Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5300.pdf: 19685159 bytes, checksum: c54f8b823bb508c689dbbc1932f9a256 (MD5) Previous issue date: 2013-05-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the doctoral research, the hydrogen storage properties of magnesiumiron based materials prepared by high energy ball milling and techniques of severe plastic deformation were studied. The materials were processed by ball milling under inert atmosphere and reactive milling under hydrogen pressure. The techniques of high pressure torsion, cold forging and rolling were used to prepare the materials in air. Several compositions of Mg and Fe reactants were used to study the behavior of hydrogen absorption and desorption of Mg2FeH6 and MgH2 based materials. The results showed that high energy ball milling was effective to synthesize Mg2FeH6, nevertheless, long milling times (> 12 h) were required and the sample were easily contaminated when exposed to air. Between the techniques of severe plastic deformation, the best results in terms of hydrogen absorption kinetics and capacity were achieved by cold rolling. These results were similar to the milled samples ones, however, cold rolling was carried out in air and with a processing time shorter than 1 minute. The formation mechanism of Mg2FeH6 was studied by measurements of hydrogen absorption kinetics and microstructural characterization through the techniques of X-ray diffraction and scanning and transmission electron microscopy. These analyses allowed to determine that Mg2FeH6 was formed with a columnar morphology by a diffusional process during the hydrogen thermal absorption. The effects of the addition of expanded natural graphite were evaluated to the samples prepared by high energy ball milling and cold rolling. The data showed that the use of this additive resulted in faster kinetics of hydrogen absorption and desorption of the magnesium-iron based materials. / Na pesquisa de doutorado, as propriedades de armazenagem de hidrogênio de materiais à base de magnésio e ferro preparados por moagem de alta energia e técnicas de deformação plástica severa foram estudadas. Os materiais foram processados por moagem de alta energia sob atmosfera inerte e por moagem reativa sob atmosfera de hidrogênio. As técnicas de torção sob alta pressão, forjamento e laminação a frio foram usadas para preparar os materiais ao ar. Diferentes composições dos reagentes Mg e Fe foram utilizadas para estudar o comportamento de absorção e dessorção de hidrogênio de materiais à base de Mg2FeH6 e MgH2. Os resultados mostraram que a moagem de alta energia foi eficiente para sintetizar o Mg2FeH6, entretanto, longos tempos de moagem (> 12 h) foram necessários e as amostras moídas foram facilmente contaminadas quando expostas ao ar. Entre as técnicas de deformação plástica severa, os melhores resultados em relação à cinética de absorção e capacidade de armazenagem de hidrogênio foram obtidos por laminação a frio. Estes resultados foram similares aos das amostras moídas, porém, a laminação foi realizada ao ar e com um tempo de processamento menor que 1 minuto. O mecanismo de formação do Mg2FeH6 foi estudado através de medidas da cinética de absorção de hidrogênio e da caracterização microestrutural pelas técnicas de difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão e varredura. Estas análises permitiram determinar que o Mg2FeH6 foi formado com uma morfologia colunar através de um processo difusional durante o processo de absorção térmica de hidrogênio. Os efeitos da adição de grafite natural expandido como um aditivo foram avaliados para as amostras processadas por moagem de alta energia e laminação a frio. Os dados mostraram que o uso deste aditivo resultou numa mais rápida cinética de absorção e dessorção de hidrogênio dos materiais à base de magnésio e ferro.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6451.pdf: 8418213 bytes, checksum: 272dcc68a458348ed8bc0a61401da437 (MD5) Previous issue date: 2014-03-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / Toughened polyamide 6 (PA6) nanocomposites were obtained by incorporation of acrylonitrile-EPDM-styrene (AES). As compatibilizing agents was used the copolymer methyl methacrylate-anhydride (MMA-MA). The effect of the blending protocol of the components and of the addition of three montmorillonites (Cloisite®30B, Cloisite®20A and Cloisite®Na+) was investigated. The nanocomposites were prepared in a twin screw extruder and then its microstructure, lamellar structure, mechanical, thermal and rheological properties were characterized. The morphology and properties of the nanocomposites were significantly