Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3852.pdf: 6300005 bytes, checksum: 84c75c05126555f93fac2d43f164e72b (MD5) Previous issue date: 2011-08-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / The presence of iron oxide in ceramic tile mass contributes to the reddish color firing of the products leading to a lower aggregate value, not to be regarded as a "noble" ceramic. However, the use of raw materials with low levels of iron oxides (Fe2O3) is economically unfeasible in Brazil, since most of the deposits have iron compounds as mineral component. Thus, the objective of this work was that of studying the interaction of the iron element in the final color mechanism of the ceramic tile mass. For this purpose, we have employed several compositions of stoneware tile mass making use of natural raw materials, and a synthetic flow. This flow is constituted of a vitreous phase of the silicates family obtained by fusion/solidification of oxides and carbonates. Such flow influences the color ceramic mass during the process of sinterization modifying the red color firing into whiteness. That occurs when added in compositions containing clays with high levels of iron oxides. Beyond the physical properties obtained from the different employed compositions, we have also used other characterization techniques in order to study the phenomenon, such as: X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Mössbauer spectroscopy, Xray diffraction (XRD), quantitative analysis of phases by Rietveld method and scanning electron microscopy (SEM). The results have shown that the synthetic flow acts as a modifying agent for color when incorporated with values above 33%wt. in the compositions and temperature at 1,100°C . The color firing modification occurs because the chemical composition of the synthetic flow assists to form new iron compounds, thus making the final color firing light. By using this mechanism in the ceramic substrates, the stoneware tiles can be manufactured using low cost clays with high levels of iron oxides. This method proved to be an economical as well as commercial strategy for the ceramic tile industries. / A presença do óxido de ferro nas massas de revestimentos cerâmicos contribui para a cor de queima avermelhada dos produtos, levando a depreciação do seu valor agregado, por não ser considerado como um produto nobre . Porém, o uso de matérias-primas com baixos teores de óxidos de ferro (Fe2O3) é economicamente inviável no Brasil, pois a maior parte das jazidas brasileiras tem o ferro como componente mineral. Nesse sentido, o objetivo do trabalho foi estudar a interação do elemento ferro no mecanismo de coloração final das massas de revestimentos cerâmicos. Para esse propósito, foram empregadas várias composições de massas de porcelanatos, fazendo uso de matérias-primas naturais e de um fundente sintético. O fundente sintético é constituído de uma fase vítrea da família dos silicatos, obtido por fusão/solidificação de óxidos e carbonatos. Esse fundente influencia na coloração da massa cerâmica durante o processo de sinterização, modificando a cor de queima de vermelha para clara. Isso ocorre quando ele é adicionado em composições contendo argilas com elevado teor de óxido de ferro. Além das propriedades físicas obtidas das diferentes composições propostas, também foram utilizadas outras técnicas de caracterização com o intuito de estudar o fenômeno, tais como: espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS), espectroscopia Mössbauer, difratometria de raios X (DRX), análises quantitativas das fases presentes pelo método de Rietveld e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que o fundente sintético atua como agente modificador de cor quando incorporado com valores acima de 33% em peso nas composições, e com temperatura a partir de 1100°C. A alteração da cor de queima ocorre porque a composição química do fundente auxilia a formar novos compostos ferrosos durante a queima, tornando a coloração de queima final clara. Usando esse mecanismo nos suportes cerâmicos, é possível fabricar porcelanatos fazendo uso de argilas com elevados teores de óxidos de ferro e de baixo custo, tornando-se uma estratégia tanto econômica quanto comercial para as indústrias de revestimentos cerâmicos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSFS.pdf: 10691709 bytes, checksum: 968fca4ee1f6c4fff2a9f8ed36b52c57 (MD5) Previous issue date: 2005-03-11 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work, the main objective was to determine the energy of fracture in ceramic materials, focused on refractories, at high temperatures and to inquire the interference of the creep on this measurement. Therefore, castable containing white fused and calcined