Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5897.pdf: 9981391 bytes, checksum: 065fc0eaa13c12b856bd17d77b583078 (MD5) Previous issue date: 2013-03-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / During the past decades, the bauxite residue (BR) generated in the aluminium production was considered unusable waste. However, the difficulties and the costs associated with the residue management and storage have motivated companies to invest in innovative research to find economical and environmentally safe applications for the BRin order to reduce the volume of waste stored. In this context, the building industry offers a promising application for BR. This sort of residue could be used in large quantities in the production of Portland cement, one of the most important materials in this sector. The partnership between the aluminium and cement producers might benefit both areas, opening a great opportunity to move towards sustainable development and to minimize environmental impacts. Therefore, the aim of this study was to evaluate the use of BR as an alternative source of Al2O3 and Fe2O3 in Portland cements clinker. Four formulations were developed: one without BR, which was used as a reference composition (C1),and three others containing 3wt%(C2)7 wt%(C3) and13 wt% (C4) of BR. As the main phases-C3S, C2S, C3A e C4AF- were detected in the produced clinker, it was clear that BR addition did not affect the mineralogical composition. Nevertheless, BR contents equal or greater than7wt% resulted in the formation of C3A doped with Na, which has an orthorhombic structure. Based on the quantitative X ray diffraction results and on the phase s morphology it was found that although the presence of residue has altered the chemical composition of the clinker, the mechanical behavior of the material was not affected. The mortars prepared with these clinkers reached satisfactory compressive strength and C4 materials had values of 39MPa. The results demonstrated that the presence of the BR did not affect negatively the quality of the produced material which indicates an interesting potential application for the BR. / Durante muito tempo, o resíduo de bauxita (RB) gerado na produção de alumínio, foi considerado como um resíduo inutilizável. No entanto, as dificuldades e custos associados ao gerenciamento e armazenamento do RB têm motivado as empresas a investir em pesquisas inovadoras para encontrar aplicações econômicas e ambientalmente seguras reduzindo, assim, o volume de resíduo destinado para o armazenamento final. A indústria da construção oferece um cenário de uso promissor, pois, na produção de um dos materiais mais utilizados neste setor, o Cimento Portland, poderia ser empregado um considerável volume de RB. A parceria entre os produtores de alumínio e cimento beneficiaria ambas as empresas, bem como o meio ambiente, favorecendo o crescimento sustentável. Assim, este trabalho teve como objetivo preparar clínqueres de cimentos Portland empregando-se o RB como fonte alternativa de Al2O3e Fe2O3.Foram preparadas 4 formulações: uma sem adição de RB, utilizada como referência (C1), e outras 3 com teores de resíduo de 3,6-%p (C2), 7,0-%p (C3) e 13,8-%p (C4). A adição de resíduo de bauxita não afetou a composição mineralógica do clínquer, pois as principais fasesmineralógicas- C3S, C2S, C3A e C4AF foram formadas. Contudo, nos clínqueres C3 e C4, o uso de mais de 7%-p de RB levou a formação do C3A dopado com sódio que possui estrutura ortorrômbica. Baseando-se nos resultados de difração de raios-X, morfologias e quantificações de fases, verificou-se que embora a adição de resíduo de bauxita altere a composição química do clínquer, a incorporação de até 13,8%-p de resíduo não prejudicou o comportamento mecânico do material. As argamassas preparadas com estes clínqueres apresentaram resistência a compressão satisfatória e o material C1 alcançou valores de 39 MPa após os 28 dias de cura. Finalmente, baseado nestes resultados, pode-se considerar que a presença do resíduo não afetou negativamente a qualidade do material produzido o que indica um interessante potencial de aplicação para o RB.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6173.pdf: 16234902 bytes, checksum: 6547938ad1d62f0e6ec22c7befb71916 (MD5) Previous issue date: 2014-04-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / Heated glasses undergo a variety of kinetic processes, such as crystallization, relaxation and viscous flow, that are very important both scientifically and technologically. In this work, we measured and rigorously analyzed these processes according to several models and theories, for two glass compositions: diopside (CaO MgO 2 SiO2) and lithium diborate (Li2O 2 B2O3). These analyses addressed the following questions: which viscosity model better describes the experimental data? Which viscosity model better describes the structural relaxation kinetics bellow the glass transition temperature? Does the decoupling between crystallization