affected by different nanoclays and blending protocol. The characterizations by transmission electron microscopy (TEM), small angle X-ray scattering (SAXS) and wide angle X-ray difraction (WAXD) indicated intercalated structures for the nanocomposites with Cloisite®20A and Cloisite®Na+, in contrast to the ones prepared with Cloisite®30B that exhibited exfoliated structure. The addition of nanoclays in the blends increased the modulus for all nanocomposites with respect to the pure blend. Excellent impact strength results were obtained for the nanocomposites compatibilized with MMA-MA with respect to the blend PA6/AES and ternary systems ternary (PA6/AES/clay), demonstrating the effective presence of the copolymer as a compatibilizer of these systems. It was observed a good correlation between mechanical properties and morphology. An increase in rigidity is accompanied by a corresponding increase in toughness when the clay is present in both phases. A significant increase in long period of nanocomposites compared to the PA6 was observed through SAXS results. In this work, polymer blends compatibilized with MMA-MA were also prepared and a significant increases in the mechanical behavior these materials was observed. / Nanocompósitos poliméricos de poliamida 6 (PA6) tenacificados foram obtidos através da incorporação de acrilonitrila-EPDM-estireno (AES). O copolímero acrílico metacrilato de metila-anidrido maleico (MMA-MA) foi utilizado como agente de compatibilização para este sistema. O efeito da ordem de mistura dos componentes e da adição de três argilas montmorilonitas (Cloisite®30B, Cloisite®20A e Cloisite®Na+) foi investigado. Os nanocompósitos foram preparados em uma extrusora de rosca dupla corotacional e caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de raios-X de baixo ângulo (SAXS) e alto ângulo (WAXD), ensaios mecânicos, térmicos e reológicos. A morfologia e propriedades dos nanocompósitos foram significativamente afetadas pelas diferentes nanoargilas e sequências de mistura. As caracterizações por MET, WAXD e SAXS indicaram a presença de estrutura intercalada para os nanocompósitos com Cloisite®20A e Cloisite®Na+, em contraste com aqueles preparados com Cloisite®30B que apresentaram estrutura esfoliada. A adição das nanoargilas à blenda aumentou o módulo de elasticidade destes materiais. Excelentes resultados de resistência ao impacto foram obtidos para os nanocompósitos compatibilizados com o MMA-MA (sistemas PA6/AES/argila/MMA-MA) em relação à blenda PA6/AES e aos sistemas ternários PA6/AES/argila, evidenciando a presença efetiva do copolímero como agente de compatibilização destes sistemas. Foi possível obter um aumento na rigidez nas misturas com Cloisite®20A, acompanhado de um correspondente aumento na tenacidade quando a argila está presente em ambas as fases. Um aumento bastante significativo nos valores de período longo dos nanocompósitos em relação à PA6 foi observado através dos resultados de SAXS obtidos em diferentes temperaturas. Blendas poliméricas de PA6/AES compatibilizadas com MMA-MA também foram preparadas e foram verificados aumentos significativos nas propriedades mecânicas destes materiais em relação à blenda pura sem agente compatibilizante.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDRL.pdf: 2135754 bytes, checksum: 5c12f02770208e279c35a61069e4ce5a (MD5) Previous issue date: 2006-02-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / Magnesium is light, abundant and it can store up to 7.6 wt. % of hydrogen forming the hydride MgH2 and therefore it is a promising material for hydrogen storage. However, the H-sorption occurs at relatively high temperatures with slow kinetics. Beside this, Mg and MgH2 surfaces are highly reactive, easily forming oxide or hydroxide layers that lower the level of storage properties. Mg-based nanocomposites have been studied in the last few years to overcome these limitations. The grain size reduction of Mg or MgH2 to the nanometric scale and the addition of catalysts as transition metals or its hydrides can promote fast kinetics at lower temperatures. The formation of a fluorinated layer on Mg surface enhances its stability in the sorption cycles avoiding the usual contamination with oxygen. Reactive milling under H2 atmosphere is one of the processing routes that has been recently investigated for the preparation of Mg-based nanocomposites, and promising results have been obtained. In the present work, the effects of different nanocrystalline additives (MgF2, Fe, NbH0,89, FeF3, VF3) into Mg processed by reactive milling were studied. The aspects analysed in this work were the influence of the additives in MgH2 