aluminas, hydrated alumina as a binder, with and without, a glass of SiO2-CaO-Al2O3-B2O3-MgO was designed. This material can simulate the real situation of refractory castables that present possible glassy phase formation due to the presence of cement, silica fume and impurities of raw materials. In addition to this material two commercial refractories were also characterized. Physical characterizations, refractoriness under load, modulus of rupture, Young's modulus and coefficient of linear thermal expansion were evaluated. The energy of fracture was measured through stable crack propagation in three-point bending tests. The creep curves were obtained in three-point bending and compression tests. The concept of rate of energy of creep deformation was used to evaluate creep semiquantitatively as well as to consider a description for the energy of fracture at high temperatures. The results indicate that a maximum in the energy of fracture measured through stable crack propagation under three-point bending tests occurs as a function of temperature. For this case it will exist a range of temperature at which the material will suffer a transition from brittle to ductile behaviour due to the presence of glassy phase in the microstructure. In the transition, bridges of glassy phase contribute for the increase of the average energy for crack propagation. Consequently, these results have strong influence on the thermal shock damage resistance parameters. / Neste trabalho, o objetivo principal foi determinar a energia de fratura em materiais cerâmicos, em particular refratários, em temperaturas elevadas e averiguar a interferência da fluência sobre esta medida. Para tanto, foram projetados e preparados compósitos contendo aluminas eletrofundidas e calcinadas, alumina hidratável como ligante e, com e sem, fibras moídas de um vidro de SiO2-CaO-Al2O3-B2O3-MgO. Com este material, colocando teores conhecidos de vidro, foi simulado um concreto refratário à base de alumina contendo fase vítrea que na prática são formulações contendo cimento de aluminato de cálcio, microssílica e impurezas típicas dessas matérias-primas. Além destes compósitos foram avaliados dois refratários comerciais. Foram realizadas caracterizações físicas e mecânicas, a saber, refratariedade-sobcarga, módulo de ruptura, módulo de Young e coeficiente de dilatação térmica linear. A energia de fratura foi obtida através de ensaios de flexão a três pontos com propagação estável de trinca. As curvas de fluência foram obtidas sob carregamento de compressão e de flexão a três pontos. Foi utilizado o conceito de taxa de energia de deformação de fluência tanto para avaliar semiquantitativamente a fluência quanto para propor uma descrição analítica para a energia de fratura em temperaturas elevadas. Os resultados indicam que a energia de fratura passa por um máximo na faixa de temperatura em que ocorre uma transição de comportamento mecânico frágil-dúctil de materiais cerâmicos que contêm fase vítrea na microestrutura. Nesta transição pontes de fase vítrea contribuem para o aumento da energia média dissipada para a propagação de uma trinca e a geração de duas superfícies de fratura. Por conseqüência, estes resultados influenciam fortemente os parâmetros de resistência ao dano por choque térmico.

Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-09-09T21:12:25Z No. of bitstreams: 1 TeseVBC.pdf: 10326424 bytes, checksum: 036d2e9183798a18685fe23e8624b48d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T14:09:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVBC.pdf: 10326424 bytes, checksum: 036d2e9183798a18685fe23e8624b48d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T14:09:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVBC.pdf: 10326424 bytes, checksum: 036d2e9183798a18685fe23e8624b48d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T14:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseVBC.pdf: 10326424 bytes, checksum: 036d2e9183798a18685fe23e8624b48d (MD5) Previous issue date: 2015-12-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The objective of this project was the study of polymer blends of thermoplastic starch (TPS), poly(ε-caprolactone) (PCL) and poly(lactic acid) (PLA) and the extraction of celulose nanowhisker from gravatá (Bromelia balansae) (NWCg) and macaúba (Acrocomia aculeata) (NWCm) for the development of biodegradable nanocomposites. Firstly, binary and ternary polymer blends from TPS, PCL and PLA were prepared by melt extrusion and injection molding. Blends compositions were varied by 25 %wt of each component. The results indicated immiscible systems with both reduced viscosities and mechanical properties compared to those of neat PCL and PLA. Strategies of compatibilization