O PP é descartado em grande quantidade no meio ambiente, tendo em vista seu consumo muito elevado derivado de suas excelentes propriedades químicas e físicas, boa processabilidade e baixo custo. As radiações ionizantes, não ionizantes (UV e infravermelho), bem como o oxigênio e os poluentes podem causar a degradação do polipropileno (PP). A exposição à radiação ionizante pode causar na molécula de PP cisão de cadeia principal, reticulação e peroxidação (na presença de ar) entre outras. Este estudo tem como objetivo, o desenvolvimento de um PP oxidegradável por meio do controle da degradação induzida por radiação ionizante. As amostras foram processadas por injeção e expostas ao envelhecimento natural durante 180 dias e ao envelhecimento acelerado em estufa á 100°C por 192 dias e depois caracterizadas por avaliação visual, ensaios mecânicos, FTIR, SEM, DSC, TGA e DRX. As amostras de PP Grão 20 kGy, após o envelhecimento natural, apresentaram maior oxidação com presença de fissuras superficiais mais intensamente do que o PP d2w&reg. A resistência a tração do PP irradiado foi superior ao PP d2w&reg e os resultados do alongamento na ruptura mostraram uma diminuição intensa se compararmos o PP irradiado e o PP d2w&reg com o PP. Após a exposição natural espécies os índices de vinila e carbonila aumentaram ligeiramente devido as reações Norrish. O grupo carbonila promove uma oxidação contínua, junto à superfície fazendo com que o polímero diminua sua massa molar. O efeito da degradação natural foi evidente na ordem PP Grão 20 kGy > PP Grão 12,5 kGy = PP d2w&reg > PP. Por conseguinte, este conceito pode ser utilizado para produzir um PP com propriedades oxi-degradáveis de uma forma controlável. / UV light, heat, and pollutants can interact with Polypropylene (PP) molecules, mainly with the tertiary carbon producing free radicals which can react with oxygen producing changes in its properties. PP has outstanding chemical and physical properties and a good processability at very low market price. In addition, PP is extensively used for manufacturing various kinds of products, however due to its large-scale consumption a lot of waste is generated at the end of their life cycle to the environment with low rate degradation. Controlled degradation of PP can be achieved by exposing the polymers to well defined parameters, such as absorbed dose, intemperies, oxygen, etc. In this study, structural changes in PP macro-molecule are created upon exposure to ionizing radiation such as: main chain scission, crosslinking and peroxidation (in presence of air). This study has the objective of comparing the environmental and accelerated exposures of PP neat, PP irradiated with 12,5 kGy and 20 kGy and the incorporation of the commercial pro-degradant d2w&reg. Dumbbell samples were manufactured by injection molding and exposed to the environment during 180 days and to accelerated aging to 192 days. The samples were characterized by Mechanical Testing, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (DRX) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The samples previously irradiated, PP 20 kGy, after environmental aging showed higher oxidation and presence of surface cracks than the PP d2w&reg and PP neat. They also showed presence of carbonyl groups, decreases in elongation at break, increase in Strength Modulus and decrease of melting temperature corroborating with degradation.

O PP é descartado em grande quantidade no meio ambiente, tendo em vista seu consumo muito elevado derivado de suas excelentes propriedades químicas e físicas, boa processabilidade e baixo custo. As radiações ionizantes, não ionizantes (UV e infravermelho), bem como o oxigênio e os poluentes podem causar a degradação do polipropileno (PP). A exposição à radiação ionizante pode causar na molécula de PP cisão de cadeia principal, reticulação e peroxidação (na presença de ar) entre outras. Este estudo tem como objetivo, o desenvolvimento de um PP oxidegradável por meio do controle da degradação induzida por radiação ionizante. As amostras foram processadas por injeção e expostas ao envelhecimento natural durante 180 dias e ao envelhecimento acelerado em estufa á 100°C por 192 dias e depois caracterizadas por avaliação visual, ensaios mecânicos, FTIR, SEM, DSC, TGA e DRX. As amostras de PP Grão 20 kGy, após o envelhecimento natural, apresentaram maior oxidação com presença de fissuras superficiais mais intensamente do que o PP d2w&reg. A resistência a tração do PP irradiado foi superior ao PP d2w&reg e os resultados do alongamento na ruptura mostraram uma diminuição intensa se compararmos o PP irradiado e o PP d2w&reg com o PP. Após a exposição natural espécies os índices de vinila e carbonila aumentaram ligeiramente devido as reações Norrish. O grupo carbonila promove uma oxidação contínua, junto à superfície fazendo com que o polímero diminua sua massa molar. O efeito da degradação natural foi evidente na ordem PP Grão 20 kGy > PP Grão 12,5 kGy = PP d2w&reg > PP. Por conseguinte, este conceito pode ser utilizado para produzir um PP com propriedades oxi-degradáveis de uma forma controlável. / UV light, heat, and pollutants can interact with Polypropylene (PP) molecules, mainly with the tertiary carbon producing free radicals which can react with oxygen producing changes in its properties. PP has outstanding chemical and physical properties and a good processability at very low market price. In addition, PP is extensively used for manufacturing various kinds of products, however due to its large-scale consumption a lot of waste is generated at the end of their life cycle to the environment with low rate degradation. Controlled