synthesis during milling and in the desorption behavior. A combined catalytic effect was observed due to the MgF2 and Fe (or NbH0,89) action in MgH2 synthesis during processing. The transition metal fluorides also promote MgH2 synthesis. A fluorine transfer reaction occurs from the fluoride to Mg, generating MgF2 and transition metal (or its hydride) nanoparticles in the mixture. An important catalytic effect of Fe during H-desorption of MgH2 was also observed. / O magnésio é leve, abundante e pode armazenar até 7,6% em massa de hidrogênio sob a forma de MgH2, portanto é um material promissor para a armazenagem de H2 para fins energéticos. Entretanto, as reações de absorção e dessorção de hidrogênio ocorrem em temperaturas relativamente altas e com cinética lenta. Além disso, as superfícies do Mg e do MgH2 são muito reativas, formando facilmente camadas de óxido ou hidróxido que diminuem o nível das propriedades de armazenagem. Os nanocompósitos à base de magnésio têm sido estudados para superar essas limitações. A redução do tamanho de grão do Mg ou MgH2 à escala nanométrica, e a adição de catalisadores como os metais de transição ou seus hidretos pode promover uma cinética rápida a temperaturas mais baixas. A formação de uma camada fluoretada na superfície do Mg aumenta a estabilidade da superfície frente aos ciclos de absorção/dessorção e à ação de impurezas. A moagem reativa sob atmosfera de H2 é uma rota de processamento que tem sido pesquisada recentemente para a preparação de nanocompósitos à base de Mg, com a obtenção de resultados promissores. Neste trabalho, foram investigados os efeitos de diferentes aditivos nanocristalinos (MgF2, Fe, NbH0,89, FeF3, VF3) à moagem reativa do Mg. Os aspectos analisados foram a influência dos aditivos na síntese do MgH2 durante a moagem e no comportamento de dessorção. Verificou-se que o Fe é um importante catalisador na dessorção de hidrogênio pelo magnésio. Observou-se um efeito catalítico combinado devido à ação do MgF2 e do Fe ou (NbH0,89) na síntese do MgH2 durante o processamento. Os fluoretos de metais de transição também promovem a síntese de MgH2. Ocorre uma reação de transferência de flúor do fluoreto ao Mg durante a moagem reativa, gerando nanopartículas de MgF2 e de um metal de transição ou seu hidreto na mistura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1657.pdf: 3813248 bytes, checksum: dd6144e243e0b6fd26b4622dcffccd4a (MD5) Previous issue date: 2005-09-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / The formation of nanocomposites well exfoliated is dependent of several factors, like organic treatment with appropriate ammonium quaternary salts to promote adequate interaction between polymer and clay. The objective of this work was to produce nanocomposites of polymer and brazilian clay through melt intercalation and also to analyze the effects of the clay treatment in satisfactory preparation of the nanocomposite. In this work it were used three different types of salts to obtain organoclay. The nanocomposites of PA6 / organoclay were obtained via melt intercalation method using a corotating twin screw extruder. After extrusion the samples were injection molded into specimens that were tested to obtain the properties of tensile strength, notched izod impact and heat deflection temperature. The thermal behavior of the sample was analyzed by TGA and DSC. The nanocomposites were also characterized by XRD and TEM. The results showed that salt type dodigen affects the mechanical properties of the nanocomposites, HDT and morphology leading to higher level of exfoliation in relation to the others salts. The improvement of the properties was influenced by the level of exfoliation / intercalation obtained wich depends on the processes technique used, surface treatment of the brazilian clays with organic salts and good polar interaction between polymer and clay / A formação de nanocompósitos bem esfoliados é dependente de vários fatores, sendo um deles o tratamento orgânico com sais quaternários de amônio que promovem interação adequada entre o polímero e a argila. O objetivo deste trabalho foi produzir nanocompósitos de nylon 6 / argila organofílica nacional por meio da técnica de intercalação no estado fundido avaliando os efeitos do tratamento da argila na obtenção satisfatória do nanocompósito. Neste trabalho foram usados três tipos diferentes de sais para obter argila organofílica. Os nanocompósitos de nylon 6 / argila organofílica foram obtidos através da intercalação no estado fundido usando uma extrusora de rosca dupla corotacional. Depois da extrusão, as amostras foram moldadas por injeção para obter as propriedades de resistência à tração, impacto e HDT. O comportamento térmico das amostras foi analisado por DSC e TGA. Os nanocompósitos também foram caracterizados por DRX e MET. Os resultados mostraram que o sal do tipo dodigen influenciou significativamente nas propriedades mecânicas dos nanocompósitos, HDT e morfologia levando a níveis mais altos de esfoliação em relação aos outros sais. A otimização das propriedades foi influenciada pelo nível de esfoliação / intercalação obtido entre o balanço da técnica de processamento, tratamento de superfícies da argila montmorilonita com sais orgânicos e boa interação polar entre a argila e a matriz polimérica