between TPS and PCL and PLA were evaluated by the production and test of PCLgMA and PLAgMA in the blends with 50 and 75 %wt TPS. The using of PCLgMA in TPS/PCL 50/50 and 75/25 was effective in modifying their tensile properties. The compatibilized blends presented elongation at break up to 230%, and also better dispersion and smaller domains of TPS phase. NWCg and NWCm were obtained by acid hydrolysis using H2SO4 at 45 °C, varying the hydrolysis time from 15 up to 75 min. MET analysis showed the rod-like aspect and nanometric dimensions of NWC. The higher values of aspect ratio (L/D) were find on those NWC obtained from 45 min acid hydrolysis, and their thermal stability was suitable to be incorporated in a TPS/PCL matrix. The nanocomposites were obtained from the compatibilized blend of TPS/PCL 75/25 and NWCg by melt extrusion and injection molding using different contents of NWCg. The NWCg did not interfered on thermal stability of the material. On the other hand, NWCg increased their viscosities and water absorption resistence, as well some of mechanical properties. Both tensile strength and young’s modulus were dramatically increased, respectively 80% and 5 times, with only 1,8 %wt of NWCg added. / Este trabalho teve como objetivo o estudo de blendas de amido termoplástico (TPS), poli(ε-caprolactona) (PCL) e poli(ácido lático) PLA e a extração de nanowhiskers de celulose de gravatá (Bromelia balansae) (NWCg) e de macaúba (Acrocomia aculeata) (NWCm) para o desenvolvimento de nanocompósitos biodegradáveis. Foram preparadas blendas binárias e ternárias de TPS, PCL e PLA por extrusão e moldagem por injeção variando-se em 25% (m/m) o teor dos componentes. Suas caracterizações indicaram suas imiscibilidades, com viscosidades e propriedades mecânicas reduzidas quando comparados com aquelas dos PCL e PLA puros. Foram avaliadas estratégias de compatibilização entre o TPS e o PCL e PLA, sendo obtidos e testados PCLgMA e PLAgMA em blendas com 50% e 75% (m/m) de TPS. A utilização do PCLgMA nas blendas TPS/PCL 50/50 e 75/25 foi eficiente na modificação das suas propriedades mecânicas, resultando em materiais com deformação na ruptura de até 230% sob tração, e com menores tamanhos da fase dispersa de TPS. Os NWCg e NWCm foram obtidos via hidrólise ácida utilizando H2SO4 à 45 °C, variando-se o tempo de hidrólise. Suas dimensões nanométricas e seus formatos aciculares foram evidenciados por MET. As maiores razões de aspecto (L/D) dos NWC foram obtidas quando extraídos com 45 minutos de hidrólise. Suas estabilidades térmicas apresentaram-se adequadas para incorporá-los em matrizes de TPS e PCL. A partir dos NWCg e da blenda TPS/PCL 75/25 compatibilizada, foram obtidos nanocompósitos por extrusão e moldagem por injeção com diferentes teores de NWCg. A presença dos NWCg nos nanocompósitos não interferiu nas estabilidades térmicas dos materiais. Em contrapartida, os NWCg foram capazes de aumentar as viscosidades e resistências à absorção de umidade dos nanocompósitos, e também algumas propriedades mecânicas sob tração. Com apenas 1,8% (m/m), os NWCg aumentaram em 80% a resistência à tração e em cinco vezes o módulo elástico do nanocompósito.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-13T18:54:18Z No. of bitstreams: 1 DissFCec.pdf: 2824609 bytes, checksum: 7a9b1ad3ce75b6517a69b09d8d5c2f81 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:38:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFCec.pdf: 2824609 bytes, checksum: 7a9b1ad3ce75b6517a69b09d8d5c2f81 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:39:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFCec.pdf: 2824609 bytes, checksum: 7a9b1ad3ce75b6517a69b09d8d5c2f81 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:39:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFCec.pdf: 2824609 bytes, checksum: 7a9b1ad3ce75b6517a69b09d8d5c2f81 (MD5) Previous issue date: 2015-08-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The phenomenon of overfiring manifests in porcelain tiles and other products with high degree of vitrification, as a consequence of the expansion of gases trapped in closed pores, in the final stages of sintering. When it is not properly controlled, it generates swelling of the pieces and then they present dimensional problems, damages in the mechanical properties and low stain resistance in polished products. Porcelain tiles are products with strict requirements, water absorption ≤0.5% for glazed and ≤0.1% for technical ones, moreover the ceramics industries, nowadays, use firing cycles increasingly faster, which allows significant productivity increases and costs reductions. Associate both avoiding the phenomenon of overfiring is not an easy task. The aim of this study was to evaluate the