and viscous flow kinetics occur for the studied materials, as reported in the literature for lithium disilicate? The results showed that the MYEGA viscosity model described well both viscous flow and structural relaxation data. Moreover, our results point towards an explanation for the breakdown between crystallization and viscous flow kinetics: it is a phenomenon in which the crystal growth structural units are able to move without cooperative rearrangements if the viscosity is above 5,6(6) 103 Pa s. With our results for lithium diborate, we confirmed Kauzmann s resolution for his own paradox: this glass fully crystallizes before achieving a metastable equilibrium state when kept at the Kauzmann s temperature. This means that such glass cannot undergo the ideal glass transition . These findings are useful for technological processes such as glass annealing, new glass-ceramic microstructure design, and glass making. / Cristalização, relaxação e escoamento viscoso são processos cinéticos de grande importância científica e tecnológica na área de vidros. Neste trabalho, estes processos foram observados e rigorosamente analisados segundo diversas teorias e modelos, para dois vidros: diopsídio (CaO MgO 2 SiO2) e diborato de lítio (Li2O 2 B2O3). Estas análises tiveram como objetivo responder as seguintes perguntas: qual modelo de viscosidade melhor descreve os dados experimentais? Qual modelo de viscosidade melhor descreve a cinética de relaxação estrutural abaixo da temperatura de transição vítrea? A cinética de cristalização pode ser satisfatoriamente correlacionada com a cinética de escoamento viscoso, ou ocorre um desacoplamento entre elas, como já reportado na literatura? Os resultados mostraram que o modelo MYEGA de viscosidade descreve bem a cinética de escoamento viscoso e de relaxação estrutural. Além disso, os resultados obtidos dão embasamento para uma explicação sobre o desacoplamento entre as cinéticas de escoamento viscoso e de cristalização: trata-se de um fenômeno em que, para viscosidades maiores que 5,6(6) 103 Pa s, as unidades estruturais que participam do crescimento de cristais se movimentam sem a necessidade de rearranjos cooperativos. Finalmente, o conjunto dos resultados obtidos permitiu confirmar, para o diborato de lítio, a proposta de resolução do paradoxo de Kauzmann sugerida pelo próprio: este vidro cristaliza totalmente antes de atingir o equilíbrio metaestável na temperatura de Kauzmann. Isto significa que a transição vítrea ideal é inatingível para um vidro de diborato de lítio confeccionado pela rota de fusão e posterior resfriamento. Estes resultados encontram aplicação em processos tecnológicos como recozimento de vidros, desenvolvimento microestrutural de novos materiais vitrocerâmicos, e formação de produtos vítreos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6216.pdf: 3752931 bytes, checksum: c42d2f4f644f3bf605290cc17c76dffa (MD5) Previous issue date: 2013-12-20 / Universidade Federal de Sao Carlos / Polymeric materials, including polymer blends and composites are used in a great variety of engineering applications. Toughness, which is associated to the capacity of the material to absorb energy before its break, is frequently an important characteristic to many high-performance applications becoming essential the use of effective methods to determine the intrinsic toughness of a material in order to increase the possibility of development and applications concerning polymeric materials establishing a relationship between fracture behavior and morphology. The method Essential Work of Fracture (EWF) has been receiving special attention to determine the toughness of high ductility polymers, however, sometimes, a low discerning use of the technique concerning the theory and the correct preparation of specimen of polymeric systems.This way, it was developed a very selective procedure to the preparation specimen which is the main step to obtain precise results. In order to expand EWF technique application and to evaluate the fracture toughness, in this work the fracture behavior of three different polymeric systems was observed. Two of them showed an excellent response to the technique. The nanocomposites of blends HDPE/LLDPE and OMMT and Polypropylene/Glass Fiber composites, both semi-crystalline materials, with ductile behavior. On the other hand, observing the other system, nanostructured blends SAN/PBT, with brittle behavior, the EWF method applied in this work showed to be inappropriate. Therefore, there was an improvement concerning the understanding of limitations and peculiarities of the EWF technique, which is nowadays a very useful tool to characterize the toughness of ductile polymeric materials althought it still has some limitations related to brittle materials. / Materiais poliméricos, incluindo suas blendas e compósitos, são muito utilizados em uma ampla variedade de aplicações de engenharia. A tenacidade, que é a capacidade que um material apresenta de absorver