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1972.pdf: 5373269 bytes, checksum: de7cf683e988f154249a684b6bedfe84 (MD5) Previous issue date: 2008-03-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, the use of ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) in substitution to compatibility agents normally employed in the production of high density polyethylene (HDPE) nanocomposites (such as polyethylene grafted with maleic anhydride - PEMA) was evaluated due to its intrinsic polarity and relative low cost. Two EVAs with different melt flow indexes and vinyl acetate contents and two organophilic clays treated with different organic surfactants were used. It was verified that EVA with lower viscosity and higher polarity showed better interactions with the clay treated organically with polar surfactant. However, these characteristics reduced the HDPE/EVA compatibility. HDPE/EVA/MMT nanocomposites were obtained through melt mixing and subsequently blown as films. An Intercalated nanocomposite (HDPE/EVA 8/C15A) and a nanocomposite characterized by the presence of tactoids of the organoclay (HDPE/EVA 25/C30B) were produced. From rheological, morphological and permeation analysis it was found that the addition of clay modified the interfacial interactions between HDPE and EVA, increasing the system compatibility when compared to the HDPE/EVA blends behavior. Comparing with the HDPE/EVA blends, the better compatibility in nanocomposites were followed by an increase in elastic modulus, yielding and rupture behaviors and permeability properties. But these properties did not increase when compared with the pure HDPE film. The best results were obtained with the HDPE/EVA 8/C15A nanocomposite. / Neste trabalho avaliou-se o uso do EVA na substituição de agentes compatibilizantes geralmente empregados na produção de nanocompósitos de PEAD (como o polietileno graftizado com anidrido maleico - PEMA), devido ao seu caráter polar e menor custo relativo. Para tanto, foram utilizadas duas resinas, com diferentes teores de acetato de vinila e índices de fluidez, e duas argilas organofílicas, tratadas com diferentes surfactantes orgânicos. Verificouse que o EVA com menor viscosidade e maior polaridade apresentou melhores interações com a argila organofílica tratada com surfactante polar. Porém, essas características levaram a uma menor compatibilidade com a matriz de PEAD. Os nanocompósitos de PEAD/EVA/MMT foram produzidos através de mistura no estado fundido e conformados na forma de filmes tubulares. Foram obtidos nanocompósitos com estrutura predominantemente intercalada (PEAD/EVA 8/C15A) e caracterizada pela presença de tactóides de argila (PEAD/EVA 25/C30B). Através das analises reológicas, de morfologia e propriedades mecânicas e de permeação, concluiu-se que a adição de argila alterou as interações interfaciais entre o PEAD e o EVA, levando a uma maior compatibilização do sistema, quando comparado ao comportamento observado nas blendas de PEAD/EVA. Em comparação com as blendas de PEAD/EVA, a maior compatibilidade nos nanocompósitos foi acompanhada de melhorias no módulo elástico, no comportamento de escoamento e de ruptura, além de menor permeabilidade. Porém, quando comparado ao filme de PEAD puro, verificou-se uma manutenção das propriedades, sendo que os melhores resultados foram àqueles apresentados pelo nanocompósito de PEAD/EVA 8/C15A.