[pt] No intuito de desenvolver novas abordagens para a redução do coeficiente de expansão térmica (CTE) em PEAD, um polímero termoplástico largamente usado em geomembranas onde seu alto CTE contribui para a redução de seu desempenho, titanatos em camadas na forma de nanofolhas foram testados pela primeira vez como os aditivos com esta função. Nanofolhas de titanatos foram sintetizadas a partir de tratamento hidrotérmico alcalino de areias ilmeníticas e foram funcionalizadas com viniltrimetoxisilano (VTMS), visando melhorar a compatibilidade com a matriz PEAD, ou organofilizadas com cloreto de dimetildioctadecilamonio (2C18), para promover a esfoliação/intercalação destas nanocargas no polímero. Posteriormente, estas nanocargas modificadas foram caracterizadas por termogravimetria, espectroscopia de infravermelho, análise de área superficial, análise de CHN, difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão. Os nanocompósitos foram fabricados por microextrusão e microinjeção com porcentagens mássicas de carga de 0,5 por cento a 10 por cento, em séries denominadas BRANCA, VTMS, VTMS reativa e 2C18. Finalmente os nanocompósitos foram caracterizados através de ensaios de tração, termogravimetria, dilatometria e microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados obtidos na caracterização das nanofolhas permitiram verificar a incorporação do VTMS na superfície por meio de ligações primárias. A modificação com 2C18 foi realizada pela primeira vez neste tipo de material, como foi conferido por difração de raios-X pelo incremento no espaçamento da distância interlamelar. As séries BRANCA e VTMS apresentaram um incremento no módulo de elasticidade e na ductilidade, porém a tensão no escoamento incrementou apenas para o compósito com 0,5 por cento da série BRANCA e para o compósito com 2 por cento da série VTMS. As séries VTMS reativa e 2C18 mostraram redução no módulo de elasticidade e ductilidade. A tensão no escoamento aumentou para o compósito da série VTMS Reativa 0,5 por cento, diminuiu para os compósitos 0,5 e 2 por cento da série 2C18 e permaneceu similar ao PEAD para os outros compósitos destas séries. O compósito que apresentou melhores propriedades foi o VTMS 2 por cento com um aumento em torno de 14 por cento no módulo de elasticidade, de aproximadamente 3 por cento na tensão no escoamento e de aproximadamente 16 por cento na ductilidade. A adição das nanofolhas não alterou significativamente as propriedades de estabilidade térmica da matriz e apresentou decréscimo do CET para a série VTMS 2 por cento. O grau de cristalinidade variou apresentando aumento máximo de aproximadamente 14 por cento na série VTMS 0,5 por cento e redução máxima de aproximadamente 20 por cento na série 2C18 2 por cento. / [en] In order to develop new approaches to the reduction of the coefficient of thermal expansion (CTE) in HDPE, a thermoplastic polymer widely used in geomembranes where its high CTE contributes to the reduction of his performance, in the form of layered titanates nanosheets were tested for the first time as additives with this function. Titanates nanosheets were synthesized from hydrothermal treatment of alkaline ilmenitic sands and were funcionalizated with vinyl trimethoxy silane (VTMS), to improve compatibility with the HDPE matrix, or organofilizated with dimethyl dioctadecyl amonio chloride (2C18), to promote the exfoliation/intercalation of these nanofiller in the polymer. Subsequently, these modified nanofiller were characterized by infrared spectroscopy, thermogravimetry, surface area analysis, CHN analysis, x-ray diffraction and transmission electron microscopy. The nanocomposites were manufactured by microextrusion and microinjection with mass percentages of 0,5 percent to charge 10 percent, in weigth, denominated series VTMS, reactive VTMS and 2C18. Finally the nanocomposites were characterized by tensile, thermogravimetry, dilatometry and transmission electron microscopy. The results obtained in the characterization of nanosheets allowed to check the incorporation of VTMS on the surface by means of primary links. The modifications with 2C18 was performed for the first time this type of material, as was conferred by x-ray diffraction by the increase in the distance interlamelar spacing. The series BRANCA and VTMS presented an increase in modulus of elasticity and ductility, however the voltage in outlets increased only to composite with 0,5 percent BRANCA and series for the composite with 2 percent VTMS series. VTMS series reactive and 2C18 showed a reduction in ductility and modulus. The tension in the flow increased to the series VTMS Reactive composite 0,5 percent, decreased to the composites 2 and 0,5 percent 2C18 series and remained similar to HDPE for the other composites of these series. Composite who presented best properties was the VTMS 2 percent with an increase around 14 percent in modulus, approximately 3 percent on voltage in outlets and approximately 16 percent on ductility. The addition of nanofolhas did not alter significantly the thermal stability properties of the array and fell of the CET for the series VTMS 2 percent. The degree of crystallinity ranged showing maximum increase of approximately 14 percent on 0,5 percent VTMS series and maximum reduction of approximately 20 percent in 2 percent 2C18 series.