energia antes de sua ruptura, frequentemente é uma propriedade chave para aplicações de alto desempenho, e assim é essencial a utilização de métodos eficazes na determinação da tenacidade intrínseca de um dado material, a fim de possibilitar o desenvolvimento e ampliar a aplicação dos materiais poliméricos estabelecendo uma relação entre o comportamento de fratura e a morfologia desses materiais. O método de Trabalho Essencial de Fratura (EWF) tem recebido especial atenção na determinação da tenacidade de polímeros altamente dúcteis, no entanto muitas vezes ocorre uma utilização pouco criteriosa da técnica no que diz respeito aos pré-requisitos teóricos e à preparação adequada dos corpos-de-prova de sistemas poliméricos. Dessa forma, foi desenvolvido de forma bastante criteriosa um procedimento de preparação de corpos-de-prova que é a etapa chave para a obtenção de resultados precisos. Visando ampliar a aplicação da técnica EWF para a avaliação da tenacidade à fratura, neste trabalho foram estudados três diferentes sistemas poliméricos. Dois deles mostraram excelente resposta à aplicação da técnica, os nanocompósitos de blendas HDPE/LLDPE e OMMT, e os compósitos de Poliprolileno/Fibras de Vidro, ambos materiais semicristalinos e com comportamento dúctil. Porém para o outro sistema, as blendas nanoestruturadas de SAN/PBT, de comportamento essencialmente frágil, a aplicação da técnica de EWF se mostrou inapropriada dentro das condições estudadas. Portanto, houve avanço com respeito à compreensão dos limites e peculiaridades da aplicação da técnica de EWF, que hoje é uma ferramenta muito útil na caracterização da tenacidade à fratura de materiais poliméricos dúcteis, mas que ainda possui sérias restrições para a análise de materiais de comportamento frágil.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6324.pdf: 4094948 bytes, checksum: 9cf399437317071ad625c2abc96b840e (MD5) Previous issue date: 2014-08-01 / Financiadora de Estudos e Projetos / Barium hexaferrite (BaM) is a magnetic ceramic material with a hexagonal crystal structure, which is widely used as a permanent magnet and in electronic devices, magnetic recording media, electromagnetic wave absorbers, etc. The properties of barium hexaferrite are strongly dependent on its composition, type of doping agents, and processing variables. Chromium oxide is an antiferromagnetic material, which, when used as a dopant in barium hexaferrite, can increase the latter s saturation magnetization and decrease its coercivity, making it suitable for use in magnetic recording media. The literature reports on several studies about the effect of the addition of dopants on barium hexaferrite sintered in a conventional furnace, aiming to improve its magnetic properties. However, no studies so far have focused specifically on microwave-sintered chromium oxide-doped barium hexaferrite. In this work, a commercial barium hexaferrite was mixed with chromium oxide ranging from 0 to 3g. Each mixed powders were pressed isostatically at 200 MPa and sintered in a conventional furnace (60 min) and a microwave oven (30 min) at 1100, 1200, 1240 and 1280oC, applying heating rates of 10oC/min and 50oC/min, respectively, to obtain highly dense materials with small grain sizes. The resulting materials were characterized by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD), specific surface area by the BET method, apparent density, scanning electron microscopy (SEM) and vibrating sample magnetometry (VSM). The results indicated that sintering barium hexaferrite microwave with and without the addition of chromium oxide yields materials with a homogeneous microstructure and densities similar to those obtained by conventional sintering, which can be achieved in an 80% shorter firing time. At 1280oC, the microwave sintered BaMCr4 sample exhibited higher levels of saturation magnetization and remanence than those of the other samples conventionally and microwave sintered at this temperature. / A hexaferrita de bário (BaM) é um material cerâmico magnético de estrutura cristalina hexagonal muito utilizada como magneto permanente, em dispositivos eletroeletrônicos, meios de gravação magnética, absorvedores de radiação eletromagnética, etc. As propriedades da hexaferrita de bário estão fortemente relacionadas com sua composição, tipo de dopantes e variáveis de processamento. O óxido de cromo é um material antiferromagnético, mas sua utilização como dopante da hexaferrita de bário pode levar a um aumento da magnetização de saturação e diminuição da coercividade, qualidades estas desejáveis para sua utilização em mídia de gravação magnética. Diversos trabalhos reportam o efeito da adição de alguns agentes dopantes na hexaferrita de bário processada por vários métodos e sinterizada em forno convencional, visando à melhoria das propriedades magnéticas; entretanto nenhum estudo sistemático da sinterização da hexaferrita de bário dopada com cromo em forno de micro-ondas foi realizado. Neste