effects of the green bulk density and the firing curve (heating rate and soaking time at the maximum temperature) on the characteristics of the final product and on the development of this phenomenon. To achieve the objectives, a factorial design of experiments (DOE) was used. The differences between the firing temperatures necessary to produce 0.5% of water absorption and to achieve the maximum bulk density were considered to determine the firing range before overfiring the porcelain tiles. The results indicate that the firing range is strongly influenced by the time the samples were kept at the maximum temperature of the firing cycle. At the same time, they also indicate the importance of the bulk density of the green bodies as a way to reduce the closed porosity of the fired bodies and consequently to prevent the production of overfired porcelain tiles. / O fenômeno de sobrequeima se manifesta nos porcelanatos e nos demais produtos de elevado grau de vitrificação, motivado pela expansão dos gases aprisionados nos poros fechados nas etapas finais do processo de sinterização. Quando não é convenientemente controlado, gera o inchamento das peças e então elas apresentam problemas dimensionais, danos nas propriedades mecânicas e baixa resistência ao manchamento em produtos polidos.Porcelanatos são produtos com alta exigência, absorção de água ≤0,5% para os esmaltados e ≤0,1% para os técnicos, além disso, as indústrias cerâmicas atualmente usam ciclos de queima cada vez mais rápidos, o que permite aumento de produtividade e redução de custos. Associar ambos evitando o fenômeno da sobrequeima não é uma tarefa fácil. O objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da densidade a verde e da curva de queima (taxa de aquecimento e tempo de patamar na temperatura máxima) nas características do produto final e no desenvolvimento desse fenômeno. E para isso, utilizou-se a ferramenta estatística planejamento de experimentos (DOE). As diferenças entre as temperaturas necessárias para atingir 0,5% de absorção de água e para atingir a máxima densidade foram consideradas para determinar o intervalo antes da sobrequeima. Os resultados indicam que este intervalo é significativamente influenciado pelo tempo que as peças permanecem na temperatura máxima do ciclo de queima. Ao mesmo tempo, eles também indicam a importância da densidade aparente dos corpos verdes como um meio de reduzir a porosidade fechada nos corpos queimados e, consequentemente, prevenir a produção de porcelanatos sobrequeimados.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-14T11:47:49Z No. of bitstreams: 1 DissLDCC.pdf: 4367646 bytes, checksum: 6ea0bbaf8821a92bf7348237ecee172b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:42:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLDCC.pdf: 4367646 bytes, checksum: 6ea0bbaf8821a92bf7348237ecee172b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:42:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLDCC.pdf: 4367646 bytes, checksum: 6ea0bbaf8821a92bf7348237ecee172b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLDCC.pdf: 4367646 bytes, checksum: 6ea0bbaf8821a92bf7348237ecee172b (MD5) Previous issue date: 2014-09-22 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nanocomposites based on polyamide 6 (PA6) and acrylonitrile-butadienestyrene (ABS) blends compatibilized with styrene-maleic anhydride-acrylonitrile (SANMA) and methyl methacrylate-maleic anhydride (MA-MMA) were prepared by melt blending in a twin screw extruder through different mixing protocols. The nanoclay incorporation effect, different compatibilizing systems and components mixing sequence were evaluated in morphological, mechanical, thermal, thermomechanical and rheological properties. Evidences of chemical interactions between PA6 and reactive copolymers were observed by torque rheometry. XRD analysis indicates an exfoliated structure for all the nanocomposites due to the good interaction between PA6/OMMT. The significant increase in nanocomposites viscosity when compared with their respective ternary blends corroborates the results obtained by XRD. TEM micrographs show a strong influence of both reactive copolymers on polymer blends morphology, where the presence of SANMA and MMA-MA is responsible for reducing the dispersed phase particle size when compared to the uncompatibilized blend. TEM images confirm the existence of an exfoliation structure in all nanocomposites. The addition of both reactive copolymers significantly increased the ternary blends toughness when compared with PA6/ABS. Furthermore, the nanoclay incorporation enhanced the elasticity modulus and HDT of the nanocomposites but also reduced the toughness and the elongation at break when compared with their