degradation of PP can be achieved by exposing the polymers to well defined parameters, such as absorbed dose, intemperies, oxygen, etc. In this study, structural changes in PP macro-molecule are created upon exposure to ionizing radiation such as: main chain scission, crosslinking and peroxidation (in presence of air). This study has the objective of comparing the environmental and accelerated exposures of PP neat, PP irradiated with 12,5 kGy and 20 kGy and the incorporation of the commercial pro-degradant d2w&reg. Dumbbell samples were manufactured by injection molding and exposed to the environment during 180 days and to accelerated aging to 192 days. The samples were characterized by Mechanical Testing, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (DRX) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The samples previously irradiated, PP 20 kGy, after environmental aging showed higher oxidation and presence of surface cracks than the PP d2w&reg and PP neat. They also showed presence of carbonyl groups, decreases in elongation at break, increase in Strength Modulus and decrease of melting temperature corroborating with degradation.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento e a durabilidade de solos reforçados com fibras de vegetais (sisal e curauá) aleatoriamente distribuídas, submetidos ao envelhecimento natural por exposição às condições ambientais diversas, visando mostrar o seu potencial de utilização em obras de terra. O programa experimental consistiu na realização de ensaios triaxiais convencionais em amostras de areia e areia-fibras no tempo zero (de controle) e em compósitos expostos aos agentes do ambiente externo por até 8 meses. Visando melhorar a durabilidade desses compósitos, foi avaliado também o comportamento mecânico destes com as fibras vegetais tratadas por impermeabilização superficial, com sílica coloidal e com polímero estireno butadieno. Para buscar explicar a variação nos resultados obtidos, ensaios de tração direta, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia na região do infravermelho e análise de perda de massa foram realizados nas fibras após cada período de exposição (0, 60, 120 e 240 dias). A análise global dos resultados permitiu identificar que os efeitos do envelhecimento natural afetaram consideravelmente o comportamento mecânico das fibras vegetais, o que consequentemente vieram a afetar o comportamento mecânico dos compósitos areia-fibra vegetal. As perdas de resistência ao cisalhamento foram mais relevantes e acentuadas nos compósitos com fibras de curauá, indicando que estas fibras, mesmo apresentando maior resistência à tração sem exposição, são mais susceptíveis à degradação em ambientes naturais do que as fibras de sisal. O tratamento superficial das fibras por impregnação com sílica coloidal resultou em melhorias no comportamento mecânico deste compósito, proporcionando também uma maior vida útil das fibras com relação à degradação. Mesmo com a perda do comportamento mecânico das fibras, após 8 meses de exposição aos agentes climáticos, estas continuaram contribuindo como elemento de reforço na matriz arenosa, visto que um dos parâmetros de resistência permaneceu maior quando comparado ao solo arenoso sem reforço. / [en] The objective of this work is to study the behavior and durability of soils reinforced with randomly distributed vegetal fibers (sisal and curauá) submitted to natural aging by their exposure to diverse environmental conditions, aiming to boost its use in earthworks. The experimental program consisted of conventional triaxial tests on sand and sand-fibers samples at zero time (sample control) and on composites exposed to agents from the external environment for up to 8 months. In order to improve the durability of these composites, it was also evaluated the mechanical behavior of these with vegetal fibers treated by surface waterproofing, with colloidal silica and styrene butadiene polymer. In order to explain the variation in the obtained results, direct tensile tests, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy and mass loss analysis were performed on the fibers after each exposure period (0, 60, 120 and 240 days). The overall analysis of the results allowed to identify that the effects of natural aging had a significant effect on the mechanical behavior of the vegetable fibers, which consequently affected the mechanical behavior of the sand-fiber composites. Shear strength losses were more relevant and accentuated in composites with curauá fibers, indicating that these fibers, even with higher tensile strength without exposure, are more susceptible to degradation in natural environments than sisal fibers. Surface treatment of the fibers by impregnation with colloidal silica resulted in improvements in the mechanical behavior of this composite, also providing a longer fiber life with respect to degradation. Even with the loss of mechanical behavior of the fibers, after 8 months of exposure to the climatic agents, they continued to contribute as a reinforcing element in the sandy matrix, since one of the resistance parameters remained higher when compared to the sandy soil without reinforcement.