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-04-19T17:05:39Z No. of bitstreams: 1 Tiago di Giovani Lunardi_.pdf: 6951536 bytes, checksum: 4d60fac658887a2701421d77cb011f8d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-19T17:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tiago di Giovani Lunardi_.pdf: 6951536 bytes, checksum: 4d60fac658887a2701421d77cb011f8d (MD5) Previous issue date: 2018-03-21 / HT Micron / Por muitos anos a liga metálica mais utilizada como solda foi a liga Pb-Sn, material maleável e de baixa temperatura de fusão. Com a diretiva europeia 2002/95/CE (conhecida como diretiva RoHS), é homologada a suspensão do uso de substâncias nocivas como o chumbo. Ocorre a necessidade de substituir a liga de solda Pb-Sn por novos materiais e as mais utilizadas deste então são as ligas da família SAC (abreviação dos elementos que compõe a liga - Sn-Ag-Cu). Essa liga, funde em temperaturas superiores a 210ºC, o que pode vir a danificar os componentes eletrônicos, cada vez menores e com mais funções. Surge então a possibilidade da utilização de adesivos eletricamente condutivos. Estes são formulados, em sua maioria, utilizando-se partículas de prata e outros metais bons condutores como ouro e níquel, dispersas em uma matriz polimérica. Dessa forma, há economia de metais, frente à utilização de pastas de solda. Este trabalho propõe três formulações para adesivos eletricamente condutivos, obtidos a partir de uma resina epóxi com butadieno e com diferentes tipos de partículas condutivas: nanotubos de carbono e prata com diferentes morfologias. Todos os materiais foram caracterizados quanto as suas características físicas, morfológicas e elétricas através das técnicas de MEV, medição da resistência elétrica pelo método 4 pontas, choque térmico e envelhecimento. A resistência elétrica de cada material e a resistência de contato foram testadas e comparadas com adesivos comerciais e a referência solda metálica SAC305. Foi identificado que os adesivos demonstraram resiliência em relação ao contato com a PCI mesmo após sucessivos ciclos de envelhecimento em 85°C com 85% UR ou ensaios de choque térmico. A resistência elétrica medida no adesivo formulado a partir das nanofolhas de prata aproxima-se muito dos valores obtidos com a referência comercial, na ordem de 10-4 cm. Foi também o único material que apresentou variação de resistência elétrica inferior a 20% após o choque térmico, comprovando seu bom desempenho frente às demais formulações deste trabalho. / For many years the most commonly used metal alloy as solder was the Pb-Sn alloy, a malleable material with a low melting temperature. With the European Directive 2002/95/CE (as known as RoHS Directive), the suspension of the use of hazardous substances such as lead is approved. It is necessary to replace the Pb-Sn solder alloy with new materials and the most used of these are the alloys of the SAC family (metal alloy composed by Sn-Ag-Cu). This alloy melts at temperatures above 210°C, which can damage the electronic components, that are becoming smaller and with more functions. The possibility of using electrically conductive adhesives arises. These are mostly formulated using silver particles and other good conducting metals such as gold and nickel, dispersed in a polymer matrix. In this way, there is economy of metals, compared to the use of solder pastes. This work proposes three formulations for electrically conductive adhesives, obtained from an epoxy resin with butadiene with different types of conductive fillers: carbon nanotubes and silver with different morphologies. All the materials were characterized as their physical, morphological and electrical characteristics through MEV, electrical resistance measurement by the 4-point probes method, thermal shock and aging. Electrical resistance of each material and the contact resistance were tested and compared with commercial adhesives and the reference SAC305 alloy solder. It was identified that the adhesives demonstrated resilience in relation to the contact with the PCI even after successive aging cycles at 85°C with 85% RH or thermal shock tests. Electrical resistance measured on the adhesive formulated using silver nanosheets is very close to the values obtained with the commercial reference, in the order of 10-4 cm. It was also the only material that presented less than 20% variation of electrical contact resistance after thermal shock, proving its good performance against the other formulations of this work.

[pt] Nanofolhas de ferrititanato com estrutura tipo lepidocrocita foram sintetizadas a partir de um precursor de baixo custo (areia ilmenítica), via rota hidrotérmica alcalina. Dois tipos de nanofolhas com alto e baixo teor de sódio foram obtidos: a) nanofolhas sódicas (NaLTs) e b) nanofolhas protonizadas (pLTs), obtidas mediante uma reação rápida de troca-ácida à temperatura ambiente. As capacidades de troca catiônica de ambos os tipos de nanofolhas foram determinadas seguindo-se a norma C 837 da ASTM. Após a síntese desses dois nanomateriais com diferentes teores de sódio foi estudado o processo de esfoliação em camadas de espessura sub-nanométrica, sob agitação intensa à temperatura de 60 C, utilizando-se como o agente de esfoliação pela primeira vez numa estrutura lepidocrocítica o sal cloreto de dimetildioctadecilamônio (2C18), visando a posterior aplicação das nanofolhas esfoliadas como reforço em nanocompósitos de matriz polimérica. O intuito de aplicar estes reforços em uma matriz polimérica foi buscar uma dispersão mais homogênea das folhas esfoliadas, além do aumento da compatibilidade das nanocargas com a matriz polimérica pela presença dos grupos orgânicos do sal quimicamente ligados às nanofolhas e, consequentemente, o incremento das propriedades térmicas e mecânicas do material polimérico. Dependendo do teor de sódio, foram obtidas nanofolhas esfoliadas e/ou intercaladas que foram posteriormente caracterizadas por fotometria de chama, espetroscopia de infravermelho, área superficial específica por adsorção de N2, termogravimetria, difração de raios-X de alto ângulo, espalhamento de raios-X a baixo ângulo, microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão. Para a fabricação dos nanocompósitos foram utilizadas duas matrizes: a) uma de PEAD puro e b) a outra de PEAD com adição de uma porcentagem baixa, e constante, de polietileno funcionalizado com anidrido maleico (PE-g-MA), sendo reforçadas com as nanocargas protonizadas virgens (pLTs) e esfoliadas (pLTs-o-2C18) nas concentrações de 1,0; 2,0 e 4,0 por cento p. Finalmente, foram avaliadas as propriedades mecânicas e térmicas dos nanocompósitos por meio de ensaios de tração, termogravimetria, calorimetria diferencial de varredura e dilatometria. Os nanocompósitos preparados com pLTs virgem e os fabricados com a adição de agente de acoplamento de PE-g-MA apresentaram um aumento no módulo de Young de aproximadamente 12,8 por cento e 5,1 por cento para cargas de 4 por cento e 2 por cento em peso de pLTs virgem, respectivamente. Os nanocompósitos, que apresentam o maior aumento no limite de escoamento foram os reforçados com 4 por cento p de nanofolhas esfoliada (pLTs-o-2C18). No entanto, estes materiais apresentam uma diminuição no módulo de Young de aproximadamente 12 por cento. Os nanocompósitos com o maior aumento no módulo de Young foram os preparados com 4 por cento p pLTs ( aproximadamente 12,8 por cento), enquanto sua tensão no escoamento também foi melhorada (um aumento de aproximadamente 4 por cento). A incorporação de nanofolhas não afetou significativamente as propriedades de estabilidade térmica da matriz e uma diminuição no coeficiente de expansão térmica de 4 a 5,5 por cento foi apenas observada para nanocompósitos preparados com pLTs virgens. O grau de cristalinidade diminuiu para todos os nanocompósitos fabricados, no qual variou de 2,17 até 26 por cento. / [en] Ferrititanate nanosheets with lepidocrocite-like structure were synthesized from a low cost precursor (ilmenite sand) through alkaline hydrothermal route. Two types of nanosheets with high and low-sodium content were obtained: a) sodium rich nanosheets (NaLTs) and b) protonated nanosheets (pLTs), obtained by a rapid acid-exchange reaction at room temperature. The cation exchange capacities of both types of nanosheets were determinated according ASTM C 837. After the synthesis of these two nanomaterials with different sodium levels, it was studied the exfoliation process to obtain monolayers of nanometric lateral dimensions under intensive stirring at 60 C, using dimethyldioctadecylammonium cloride (2C18) as the exfoliating agent of the lepidocrocite-like ferrititanate nanosheets for the first time, aiming the further application of the exfoliated nanosheets as reinforcement in polymer matrix nanocomposites. The purpose of the addition of these nanofillers within a polymer matrix is to obtain a more homogeneous dispersion of exfoliated nanosheets, as well as the improvement of the compatibility between nanofillers and the polymer matrix, due to the presence of the organic groups from 2C18, chemically attached to nanosheets and hence, to promote the an increase on mechanical and thermal properties of the polymeric matrix. Depending on the sodium content, it was obtained exfoliated and/or intercalated nanosheets that were further characterized by flame photometry, infrared spectroscopy, specific surface area by N2 adsorption, thermogravimetry, X-ray powder diffraction (XRPD) and of small angle X-ray scattering (SAXS), atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). For the manufacturing of nanocomposites two types of matrices were used: a) neat high density polyethylene (HDPE) and b) HDPE with the addition of a low percentage of polyethylene-graft-maleic anhydride (PE-g-MA). Pristine nanosheets (pLTs) and exfoliated nanosheets (pLTs-O-2C18) were used as nanofillers at loadings of 1.0; 2.0 and 4.0 wt percent. Finally, we