e intempéries, baixa densidade, excelentes propriedades a baixas temperaturas e baixa energia de superfície e, assim, sua aplicação como revestimento interno de motor-foguete vem sendo estudada com o intuito de substituir as proteções-térmicas à base de borracha nitrílica, utilizada atualmente. Neste trabalho, é proposto o desenvolvimento de formulações à base de EPDM, com propriedades mecânicas, térmicas e físico-químicas para uso como proteção-térmica de motor-foguete. Os materiais propostos para estudo e que devem atender aos requisitos necessários, tem como características: ser à base de borrachas de EPDM; não conter plastificante; ser vulcanizado com peróxido e ter como cargas, sílica e a aramida Technora . Apesar de certa dificuldade para incorporação de cargas às formulações, a proposta do trabalho foi alcançada, de forma que foi desenvolvido um elastômero, extremamente carregado, com as características propostas, processável e com propriedades adequadas para uso como proteção-térmica à motor-foguete.