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIELLE C CAMILO.pdf: 6225328 bytes, checksum: 7aa2969809ed8acd7663b74ba2aa6efd (MD5) Previous issue date: 2013-07-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The emphasis of this work was to characterize the mechanical properties of aluminum alloy AA7050 subjected to cryogenic rolling and natural aging. Samples of aluminum alloy AA7050 were cryogenically rolled in four degrees of effective strain: = 0,5, = 0,9,= 1,1 and = 1,4. For each degree of deformation, the samples were naturally aged for 0 hours, 10 hours, 100 hours and 1000 hours. The analysis of the kinetics of natural aging indicated with 10 hours was achieved transform a fraction of 50%, which shows that the rate of transformation in this alloy was relatively high, requiring low energy of activation to occur. The calculated Avrami exponent was equal to 0,828 indicating that precipitation occurs in dislocations. By means of metallographic analysis evidenced a microstructural refinement, which was more intense for higher degrees of deformation. Mechanical properties were evaluated by Vickers microhardness measurements and tensile testing. The sample without deformation the hardness increase 30% in 10 hours of natural aging, reaching a stabilization from 1000 hours. For the deformed samples had an average increase in hardness from 80% after 1000 hours regardless of the degree of deformation. There was a competition between the static recovery and precipitation in the early hours of natural aging for samples more deformed (= 1,1 and = 1,4). The results also indicate that for higher degrees of deformation (= 1,1 and = 1,4) the natural aging did not affect the mechanical properties under tension significantly. On the other hand, for lower degrees of reduction, increased mechanical strength was more significant. For the initial sample, the yield strength increased 153% with 1000 hours of natural aging. A sample of ε = 0,5 and 1000 hours presented a 323% yield strength greater than as-quench sample. Furthermore, regarding all samples deformed, this condition had the highest total elongation (15%), representing an optimal combination of deformation and thermal treatment. The images of electron microscopy of the fracture surfaces revealed the occurrence of ductile fracture primarily, with plenty of dimples, for all conditions. Thermal analysis (DSC) results confirmed the high volume fraction of GP zones and η’ phase, formed in natural aging. Moreover, the deformation changed the form of DSC curves, especially at a temperature of precipitation of η' due to the increase of sites for nucleation. The EDS microanalysis, both particles in the fracture surface when the dissolved material for extraction of precipitates indicated the elements forming the phases MgZn2, Al2CuMg, Al2Cu, Al2Zn3Mg3, Mg2Si, and Al7Cu2Fe AlZnMgCu. The x-ray diffraction indicate a crystallographic texture for lower degree of reduction in the direction [110], which was associated with bimodal distribution of grain size. / A ênfase do presente trabalho foi caracterizar as propriedades mecânicas da liga de alumínio AA7050 submetida à laminação criogênica e envelhecimento natural. Amostras da liga de alumínio AA7050 foram laminadas criogenicamente em quatro graus de deformação equivalente: = 0,5; = 0,9; = 1,1 e = 1,4. Para cada grau de deformação, as amostras foram envelhecidas naturalmente por 0 hora, 10 horas, 100 horas e 1000 horas. A análise da cinética de envelhecimento natural indicou que com 10 horas de envelhecimento foi atingida uma fração transformada de 50%, o que mostra que a velocidade de transformação nessa liga é relativamente alta, exigindo baixa energia de ativação para ocorrer. O expoente de Avrami calculado foi igual a 0,828, indicando que a precipitação ocorre em discordâncias. Por meio da análise metalográfica constatou-se um refino microestrutural, o qual foi mais intenso para maiores graus de deformação. As propriedades mecânicas foram avaliadas por meio de medidas de dureza Vickers por micro-impressão e ensaio de tração uniaxial. A amostra sem deformação aumentou sua dureza em 30% nas primeiras 10 horas de envelhecimento natural, atingindo uma estabilização a partir de 100 horas. Já as amostras deformadas tiveram um aumento médio de 80% na dureza após 1000 horas, independentemente do grau de deformação. Foi observada uma competição entre a recuperação estática e a precipitação nas primeiras horas de envelhecimento natural para as amostras mais deformadas ( = 1,1 e = 1,4). Os resultados também indicam que para maiores graus de deformação ( = 1,1 e = 1,4) o envelhecimento natural não afetou as propriedades mecânicas sob tração significativamente. Por outro lado, para menores graus de redução, o aumento da resistência mecânica foi mais significativo. Para a amostra inicial, o limite de escoamento aumentou em 153% com 1000 horas de envelhecimento natural. A amostra com ε = 0,5 e 1000 horas de envelhecimento apresentou um limite de escoamento 323% maior do que a amostra inicial, solubilizada. Além disso, em relação à todas as amostras deformadas, esta condição apresentou o maior alongamento total (15%), representando uma combinação ótima de deformação e tratamento térmico. As imagens de microscopia eletrônica das superfícies de fratura revelaram a ocorrência de fratura essencialmente dúctil, com abundância de “dimples”, para todas as condições. Os resultados de análise térmica (DSC) confirmaram a elevada fração volumétrica de zonas GP e da fase η’, formadas no envelhecimento natural. Além disso, a deformação alterou a forma das curvas de DSC, principalmente na temperatura de precipitação de η’, devido ao aumento de sítios para nucleação. As microanálises por EDS, tanto das partículas na superfície de fratura quando no material dissolvido para extração de precipitados, indicaram os elementos formadores das fases MgZn2, Al2CuMg, Al2Cu, Al2Zn3Mg3, Mg2Si, Al7Cu2Fe e AlZnMgCu. As difrações de raios x indicaram textura cristalográfica para o menor grau de redução, na direção [110], o que foi associado com a distribuição bimodal de tamanho de grão.