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2338.pdf: 7848442 bytes, checksum: b474c4043dd5e8ce035696429d3b159c (MD5) Previous issue date: 2008-08-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work is to monitor in-line, using an optical detector fitted at the extruder die exit, the formation of PP/MMT nanocomposites during polymer melt compounding. The intensity of the detector´s signal is dependent of the clay type (organofilization treatment), concentration and particle size, and so it is possible to monitor the presence of the clay tactoids due to their light extinction. The MMT clay is added as a pulse with constant weight into the PP extrusion flow and its presence is followed by the optical detector at the die exit. The data comes out as the common residence time distribution curves having its maximum intensity dependent upon the clay average particle size. On clay exfoliation the size of the tactoids are reduced to levels below the minimum particle size for producing light extinction and so the signal intensity reduces as the nanosize composite is formed. X-Ray diffraction analyses are used as offline monitoring of the nanocomposite formation. The results show that it is possible to use the optical detector to monitoring in-line the formation of nanocomposites. / O objetivo desse trabalho é avaliar e acompanhar em tempo real (in-line) o efeito da formulação e do perfil de rosca de uma extrusora dupla rosca no nível de desagregação, intercalação e esfoliação no estado fundido de uma argila montimorilonita (MMT) tratada e não tratada, na formação de nanocompósitos á base de polipropileno (PP). Por ser um polímero apolar, com pouca afinidade com a carga inorgânica, para que seja possível a esfoliação da argila, será utilizado um compatibilizante de polipropileno grafitizado com anidrido maleico (PP-g-MA). As argilas que foram utilizadas são as argilas comerciais Cloisite® (Na+, 15A, 20A e 30B) e uma outra argila proveniente da sinterização da argila Cloisite® 20A. A produção do nanocompósito foi realizada em uma extrusora dupla rosca Werner&Pfleiderer ZSK 30. Acompanhou-se a eficiência de produção do nanocompósito em tempo real in-line com o uso de um turbidímetro. Para quantificar o grau de esfoliação foi utilizado o método convencional off-line de análise por difração de raios X. Os resultados mostram que o turbidímetro é capaz de acompanhar as mudanças em tempo real da estrutura dos nanocompósitos obtidos a partir de um estímulo pulsado. O sinal obtido é dependente da concentração, do tipo de sal utilizado no tratamento de organofilização e da compatibilidade polímero/argila, modificada com o uso do compatibilizante.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3298.pdf: 5267625 bytes, checksum: c21d0a6b7606b0e18816dca04d889675 (MD5) Previous issue date: 2010-09-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / The objective of this project was the preparation of biodegradable films from polymer blends of citrus pectin (PEC) and thermoplastic starch (TPS) and the modification of its mechanical properties by formation of nanocomposites with cellulose nanofibers (NCel). The project was conducted in three stages. Firstly, the nanofibers were obtained from bleached sugarcane bagasse fibers (FBC) by hydrolysis with hydrochloric (HCl) and sulfuric (H2SO4) acids. The characterizations revealed nanofibers with needle-like morphology and diameters lower than 20 nm. The thermal stability of NCel obtained with HCl was higher than H2SO4 one. In the second stage, a factionary factorial design was applied to define a suitable processing condition for TPS/PEC blends (100/0, 75/25, 50/50, 25/75 e 0/100) in a mixer Haake, with posterior microstructural and mechanical characterizations of the blends. It was defined the condition of 130ºC, 160 RPM and 4 min to processing TPS/PEC blends, which showed biphasic microstructure and mechanical strength decreased by increase of TPS content. Due to this, NCel were incorporated at concentration of 1, 5, 10 and 15% (w/w) in the processing under different mixture conditions, aiming the improvement of the mechanical performance of the TPS/PEC blend 50/50. The characterization results evidenced that water vapour permeability, tensile strength and elastic modulus of the blend were significantly improved in 48, 150 and 350%, respectively, only with 5% of NCel. The better results were obtained by use of NCel-S and mixture of the nanocomposite formulations into milling ball equipment. The study of this project evidences the great potential of the cellulose nanofibers to the improvement of the properties in biodegradable polymeric systems based in pectin and starch natural polymers. / O presente trabalho teve como objetivo a preparação de filmes biodegradáveis a partir de blendas de pectina (PEC) e amido termoplástico (TPS) e o uso de nanofibras de celulose (NCel) como agente de reforço para modificação das propriedades mecânicas destes materiais. O trabalho foi conduzido em três momentos de estudo. Inicialmente as nanofibras foram obtidas via o método da hidrólise ácida com ácido clorídrico (HCl) e sulfúrico (H2SO4) a partir da fibra branqueada do bagaço de cana-de-açúcar (FBC). As caracterizações revelaram nanofibras de formato agulhado com diâmetros