trabalho, uma hexaferrita de bário comercial foi misturada com óxido de cromo variando de 0 a 3g. Cada mistura foi conformada por prensagem isostática a 200 MPa, e então sinterizada em forno convencional (60 min) e de micro-ondas (30 min) a 1100, 1200, 1240 e 1280oC, com taxas de aquecimento de 10oC/min e 50oC/min respectivamente, visando à obtenção de materiais com altas taxas de densificação e reduzido crescimento de grãos. Os materiais obtidos foram caracterizados por energia dispersiva de raios X (EDX), difração de raios X (DRX), área superficial específica pelo método BET, densidade aparente (DA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). Os resultados mostraram que a sinterização por micro-ondas da hexaferrita de bário sem e com adição de óxido de cromo favoreceu à formação de microestruturas homogêneas, a densidades semelhantes em relação à sinterização convencional e, em um tempo de queima de 80% menor. Na temperatura de 1280oC, a amostra BaMCr4 sinterizada por micro-ondas, obteve elevados valores de magnetização de saturação e remanência, sendo superiores aos valores das demais amostras sinterizadas convencionalmente e por micro-ondas nessa temperatura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissALRTS.pdf: 5118290 bytes, checksum: 16861c414f1f2c71ab507accdc5d0b41 (MD5) Previous issue date: 2006-07-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / Suitable destination of industrial solid wastes that have not well established or completely successful mitigation techniques is nowadays a fundamental important subject, all over the world. In Brazil, one of the most pollution-intensive industries is the tanning skin and processing leather industry. Among its wastes, there is a hazardous chromium-containing waste, named leather shaving, which needs technological alternatives to reintegrate its great quantity generated to materials life cycle. Based on materials engineering concepts, and from the experiences related in bibliography, this work proposes the leather shaving dissolution in phosphoric acid and later incorporation of this new product in Portland cement mortar; changes on the strength of mortar are very important, being the focus of this work. Mortars and cement pastes were made to serve as standards, and treated waste-containing samples were produced to compare the results and to try explaining their causes. The analysis of the experimental results shows that treated leather shaving addition inhibits hydration of Portland cement compounds, due to the phosphoric acid; this retard is disclosed by the increased paste setting time and the mortar mechanical strength development after 91 days, this strength is close to the standard sample one. Porosity remained almost unaltered, and the main microstructural change found was the calcium phosphate phase formation, detected by XRD and SEM. At last, cement matrix was effective at fixing chemically Cr (III), an important result in view of environmental aspects. / A destinação adequada dos resíduos sólidos industriais para os quais medidas mitigadoras de sua geração ainda não tiveram sucesso ou, ainda que tendo, não conseguiram suprimi-la em definitivo é uma das questões de fundamental importância atualmente, em nível mundial. Os passivos estocados são cada vez maiores, e as contravenções ambientais, resultante de descartes inadequados, constantes. No Brasil, um dos setores industriais de maior impacto sobre o meio ambiente é aquele do curtimento de peles e processamento do couro. Dentre seus resíduos sólidos, encontra-se a serragem ou raspa de couro, resíduo perigoso em razão do cromo presente e cujo imenso volume diariamente gerado necessita de alternativas tecnológicas que se somem para sua reintegração ao ciclo de vida dos materiais. Baseado nos conceitos de engenharia de materiais, e a partir das experiências reunidas em bibliografia, este projeto traz como proposta a dissolução da serragem de couro em ácido fosfórico e posterior incorporação do produto formado à argamassa de cimento Portland; o efeito em sua resistência é prioritariamente importante e constitui-se no foco deste trabalho. Foram moldadas amostras referenciais de argamassa e de pasta de cimento e outras contendo resíduo tratado para posterior comparação dos resultados e explicação dos seus mecanismos responsáveis. Os dados obtidos permitem afirmar que, devido ao ácido fosfórico, a incorporação da serragem tratada provocou uma lenta hidratação dos componentes do cimento refletida no aumento do tempo de pega e no desenvolvimento da resistência mecânica das argamassas - que apresentavam valores muito pouco abaixo daquelas sem resíduo ao final de 91 dias. A porosidade permaneceu praticamente inalterada; já a principal mudança microestrutural observada foi a formação da fase fosfato de cálcio, detectada por DRX e microscopia eletrônica. Ainda, a matriz de cimento mostrou-se eficaz na fixação química do Cr (III), resultado importante do ponto de vista ambiental.