respective compatibilized blends. / Nanocompósitos baseados em blendas de poliamida 6 (PA6) e acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) compatibilizadas com os estirenoacrilonitrila- anidrido maleico (SANMA) e metacrilato de metila-anidrido maleico (MMA-MA), foram preparadas por mistura no estado fundido em uma extrusora de rosca dupla corotacional através de diferentes sequências de mistura. Foram analisadas a influência da incorporação das nanopartículas lamelares de argila, dos diferentes agentes de compatibilização e da sequência de mistura dos componentes na morfologia, propriedades mecânicas, térmicas, termomecânicas e reológicas dos materiais. Evidencias de reações químicas entre a PA6 e os copolímeros reativos foram observadas por reometria de torque. Ensaios de DRX fornecem indícios da formação de estrutura esfoliada para todos os nanocompósitos decorrente da boa interação entre PA6/OMMT. O significativo aumento da viscosidade dos nancompósitos quando comparados com suas respectivas blendas ternárias corroboram os resultados obtidos por DRX. As micrografias de MET evidenciam a forte influencia da incorporação de ambos os copolímeros reativos na morfologia das blendas poliméricas onde a presença, tanto do SANMA quanto do MMA-MA, é responsável pela redução do tamanho de partícula da fase dispersa quando comparadas com a blenda não compatibilizada. Adicionalmente as imagens obtidas por MET reafirmam o alto grau de esfoliação da argila em todos os nanocompósitos estudados. Além de refinar a morfologia, a adição de ambos os copolímeros reativos aumentou significativamente a tenacidade das blendas ternárias em relação à blenda PA6/ABS. Por fim, a incorporação de nanoargila foi responsável pelo incremento no módulo de elasticidade e HDT dos nanocompósitos, resultado esse acompanhado pela redução da tenacidade e da deformação na ruptura quando comparados com suas respectivas blendas compatibilizadas.

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-14T12:32:24Z No. of bitstreams: 1 TeseAMR.pdf: 2224734 bytes, checksum: 8a7aa1188b052c60e4a7075f33307201 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:50:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAMR.pdf: 2224734 bytes, checksum: 8a7aa1188b052c60e4a7075f33307201 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:50:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAMR.pdf: 2224734 bytes, checksum: 8a7aa1188b052c60e4a7075f33307201 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:51:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAMR.pdf: 2224734 bytes, checksum: 8a7aa1188b052c60e4a7075f33307201 (MD5) Previous issue date: 2014-04-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this work, we analysed if the viscous flow successfully describes the transport of crystal nucleation and crystal growth structural units that occur at the liquid/crystal interface. In order to do this, we calculated the diffusion coefficient which controls the viscous flow, Dη, from experimental viscosity data using the Eyring equation and compared with diffusion coefficients that control the phenomena of crystal nucleation and growth (Dτ and DU), calculated from experimental measurements of specific heat, viscosity, crystal nucleation and growth. The analysis showed that the diffusion coefficient Dη satisfactorily describes the dependence of the diffusion coefficients Dτ and DU at high temperatures. However, for temperatures below 1.03Tg and 1.19Tg for crystal nucleation and growth, respectively, we observed a phenomenon called decoupling (or breakdown) that is the inability to use Dη. to describe Dτ and DU with temperature. This phenomenon was observed for other glassy materials and the values found in this study are consistent with the literature. All the experimental measurements performed in this study were obtained from the same batch of a stoichiometric glass with composition 33.3BaO.66.7SiO2-mol% where the chemical homogeneity was assessed (and deemed satisfactory) from a probability method using Poisson`s distribution. This work also proposed a new method to quantitatively measure the heating rate that should be used in a DSC furnace to prevent the formation of new nuclei. We then applied this method to the glass 33.3 BaO.66.7SiO2 and obtained the value of 25 °C/min. This value is in reasonable agreement with predictions from the literature that suggest a heating rate equal to 20 °C/min is sufficient to prevent the formation of new nuclei silicate glasses. / Neste trabalho foi realizada uma análise para verificar se o escoamento viscoso pode ser utilizado para descrever o transporte das unidades estruturais através na interface líquido/cristal nos processos de nucleação e crescimento de cristais. