Thesis (M. S.)--Chemical Engineering, Georgia Institute of Technology, 2009. / Committee Chair: Allen, Mark; Committee Member: Allen, Sue Ann Bidstrup; Committee Member: Wong, C.P.

Thesis (M.S.)--University of Alabama at Birmingham, 2004. / Printout. Includes bibliographical references (leaves 264-266). Also available online.

Thesis (M.S.)--University of Michigan, 1964.

Thesis (Ph.D)--Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, 2009. / Committee Chair: Kenneth A Cunefare; Committee Member: Christopher Lynch; Committee Member: Massimo Ruzzene; Committee Member: Nader Sadegh; Committee Member: Reginald DesRoches. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.

Orientador: Marcelo Coelho Goiato / Banca: Adriana Cristina Zavanelli / Banca: Humberto Gennari Filho / Banca: Joel Ferreira Santiago Junior / Banca: Marcela Filié Haddad / Resumo: Uma prótese ideal deve reproduzir as estruturas perdidas nos mínimos detalhes e ser imperceptível em público. Entretanto a natureza do defeito, as habilidades do protesista e os materiais de escolha limitam a beleza da prótese e, consequentemente o seu uso, já que a sua principal função é a recuperação da estética. Sendo assim, cor, forma e textura, são características primordiais que irão determinar o sucesso ou falha da prótese bucomaxilofacial, bem como a sua durabilidade. O presente estudo tem como objetivo analisar a biocompatibilidade de um novo pigmento para coloração de próteses bucomaxilofaciais, bem como a influência dos métodos de incorporação de três pigmentos na estabilidade cromática, absorção e solubilidade, estabilidade dimensional e reprodução de detalhes dos silicones A2 A-2186 e Silastic MDX4-4210. Para a confecção das amostras, foram utilizados dois silicones faciais, três tipos de pigmentos, sendo dois deles específicos para caracterização de próteses bucomaxilofaciais nas cores bronze e preto, e um novo pigmento na cor rosa médio. Para se verificar a biocompatibilidade através dos testes in vitro de citotoxicidade com ensaios de MTT, Alamar Blue e Neutral Red com cultura de células foram confeccionadas 40 amostras, dividas em 8 grupos (n=5), de acordo com o silicone e pigmentos. Já para os testes físicos, foram confeccionadas 200 amostras para cada ensaio, divididas em 20 grupos (n=10), distribuídos de acordo com o tipo de silicone, pigmento adicionado e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: An ideal prosthesis should reproduce the structures lost to the smallest details and be imperceptible in public. However, the nature of the defect, the skills of the prosthodontist and the materials of choice limit the beauty of the prosthesis and consequently its use, since its main function is the recovery of aesthetics. Thus, color, shape and texture are prime characteristics that will determine the success or failure of the bucomaxillofacial prosthesis as well as its durability. The present study aims to analyze the influence of the incorporation of three pigments on the color stability, absorption and solubility, dimensional stability and detail reproduction of the silicones A2 A-2186 and Silastic MDX4-4210, as well as the biocompatibility of a new pigment for staining of buccomaxillofacial prostheses. For the preparation of the samples, two facial silicones, three types of pigments were used, two of them specific for the characterization of bucomaxillofacial prostheses in bronze and black, and a new pigment in the medium pink color. In order to verify biocompatibility through in vitro cytotoxicity tests MTT, Alamar Blue and Neutral Red assays with cell culture, and 40 samples were prepared, divided into 8 groups (n=5), according to the silicon and pigments. For the physical tests, 200 samples were prepared for each test, divided into 20 groups (n=10), distributed according to the type of silicone, pigment added and method of incorporation used (industrial, mechanical or conventional laboratory). The chromatic stability, absorption and solubility, detail reproduction and dimensional stability readings were performed at baseline and at the end of each aging cycle of 252, 504 and 1008 hours. The data were submitted to statistical analysis, using ANOVA (p <.05) and Bonferroni test for biocompatibility and Tukey for physical tests. It was... / Doutor