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1644.pdf: 8167247 bytes, checksum: 653c88c33dcde3e3a141a86ea606e383 (MD5) Previous issue date: 2007-09-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / Not only for the development of their products, the aluminum industry has engaged its efforts in services for their customers. One of them is the molten aluminum delivery (7 to 8 t) in crucibles for long distances (over 100 to 200 km). This is an advantageous practice for the customers because it allows saving energy in the melting process, and the suppliers can add value to the metal purchased. Because the process demands great amount of molten metal, a high thermal and mechanical performance of the crucible lining is needed. Thus, a systemic analysis involving design, thermodynamic, microstructure, thermal conductivity and thermo-mechanical aspects must be considered. This work aims to match these fundaments, the industrial results, the laboratory characterization of materials and the computing simulations using a software recently developed by the working team. This software is able to predict the thermal behavior of the heated containers even under operation. Therefore, based on the three pillars named theory , simulation and industrial results a new commercial refractory lining were selected improving the net volume of the crucible and saving the energy required for its pre-heating. As a second step of the resent work, one of main weak points of this refractory, the erosion resistance, was minimized / A indústria do alumínio tem se especializado não somente em tecnologias de produção de metal, mas também tem se aperfeiçoado no setor de serviços prestados aos seus clientes. Um deles é o transporte do alumínio líquido em cadinhos para longas distâncias, onde de 8 a 10 toneladas de metal fundido percorrem mais de 100 km em rodovias de baixa qualidade. Além de agregar o valor do produto aos fornecedores, os clientes podem otimizar seus processos em tempo e custo, uma vez que poupam os esforços na refusão do alumínio. Como o transporte em escala industrial demanda grandes quantidades de metal, é necessário um bom desempenho do cadinho nos quesitos de conservação de temperatura e resistência termomecânica de seu revestimento refratário. Todavia, a seleção correta do refratário não é uma tarefa trivial, pois uma série de propriedades deve ser considerada de modo a maximizar esse desempenho. Com isso, uma análise sistêmica envolvendo termodinâmica, microestrutura, resistência termomecânica, propriedades térmicas e projeto torna-se necessária. Neste trabalho, procurou-se conciliar a teoria com a prática industrial, efetuando-se um estudo baseado na caracterização de materiais comerciais e a simulação computacional para prever o comportamento do cadinho durante sua operação. A partir do acesso a informações da empresa parceira deste estudo foi possível o acompanhamento da prática industrial, permitindo estudos cada vez mais aprofundados quanto as reais necessidades de um projeto de revestimento de cadinhos. Assim, com os três pilares teoria , simulação e prática industrial determinou-se o melhor revestimento para cadinhos que, além de proporcionar um maior volume de metal entregue também gerou economias energéticas. Na segunda etapa do trabalho, minimizou-se um dos principais pontos fracos desse revestimento que é a resistência a erosão

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2259.pdf: 2249203 bytes, checksum: 0d8d6a3fb97691cc7379878113fca2e9 (MD5) Previous issue date: 2002-02-19 / The fast growing of regional jets market has required from airframe manufacturers a prompt attending to market demands and the primary parts fabrication at a planned quality, quantity, and time at low costs. In order to achieve this, the process robustness is a key concept to be kept in mind, it means that the manufactured parts shall be conform to engineering specifications and geometric tolerances as well, regardless the raw material source used in machining process. Warping or machining distortion is one of the main problems identified during machining process. The corrective action for warping impacts the manufacturing lead-time, production costs, and production plan accomplishment. The influence of raw material on machining process performance is one of the main variables, is an assumption of this work. Recently, studies related to this approach have started and little technical literature is available. Otherwise, the availability of technical literature related to machining parameters, and cutting tools has been exhaustively explored. The aim of this work is to study the influence of material, in specific, the residual stress originated during thermo-mechanical processing of 7XXX series aluminum alloy plates, on warping of primary parts manufactured through milling machining. The layer removal method was the experimental technique chosen to measure the residual stress. Through this method is possible to determine the through thickness