menores que 20 nm. A estabilidade térmica das nanofibras foi maior para a hidrólise com HCl (NCel-C) do que com H2SO4 (NCel-S). No segundo momento, foi aplicado um planejamento fatorial fracionário para estabelecer uma condição ótima de processamento da blenda TPS/PEC em cinco proporções mássicas (100/0, 75/25, 50/50, 25/75 e 0/100) em misturador Haake, com subseqüentes caracterizações microestruturais e mecânicas das blendas. Foi definida a condição de 130ºC, 160 rpm e 4 minutos para processamento das blendas TPS/PEC as quais apresentaram microestrutura multifásica e desempenho mecânico modificado pelo aumento do teor de TPS. As nanofibras foram então incorporadas nas concentrações de 1, 5, 10 e 15% no processamento sob diferentes condições de mistura buscando modificar o desempenho mecânico da blenda TPS/PEC 50/50. Os resultados das caracterizações evidenciaram que a permebilidade ao vapor de água, resistência à tração e o módulo elástico da blenda apresentaram aumentos significativos de 25, 150 e 350%, respectivamente, apenas com a adição 5% de nanofibras. Os resultados que evidenciaram maiores aumentos foram o uso de NCel-S e mistura das nanofibras na matriz TPS/PEC com moinho de bolas. Os resultados desta dissertação evidenciam o potencial desempenho das nanofibras de celulose sobre as propriedades dos sistemas poliméricos biodegradáveis a base de pectina e amido

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3329.pdf: 6374994 bytes, checksum: a47986d4181e05b6e83318ff5e2d9a33 (MD5) Previous issue date: 2008-02-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / There are many different materials used in dental prosthesis, metal combined with ceramic (metalloceramic), combination of polymers with metal (metal-polymer), metal, polymer and ceramic metal free or metal-free. Metalfree dental prostheses, including crowns and bridges, are attractive to dentists and patients because they have better aesthetics, abrasion resistance, biocompatibility and low thermal conductivity when compared with traditional metal-ceramic prostheses. However, mechanical failures may occur because they are fragile materials. Zirconia (ZrO2) and alumina (Al2O3) are ceramics that have mechanical and aesthetic features suitable for manufacture of these prostheses. In the late 80's, were obtained significant improvements in mechanical properties of composites consisting of alumina matrix with nanoscale inclusions. Previous experimental results showed that the addition of small amounts of nanometric zirconia to the alumina sets a material with interesting mechanical properties. This study proposes the use of composites with nanoscale inclusions of zirconia as a material for the preparation of metalfree dental prostheses. To check this possibility, alumina matrix nanocomposites samples were prepared with 5% of nanometric inclusions of ZrO2 to test the biocompatibility in vivo and some mechanichal properties. In the mechanical characterization tests were performed under 3 point bending (according to ISO 6872/97) and diametral tensile test. Biocompatibility tests were performed on bone and subconjunctival tissue of rats. The results showed that, in accordance with the standards in dentistry and compared with values observed in previous studies, the material in this study has excellent mechanical properties and excellent biocompatibility which allows its use as reinforcement in metal-free dental prostheses. / Existem inúmeros diferentes materiais usados em próteses odontológicas: metal combinado com cerâmica (chamadas metalocerâmicas), combinação de metal com polímeros (metaloplásticas), metálicas, poliméricas (com ou sem carga) e cerâmicas também chamadas metal free ou livres de metal. As próteses odontológicas livres de metal, incluindo coroas e pontes, são atrativas aos dentistas e pacientes pois possuem melhor estética, resistência a abrasão, biocompatibilidade e baixa condutibilidade térmica quando comparadas com as tradicionais próteses metalo-cerâmicas. No entanto, falhas mecânicas podem ocorrer nestes materiais pois são materiais frágeis. As cerâmicas que apresentam caracterísitcas estéticas e mecânicas adequadas para a confecção destas próteses são a zircônia (ZrO2) e a alumina (Al2O3). No final da década de 80, foram obtidas melhoras significativas nas propriedades mecânicas de compósitos formados por matriz de alumina com inclusões nanométricas. Resultados experimentais prévios, demonstraram que adições de pequenas quantidades de zircônia nanométrica à alumina permite obter um material com propriedades mecânicas adequadas. O presente estudo propõe a utilização de compósitos com inclusões nanométricas de zircônia como material para a preparação de próteses odontológicas livres de metal.Tendo como objetivo verificar tal possibilidade, foram preparadas amostras de nanocompósitos de matriz de alumina com 5% de inclusões nanométricas de ZrO2 para a realização de ensaios de resistência mecânica e de biocompatibilidade in vivo . Na caracterização mecânica foram realizados ensaios de flexão em 3 pontos (de acordo com a norma ISO 6872/97) e ensaio de tração diametral. Já os ensaios de biocompatibilidade foram realizados em tecido ósseo e subconjuntivo de ratos. Os resultados mostraram que, de acordo com as normas vigentes em odontologia e comparativamente com valores observados em trabalhos anteriores, o material em estudo apresenta excelentes propriedades mecânicas e excelente biocompatibilidade o que possibilita seu uso como reforço de próteses livres de metal.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3787.pdf: 6482564 bytes, checksum: 22646bf792c17f5ba5c86bd4182c9b34 (MD5) Previous issue date: 2009-08-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / For some applications toughening of polyamide is important. This can be accomplished through the addition of an elastomeric phase to the polyamide matrix with the drawback of a reduction in the stiffness and strength of the material. Several studies lately have focused on the modification of polyamide matrix with the purpose of obtaining a balance between toughness and stiffness for these thermoplastics. In this work, to achieve a balance between stiffness and toughness, ternary nanocomposites based on blends of polyamide 6 (PA6) and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) were prepared by the melt blending processes using the organoclay Cloisite® 30B (OMMT) and the styrene-maleic anhydride copolymer (SMA) as compatibilizer. Four blending sequences were used to prepare the selected systems and their mechanical properties studied through the Young s modulus and notched Izod impact properties. The addition of organoclay increases the Young s modulus of all ternary nanocomposites when compared to the blend and the PA6 matrix. This fact was attributed to preferential location of the clay in the PA6 matrix phase. The micrographs obtained by transmission electronic microscopy (TEM) indicate that the nanoclay shows an exfoliated structure and reside in the PA6 matrix phase, as well as in the interface between the phases. PA6/ABS/OMMT ternary nanocomposites with different content of nanoclay (1, 3 and 5%) were studied and it was observed that the particles size of ABS dispersed phase decrease with the increase of the OMMT content in the blend. This fact indicates that nanoclay can play an important role to prevent the coalescence in the ABS domains during the melt state processes. PA6/ABS ternary blends compatibilized with SMA were prepared by melt state process and it was observed that the mechanical properties and the morphology were influenced by the blending sequence of the components. / A tenacificação da poliamida 6 é desejável para diversas aplicações e pode ser obtida através da adição de uma fase elastomérica à matriz, entretanto, isto leva a uma perda em suas características de rigidez e resistência a tração. Com o intuito de se obter um balanço entre as propriedades de rigidez e tenacidade, nanocompósitos baseados em blendas de poliamida 6 (PA6) e terpolímero acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) foram preparados pelo método de mistura no estado fundido utilizando a argila organofílica Cloisite® 30B (OMMT) como reforço e o copolímero estirenoanidrido maleico (SMA) como compatibilizante. Os sistemas foram preparados em uma extrusora de rosca dupla co-rotacional, utilizando quatro sequências de misturas e suas propriedades mecânicas foram analisadas através da determinação do módulo de elasticidade sob tração e resistência ao impacto Izod. A adição da argila organofílica aumentou o módulo de todos os nanocompósitos ternários em relação à blenda e à matriz PA6. Mas por outro lado, foi observada uma redução da resistência ao impacto desses nanocompósitos. Este aumento na rigidez foi atribuído à localização da argila no interior da fase matriz PA6. As micrografias obtidas por microscopia eletrônica de transmissão (MET) indicaram que a argila apresenta uma estrutura esfoliada em todos os sistemas e reside na fase matriz PA6, bem como na interface entre as duas fases. Sistemas ternários de PA6/ABS/OMMT com diferentes teores de argila (1, 3 e 5%) também foram estudados e foi observado que o tamanho das partículas da fase dispersa ABS diminui com o aumento da quantidade de OMMT na blenda. Isto indica que a argila pode desempenhar um importante efeito em prevenir a coalescência dos domínios de ABS durante a mistura do fundido, estabilizando a estrutura formada. Blendas ternárias de PA6/ABS compatibilizadas com o SMA foram preparadas e foi observado que as propriedades mecânicas e a morfologia são bastante influenciadas pela ordem de mistura dos componentes da blenda.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4485.pdf: 10452784 bytes, checksum: c97ffcf09e06376e8d784b7641e46a27 (MD5) Previous issue date: 2012-04-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / The main objectives of this dissertation were to study the short (tensile and impact) and long-term (fatigue) mechanical behavior of nanocomposites of poly(ether-ether-ketone), PEEK, with nanohydroxyapatite, nHA, for application as biocompatible materials. First of all, a preliminary study was conducted to determine the influence of the addition of nHA in the rheological, thermal and dynamic mechanical properties of PEEK, in order to choose an optimal formulation for large-scale preparation. The chosen composition with 10wt% of nHA was prepared by melt mixing in a co-rotating twin screw extruder. The resulting structure and dispersion were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and rheological properties. Subsequently, the materials (PEEK and PEEK/nHA nanocomposite) were injection molded at 3 different conditions by varying the flow rate. The resulting morphologies were evaluated by polarized light optical microscopy (PLOM) and the degree of crystallinity of the samples was evaluated by differential scanning calorimetry (DSC) and wide angle X-ray scattering (WAXS). The mechanical properties of tensile, impact and fatigue of PEEK and nanocomposite were measured and correlated with the results of dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and the resulting morphology. It was found that the variation of the injection conditions did not change the materials properties significantly; however, the obtained long and short-term mechanical properties of the nanocomposite were within the range of cortical bone properties and, therefore, the nanocomposite can mechanically be used for medium load bearing implant applications, due to their limited modulus. Finally, tests with adult stem cells to determine in vitro biological response of the biomaterial were performed, which indicated that these cells proliferated faster in PEEK/nHA, indicating that the biological response is most favorable to the nanocomposite than to pure PEEK. / Esta dissertação teve como principal objetivo estudar as propriedades mecânicas de curta (tração e impacto) e longa duração (fadiga) de um nanocompósito de poli(éter-éter-cetona), PEEK, com nanohidroxiapatita, nHA, para aplicação como material biocompatível. Primeiramente, foi realizado um estudo preliminar para determinar a influência da adição da nHA nas propriedades reológicas, térmicas e dinâmico-mecânicas do PEEK, com o objetivo de escolher uma formulação ideal para preparo em grande escala do nanocompósito. Em seguida, a composição escolhida com 10% em massa de nHA foi preparada via mistura no estado fundido em uma extrusora de rosca dupla co-rotacional. A estrutura resultante e a dispersão foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por propriedades reológicas. Posteriormente, os materiais (PEEK/nHA e PEEK puro) foram moldados por injeção em 3 condições diferentes, variando-se a vazão. As morfologias obtidas foram avaliadas por microscopia ótica de luz polarizada (MOLP) e o grau de cristalinidade das amostras foi avaliado por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e por difração de raios-X de alto ângulo (WAXS). As propriedades mecânicas de tração, impacto e fadiga do PEEK e do nanocompósito foram medidas e correlacionadas com os resultados de análise térmica dinâmicomecânica (DMTA) e com a morfologia resultante. Verificou-se que a variação nas condições de injeção não promoveram diferenças significativas nas propriedades dos materiais; no entanto, as propriedades mecânicas de curta e longa duração obtidas para o nanocompósito estavam dentro da faixa de propriedades do osso cortical sendo, portanto, o nanocompósito compatível mecanicamente para aplicações como implantes que não envolvam alto suporte de carga, devido à sua limitação de módulo elástico. Por fim, foram realizados testes com células-tronco adultas para determinar a resposta biológica in vitro do biomaterial produzido, os quais indicaram que a proliferação destas células ocorreu de forma mais rápida no PEEK/nHA, indicando que a resposta biológica é mais favorável ao nanocompósito do que ao PEEK puro.