The aim of this work was to assess the feasibility of 3-D inkjet printing of elastomers in latex form to create a novel material that would offer shielding against electromagnetic interference (EMI). To achieve this aim it was necessary to characterise and select suitable materials, carry out ink jetting trials, modify the materials accordingly to improve the printability and assess post jetting conditions including drying and curing behaviour. Particle size, surface tension, and viscosity measurements were made for a series of elastomer latex materials and carboxylated styrene butadiene rubber (XSBR) latex was identified as the most suitable. Latex ink optimisation included dilution with water and the addition of a humectant, triethylene glycol monomethyl ether (TGME), which delayed drying and reduced nozzle blocking. The surface energy was measured for arrange of potential substrates and PET was identified as the most suitable, due to its relatively high surface energy which allowed for an ideal level of wetting and spreading. Analysis of the cross-sectional profiles of the printed samples by white light interferometry showed that drying during printing was an important issue for the latex ink. Ink jetting of a composite material with control of filler distribution was shown to be feasible when ten layers of conductive carbon black ink were deposited alternately between ten layers of XSBR ink. Printing was successfully carried out with a latex combined with a resorcinol resin which was subsequently cured, indicating that it should be possible to 3D print a thermoset elastomer in this way. Conductive carbon black was printed in various patterns onto PET sheet and the dielectric properties measured. Results indicated that at very low carbon contents, the printed patterns could provide EMI shielding. The research has shown that it is feasible to create a cured 3D elastomeric object containing filler with a controlled distribution that is capable of providing EMI shielding.

Nessa dissertação foi estudada a síntese de elastômeros microcelulares de poliuretano (EMPU). Foram preparados três EMPU baseados em diisocianato de 4,4 difenilmetano (MDI), com diferentes concentrações de fase rígida (Formulações 1, 2 e 3, com 32, 35 e 42% de fase rígida, respectivamente). As amostras foram preparadas através do método de duas etapas, pelo sistema de pré-polímero. As amostras dos EMPU foram caracterizadas através de ensaios físicos, mecânicos, morfológicos, térmicos e químicos. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram que o aumento no percentual de fase rígida levou a um aumento na resistência à tração e na resistência ao rasgamento. O alongamento na ruptura não apresentou variação significativa com a modificação do percentual de fase rígida. As análises morfológicas indicaram que o aumento no percentual de fase rígida promoveu a formação de microcélulas menores, distribuídas de forma mais homogênea no elastômero. As análises de termogravimetria indicaram a presença de dois estágios de degradação, referentes às fases rígida e flexível, respectivamente. Os ensaios de calorimetria exploratória diferencial indicaram que os EMPU apresentam uma separação de fases à temperatura ambiente. O aumento na quantidade de fase rígida presente nos EMPU implicou em maiores valores de densidade de ligações cruzadas. O ensaio de resistência química demonstrou que os EMPU formulados apresentaram baixos índices de inchamento para solventes industriais comumente utilizados. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-13T17:30:17Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marcos F M Pacheco.pdf: 1713515 bytes, checksum: 5a2d6fb47ee26d6b8f32b744d387c8ce (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-13T17:30:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marcos F M Pacheco.pdf: 1713515 bytes, checksum: 5a2d6fb47ee26d6b8f32b744d387c8ce (MD5) / In this work, three different microcellular polyurethanes elastomers (EMPU) based on 4,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI) with different rigid phase contents were prepared (Formulations 1, 2 and 3 with 32, 35 and 42% of rigid phase content, respectively). The EMPU were obtained by two steps method. The samples were evaluated with respect to physical, mechanical, morphological, thermal and chemical properties. The results showed that the formulation with higher rigid phase content has higher tensile and tear strength. The deformation at rupture not show significant variation with the change in the rigid phase content. Micrographs of SEM indicated that the higher rigid phase content promoted the best cells homogeneity in the samples. The termogravimetric analysis show the presence of the two degradation steps associated to the rigid and flexible phase, respectively. Diferential scanning calorimetry indicated that the EMPU has a phase separation at room temperature. The increase in the rigid phase content implicated in the increase of the cross-linked density of the material. Finally, the EMPU have good chemical resistence in comumm solvents.