assessed the mechanical and thermal properties of the as-prepared nanocomposites through tensile tests, thermogravimetry analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and dilatometry. Nanocomposites prepared with pristine pLTs and those manufactured with the addition of PE-g-MA coupling agent showed an increase on the Young modulus of about 12,8 percent and 5,1 percent for loadings of 4wt percent and 2 wt percent of pristine pLTs, respectively. The nanocomposites that present the highest increase on yield stress were reinforced with 4 wt percent of exfoliated nanosheets (pLTs-o-2C18). However, these materials presents a decrease in the Young modulus of about 12 percent. The nanocomposites with the highest increase on Young Modulus were those prepared with 4 wt percent of pristine ( about 12,8 percent), and the yield stress was also improved (increase of about 4 percent). The incorporation of nanosheets did not affect significantly the thermal stability properties of the matrix and a decrease on the coefficient of thermal expansion was solely observed for nanocomposites prepared with pristine pLTs. The degree of crystallinity decreased for all the manufactured nanocomposites, in the range of about 2,17 t-26 percent for nanocomposites prepared with pristine pLTs and those fabricated with the addition of PE-g-MA, respectively. up to about pLTs with the addition of PE-g-MA.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MELLO_Waldomiro_2014.pdf: 2920239 bytes, checksum: a0ba2a82065620b41788d178ed20df21 (MD5) Previous issue date: 2014-11-29 / In this work we have compared the way graphene oxide nanoplatelets are nanostructured in bilayers of poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) and reduced graphene oxide stabilized in poly(sodium 4-styrenesulfonate) (GPSS), called as (PDDA-GPSS)n, with n representing the number of deposited bilayers. LbL (layer-by-layer) films were fabricated by the self-assembly technique throughout the dipping, spray and dynamic methodologies, available at Laboratory FINEP1, UFSCar, campus Sorocaba. When compared with other bottom-up strategies employed in the build-up of nanostructured ultrathin films, the LbL technique is simple, cheap and easy to handle, beside the incorporation of distinct materials in the film structure, not limited to the form and size of substrates. The times used for the polyelectrolytes in the dipping and dynamic methods were based on the kinetic growth of the (PDDA-GPSS)8 films. In the spray methodology the time used was based initially in the literature and further confirmed by experimental data considering pressure and spray time. All nanostructures formed were characterized by UV-vis spectroscopy, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, profilometry and impedance spectroscopy. In all cases it was observed a linear growth of the LbL structures, pointing that the same amount of material was adsorbed at each deposition step. Films obtained from the dynamic methodology indicated higher amount of material adsorbed in the nanostructures, and by an adequate control of the parameters used in the self-assembly methods by physical adsorption one can make a fine tuning regarding to the spontaneous aggregation of the nanoplatelets at solid interfaces. / Neste trabalho comparamos a forma com a qual as nanofolhas de grafeno são nanoestruturadas em bicamadas de poli(cloreto de dialildimetilamônio) (PDDA) e grafeno estabilizado em poli(estireno sulfonato de sódio) (GPSS), designados por (PDDA-GPSS)n sendo n o número de bicamadas depositadas. Os filmes foram fabricados com a técnica de automontagem por adsorção física (LbL, do inglês Layer-by-Layer), utilizando os métodos de imersão, spray e dinâmico, disponíveis no Laboratório Finep1 da UFSCar, campus Sorocaba. Comparada a outras estratégias bottom-up empregadas na construção de filmes ultrafinos nanoestruturados, a técnica LbL é simples, barata e de fácil aplicação, além de permitir a incorporação de diferentes materiais, e não estar limitada quanto à forma e o tamanho dos substratos. Os tempos para a aplicação dos polieletrólitos por imersão e pelo método dinâmico foram estabelecidos com base nas cinéticas de crescimento de filmes (PDDA-GPSS)8. Para o método de spray os tempos foram estabelecidos inicialmente com base na literatura, e depois confirmados em ensaios de crescimento, tendo como variáveis a pressão de ar e o tempo de spray. As nanoestruturas foram caracterizadas por espectroscopia na região do ultravioleta e do visível, microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, perfilometria e espectroscopia de impedância. Em todos os casos foi observado crescimento linear das estruturas LbL, indicando mesma quantidade de material adsorvido a cada etapa de deposição. Os filmes obtidos pelo método dinâmico indicaram maior quantidade de material agregado nas nanoestruturas, e pelo controle adequado nos parâmetros utilizados nos métodos de automontagem por adsorção física podemos realizar um ajuste fino em relação à agregação espontânea de nanofolhas de grafeno em interfaces sólidas