residual stress profile, the more suitable information for this study. In addition to this, the W parameter, which gives the average residual stress level per volume unit of plate and is a function of existing residual stress profile was also derived. It was correlated to warping level of machined from plates with several W parameter values. Parts machined from low W parameter values (lower than 1,0 kJ/m3) plates presented warping measurements remarkably lower than measurements made with parts machined from plates with W parameters values higher than 2,0 kJ/m3. This trend agrees with data available in literature and demonstrates the layer removal method results dependability, and its suitability to be applied for suppliers qualification purposes. / O mercado de aviões regionais tem evoluído rapidamente e o pronto atendimento às exigências do mercado exige dos fabricantes de aeronaves a garantia da fabricação de peças primárias usinadas na quantidade, qualidade e prazo planejados. Para isso necessita-se de robustez de processo, ou seja, as peças fabricadas devem estar em conformidade com as especificações de engenharia e definições geométricas de projeto independentemente do tipo de matéria-prima utilizada no processo de usinagem. Dentre as disfunções que ocorrem durante a usinagem, o empenamento tem uma grande importância pois aumenta significativamente o tempo de fabricação de uma peça primária. Uma das variáveis importantes a ser considerada neste processo é a influência do material que ainda escapa ao gerenciamento do processo, pois é assunto que recentemente começou a ser estudado e apresentado na literatura técnica, ao contrário de outros como os parâmetros de usinagem e condições de ferramentas de corte, assuntos extensivamente explorados. Este trabalho tem como objetivo estudar a influência do material, em específico, das tensões residuais oriundas do processo de fabricação das placas de ligas de alumínio da série 7XXX, no empenamento das peças primárias fabricadas através da usinagem. A técnica utilizada para determinação das tensões residuais foi a de remoção de camadas, técnica essa que fornece dados de macro tensão residual ao longo da espessura da matéria-prima (na forma de placa), condição essa considerada mais adequada ao estudo em questão. Além disso, foi determinado o parâmetro W, que expressa o nível de energia elástica armazenada no material e é função das tensões residuais existentes no material, e este valor foi correlacionado com o empenamento durante a usinagem de peças reais com diferentes valores de W. Placas com baixos valores de W (abaixo de 1,0 kJ/m3), mostraram na usinagem valores de empenamento significativamente menor do que placas do mesmo material com valor de W acima de 2,0 1,0 kJ/m3. Isto demonstra a confiabilidade do método de remoção de camadas e que seu resultado pode ser utilizado no como um dos parâmetros de qualificação de fornecedores.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2472.pdf: 8517687 bytes, checksum: c68168cc3ba0a88a5a7c2a8ee50ea205 (MD5) Previous issue date: 2008-07-08 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work, the use of rheological measurements in substitution or complementation to methods normally employed in the characterization of nanocomposites, such as X-ray diffraction (WAXS) and transmission electron microscopy (TEM), was evaluated. Two polymeric matrices with different chemical structures and polarities and two organophilic nanoclays modified with organic surfactants, which were compatible with the respective polymer matrix, were used. Thus, polyamide 6 (PA6) and high density polyethylene (HDPE) nanocomposites were obtained by melt mixing and blown as films. WAXS measurements showed intercalated structures in the HDPE nanocomposites and exfoliated structures in the PA6 nanocomposites. Shear oscillatory rheological experiments were done to evaluate the clay dispersion and distribution in the polymer matrices, which indicated the presence of a poor dispersion in the HDPE nanocomposites, differently of the PA6 nanocomposites. Shear steady and transient rheological measurements indicated that higher interactions between PA6 and the nanoclay modified with a polar surfactant and inside the EVA masterbatches occurred. From the rheological, morphological, mechanical and transport analysis it was found that the addition of clay modified the interfacial interactions between HDPE and EVA, increasing the system compatibility. In both systems, there was an increase in elastic modulus, yielding and rupture behaviors and barrier properties. In conclusion, the rheological characterization of nanocomposites provides further information about the nanoclay dispersion and distribution in the polymer matrix, in addition to quantify the interactions between the components. However, it can not substitute the usual methods of characterization of the nanocomposites, such as WAXS and TEM. / Neste trabalho avaliou-se o uso de medidas de propriedades reológicas na substituição ou complementação de métodos geralmente empregados na caracterização das estruturas de nanocompósitos, tais como a difração de raios-x de alto ângulo (WAXS) e a microscopia eletrônica de transmissão (MET). Para tanto, foram utilizadas duas matrizes poliméricas com diferentes polaridades e duas argilas organofílicas tratadas com surfatantes compatíveis com a respectiva matriz polimérica. Assim, nanocompósitos de poliamida 6 (PA6) e de polietileno de alta densidade (HDPE), este último compatibilizado com um copolímero aleatório de etileno e acetato de vinila (EVA), foram produzidos através de mistura no estado fundido e posteriormente conformados na forma de filmes tubulares. Observou-se por WAXS que os nanocompósitos de HDPE possuíam estrutura intercalada enquanto que os de PA6 possuíam uma estrutura esfoliada. Para verificar o estado de dispersão e de distribuição das argilas nas matrizes poliméricas foram realizados ensaios reológicos em regime oscilatório de cisalhamento juntamente com análises de MET, os quais mostraram para os nanocompósitos de HDPE um baixo nível de dispersão, diferentemente do observado nos nanocompósitos de PA6. Já os ensaios reológicos em regime permanente de cisalhamento e também no regime transiente mostraram que as interações entre polímero e argila eram mais fortes nos nanocompósitos de PA6 e nos concentrados de EVA do que nos nanocompósitos de HDPE. Através das analises reológicas, morfológicas e das propriedades mecânicas e de permeação, concluiu-se que a adição de argila promoveu uma significativa alteração nas interações interfaciais da blenda HDPE/EVA, que era a matriz dos nanocompósitos de HDPE, levando a uma maior compatibilização do sistema. Em ambos os sistemas houve uma melhora no módulo elástico, no comportamento de escoamento e de ruptura, além de melhores propriedades de barreira. Por fim, concluiu-se que as medidas das propriedades reológicas de nanocompósitos podem fornecer informações complementares a respeito do estado de dispersão e de distribuição da nanocarga na matriz polimérica, além de quantificar as interações existentes entre os componentes; mas que elas não podem substituir completamente as análises de WAXS e MET.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissEJHL.pdf: 5038294 bytes, checksum: 270d3dd97e29089e77d2400100360491 (MD5) Previous issue date: 2004-09-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / A novel chemical route was use to obtain colloidal suspensions of SnO2 nanoparticles. The synthesis is based on the hydrolysis reaction of tin chloride (II), and allows the preparation of nanocrystals at room temperature. The growth behavior of the dispersed nanoparticles was studied in order to elucidate the mechanisms involved. For this purpose, the superficial properties of the nanoparticles were modified by adding the surfactant tetra-butyl ammonium hydroxide and by modifying the pH of the suspensions, which promotes variations in the surface charge and consequently in the agglomeration state. These samples were studied by transmission electron microscopy, and their optical properties were analyzed. The results indicate that the oriented attachment mechanism is significant even at room temperature. Hydrothermal treatments were applied over the suspensions, for further investigations in the growth behavior. The suspensions were also dilluted in alcohol and submitted to hydrothermal treatments, in order to verify if growth mechanism is inhbited. The results show that the Ostwald ripening process is not significant for tin oxide, due to its low solubility in the solvent. Therefore, it can be concluded that the oriented attachment mechanism is the dominant growth process for this material. The dilluted samples and those that were hydrothermally-annealed at lower temperatures presented lower growth rates. This result can be ascibed to the fact that oriented attachments occur when particles collide with a similar crystallographic orientation and, considering that the Brownian motion determines the particle velocity in suspension, the collision frequency increases with temperature and particle concentration. Finally, the photoluminescent properties of the SnO2 nanocrystals were characterized. The effective mass model was used to investigate the quantum confinement effects in the nanoparticles. The results are strong indicatives that the photoluminescence in the SnO2 nanocrystals is due to the radiative decay of free excitons. / Suspensões coloidais de nanopartículas de SnO2 foram preparadas a partir de uma nova rota química. A síntese baseia-se na reação de hidrólise do cloreto de estanho (II), o que permite a obtenção de nanopartículas à temperatura ambiente. O crescimento das nanopartículas em suspensão foi estudado para elucidar os mecanismos de crescimento. Para tal, as propriedades superficiais das nanopartículas foram modificadas pela adição do surfactante tetra-butil hidróxido de amônia e pela variação do pH da suspensão, o que modifica as cargas superficiais e conseqüentemente o estado de aglomeração dos cristais. Estas amostras foram estudadas por meio de suas propriedades ópticas e por microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados indicaram que o mecanismo de coalescência orientada é importante mesmo à temperatura ambiente. Um estudo de crescimento mais sistemático foi realizado pela aplicação de tratamentos hidrotermais às suspensões preparadas. Suspensões diluídas em álcool também foram estudadas por meio de tratamentos hidrotermais, para verificar se o processo de coalescência é inibido. Os resultados indicam que o crescimento por maturação de Ostwald não ocorre para o SnO2 devido à baixa solubilidade deste composto no solvente. Assim, o mecanismo de coalescência orientada é, de fato, o processo de crescimento dominante para o óxido de estanho. As amostras tratadas em menores temperaturas ou maiores diluições apresentaram um crescimento menos acelerado. Estes resultados podem ser compreendidos se for considerado que as nanopartículas crescem por coalescência quando chocam em orientações similares, sendo que a velocidade das partículas é devido ao movimento Browniano das mesmas. Por último, as propriedades fotoluminescentes das nanopartículas foram estudadas. O modelo das massas efetivas foi utilizado para estudar o efeito de confinamento quântico nessas partículas. Foi possível concluir que o processo de fotoluminescência das nanopartículas de SnO2 ocorre pelo decaimento radiativo de éxcitons livres.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2660.pdf: 1958461 bytes, checksum: 670bf7124fa72c942e745a23758ff5bb (MD5) Previous issue date: 2009-08-03 / Polypropylene has become widely used in fiber and filament applications; most part of these applications use colorful pigments to satisfy aesthetic necessities, communication, identification and others. To achieve the effect of the needed color it is necessary that the pigment has been well dispersed and distribute in the polymer. The appropriate dispersion is usually achieve with the combination of several mechanisms, that can occur at the same time during the mixture operation, such as: initial wetting, size reduction of the pigments, amount of aggregates and agglomerates, intimate wetting, particle uniform distribution in the medium and stabilization of the particles to avoid re-agglomeration. In this work the dispersion of two different organic pigments based on cupper phthalocianine (Pigment Blue 15) and betaoxynaphthoic acid (Pigment Red 48) in polypropylene resin with different humectants systems was studied. The characteristics of each formulation component, the determination of maximum pigment loading in polymer melts based on the CPVC (Critical Pigment Volume Concentration) concept, the ideal conditions of processing in static mixer and co-rotating twin screw extruder and the dispersion were evaluated by tint strength, filter pressure value and scanning electron microscopy. The results showed that there is an optimum humectant for each kind of pigment. The best results were obtained with the red pigment and the oxidized polyethylene wax, in which the filter pressure value was below 2 bar/g. The results for the blue pigment were not satisfactory. / O polipropileno tem ampla aplicação na produção de fibras e filamentos e, na maioria das vezes costuma-se utilizar pigmentos coloridos para satisfazer as necessidades estéticas, comunicação, identificação, dentre outras. Para alcançar o efeito da cor desejado, é necessário que o pigmento esteja bem disperso e distribuído no polímero. A dispersão adequada é atingida por meio da combinação de vários mecanismos, que podem ocorrer simultaneamente durante a operação de mistura, sendo eles: umectação inicial, redução de tamanho dos agregados e/ou aglomerados de pigmentos, umectação total das partículas reduzidas, distribuição das partículas uniformemente no meio e estabilização das mesmas para evitar a reaglomeração. Neste trabalho foi estudada a dispersão de dois tipos de pigmentos orgânicos a base de ftalocianina de cobre (Pigment Blue 15) e a base de ácido beta-oxinaftólico (Pigment Red 48) em resina de polipropileno em diferentes meios. Foram avaliadas as características de cada componente da formulação, a quantidade máxima de pigmento orgânico que pode ser incorporado na resina utilizando como base o conceito de CPVC (concentração volumétrica crítica de pigmento), as condições ideais de processamento em misturador estático e em extrusora dupla rosca co-rotacional e a dispersão, a qual foi avaliada por meio do poder tintorial, valor de pressão de filtro e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que existe um dispersante adequado para cada tipo de pigmento, sendo que os melhores resultados foram obtidos para o pigmento vermelho com a cera de polietileno oxidada onde o valor de pressão de filtro foi abaixo de 2 bar/g. Os resultados obtidos com o pigmento azul não foram satisfatórios.