Um dos grandes desafios na indústria da borracha atualmente é suprir o mercado de pneumáticos, que é muito exigente em relação à durabilidade, segurança e economia. Significativo avanço nas melhorias simultâneas da aderência em pista molhada e resistência ao rolamento foi alcançado empregando sílica modificada por organosilanos em substituição ao negro de fumo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um composto elastomérico para uma banda de rodagem de pneu de carga combinando redução da resistência ao rolamento e melhora da aderência no molhado. Oito compostos foram preparados: duas formulações com base de negro de fumo (variando as condições de processamento), cinco formulações com a substituição parcial do negro de fumo por sílica e silano como agente de acoplamento (variando as condições de processamento e o teor de silano) e uma formulação com a substituição total do negro de fumo pela sílica. Foram avaliadas as propriedades reométricas, físicas, químicas, mecânicas e dinâmico-mecânicas dos compostos. Os resultados foram comparados a uma formulação padrão típica de banda de rodagem de pneus de carga. Através da análise dinâmico mecânica, o resultado mais relevante foi obtido com a proporção de 15 phr de sílica e 3 phr de silano para um processamento em três etapas, que conseguiu reduzir em 10% a resistência ao rolamento e aumentou em 18,5% a aderência no molhado. O uso parcial da sílica reduziu o desgaste por abrasão, promovendo maior durabilidade do composto. A formulação contendo apenas negro de fumo e preparada em três etapas de processamento também apresentou bons resultados, demonstrando que o processamento pode levar a uma melhor dispersão da carga. Para os compostos com 1,5 phr de silano não foram obtidos resultados satisfatórios, mostrando que para estes sistemas a carga não interage suficientemente com o polímero, devido provavelmente ao baixo teor de agente de acoplamento. Os resultados levam a concluir que o uso da sílica, o processamento em mais de uma etapa, bem como a quantidade de silano, promoveram um aumento na interação polímero-carga, melhorando assim as propriedades desejadas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-08-18T13:54:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Viviane DallAgnol Veiga.pdf: 2147027 bytes, checksum: a7f2db3fc8bde4fab8821b414e8bbc9a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-18T13:54:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Viviane DallAgnol Veiga.pdf: 2147027 bytes, checksum: a7f2db3fc8bde4fab8821b414e8bbc9a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / One of the major challenges in the rubber industry today is related to the relationship between durability, safety and economy for tire applications. Important progress on rolling resistence reduction with good wet grip was achieved replacing carbon black by silica-silane coupling agent system. The aim of this work was to develop an elastomeric compound for a truck tire tread combining the reduction of the rolling resistance and the improvement in the wet grip. Eight compounds were prepared: two formulations based on carbon black (varying the processing conditions), five formulations with the partial replacement of the carbon black by a silica-silane coupling agent system (varying the processing conditions and the silane content), and one formulation with the total replacement of the carbon black by silica. Rheometric, physical, chemical, mechanical, and dynamic-mechanical properties were evaluated. The results were compared to a standard formulation based on a typical formulation of truck tire treads. From dynamic mechanical analysis, the results showed that for the compound with 15 phr of silica, 3 phr of silane, and three processing steps, the rolling resistance decreased by 10% compared to the standard compound, and the wet grip increased by 18.5%. The partial use of silica reduced the abrasion loss, confirming the durability of the compound. The formulation with only carbon black and prepared in three processing steps also had good results, showing that more processing steps lead to a better dispersion of carbon black. The compounds with 1.5 phr of silane showed unsatisfactory results; the filler does not interact sufficiently with the polymer, probably because the low content of coupling agent. The results showed that the use of silica and the processing conditions, as well as the quantity of silane, were important to improve filler-polymer interaction and to promote a general improvement in the properties.

Óxidos de zinco (ZnO), com partículas de tamanho nano (nano ZnO) são um tipo de carga inorgânica multifuncional, que apresenta um vasto uso e importância em formulações elastoméricas. Notavelmente, as mais relevantes pesquisas com nano ZnO estão direcionadas em usá-lo como um substituto do ZnO convencional e, que tem a função principal de ativador de vulcanização para sistemas com enxofre ou doadores de enxofre para composições de borracha. Neste trabalho, o efeito de três tipos de ZnO foi investigado em compostos com terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM). ZnO convencional (sZnO), nano ZnO (ZnO 40) e nano ZnO disperso em carbonato de cálcio (ZnO 30) e suas características analisadas. A caracterização destes óxidos de zinco foram através de análises de absorção atômica, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, área superficial específica e distribuição de tamanho de partículas e poros. As composições elastoméricas foram processadas em um misturador de rolos industrial e os diferentes tipos de ZnO foram adicionados em um misturador de rolos de laboratório. Uma composição para perfis automotivos foi preparada variando a quantidade de sZnO (1, 2, 3, 4 e 5 partes por cem de borracha (phr)). Para ZnO 30 e ZnO 40, dez composições foram desenvolvidas (1, 2, 3, 4, e 5 phr), além de um composto sem a adição de ZnO (amostra Branco). As propriedades de cura foram determinadas a partir de um reômetro de disco oscilatório. As composições não vulcanizadas também foram caracterizadas por um viscosímetro Mooney e um analisador de processamento de borracha (RPA). Após a vulcanização, as amostras tiveram suas propriedades físico-mecânicas analisadas, bem como por microscopia eletrônica de varredura. O envelhecimento acelerado em estufa, os parâmetros e mecanismos cinéticos de degradação foram estudados para os compostos com mesmo teor em massa de Zn (sZnO 4 phr, ZnO 30 3 phr e ZnO 40 2 phr), além da amostra Branco. Os resultados destas investigações demonstraram que ZnO 30 e ZnO 40 apresentam menor tamanho de partícula e maior área superficial, tornando-os mais reativos e classificando-os como nano ZnO. O efeito dos três diferentes ZnO nas propriedades físico-mecânicas das composições foram satisfatórios, demonstrando que resultados similares são obtidos utilizando menores teores de ZnO na formulação, principalmente com o uso de nano ZnO. A partir dos cálculos de energia de ativação, constatou-se que com o uso de ZnO 30 e ZnO 40 os valores desta propriedade foram superiores ao sZnO, confirmando a maior estabilidade térmica. O mecanismo de reação de degradação determinado pelo método de Coats Redfern (CR) e confirmado pelo método de Criado foi do tipo F1, que significa uma reação com cisão randômica da cadeia polimérica, em termos de cinética de primeira ordem. Assim, o uso de nano ZnO torna-se interessante, economicamente viável e importante para o meio ambiente, pois conseguiu-se uma redução de Zn nas composições sem prejuízo ao desempenho mecânico dos artefatos. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-06-27T17:10:18Z No. of bitstreams: 1 Tese Angela Artini Gujel.pdf: 3724744 bytes, checksum: c9c68bb324dc8df4903df6946948e648 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-27T17:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Angela Artini Gujel.pdf: 3724744 bytes, checksum: c9c68bb324dc8df4903df6946948e648 (MD5) Previous issue date: 2016-06-27 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS. / Zinc oxide nanoparticle (nano ZnO) is a kind of inorganic multifunctional filler, which has extensive uses in rubber additives. Notably, most of relevant researches about nano ZnO focused on using them as a substitute of conventional ZnO and an essential cure activator for rubber crosslinking by sulfur or sulfur donors in rubber composites. In this work, the effect of three kinds of ZnO on the properties of ethylene, propylene and diene (EPDM) elastomeric compounds was investigated. Standard ZnO (sZnO), nano ZnO (ZnO 40) and nano ZnO dispersed in CaCO3 (ZnO 30) were used and their characteristics were analyzed. The characterizations of these ZnO were carried out by atomic absorption spectrometry, X-ray diffraction, surface area, scanning electron microscopy, pore and particle size distribution. The elastomeric composites were processed in an industrial two-roll mill and the different ZnO were added in a laboratory two-roll mill. A usual composition to bus body rubber profile were prepared with varying the proportion of ZnO (1, 2, 3, 4 and 5 parts per hundred of rubber (phr)). To ZnO 40 and ZnO 30 ten composites were developed (1, 2, 3, 4 and 5 phr), including a compound without ZnO (White sample). The cure properties were determined in an oscillating disk rheometer. The unvulcanized compositions are also characterized by a Mooney viscometer and a rubber process analyzer (RPA). After vulcanization, the compositions had their physical- mechanical properties analyzed, as well as scanning electron microscopy. The thermal oxidative aging, the parameters and degradation kinetic mechanisms were studied for the compounds with the same mass content of Zn (sZnO 4 phr, ZnO 30 3 phr and ZnO 40 2 phr), as well as the white sample. The results of these investigations showed that ZnO 30 and ZnO 40 have a smaller particle size and higher surface area, making them more reactive and classifying them as nano ZnO. The results of the investigation of the effect of different types of zinc oxide in the EPDM composites were satisfactory, since the same results were obtained with lower amounts of ZnO, particularly with the use of nano ZnO. The non-isothermal degradation process of EPDM rubber compounds were investigated with thermogravimetric analysis (TGA) and derivative thermogravimetry (DTG), using the different calculation procedures. It was found that the values of activation energy of the composition with ZnO 30 and ZnO 40 showed higher results to sZnO, confirming the higher thermal stability. The degradation reaction mechanism determined by the method Coats Redfern (CR) and confirmed by Criado method was the F1 type, can be described by the random scission mechanism, in terms of the first order kinetics. Thus, the use of nano ZnO in elastomeric compositions became interesting, economically viable, important for the environment and it could be a reduction of Zn in the compositions without prejudice to the mechanical performance of the artifacts.

Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-12-14T11:27:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daiane Torani.pdf: 659387 bytes, checksum: 1da8ec4adced63030a1d1600bee76d99 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-14T11:27:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daiane Torani.pdf: 659387 bytes, checksum: 1da8ec4adced63030a1d1600bee76d99 (MD5) Previous issue date: 2017-12-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES.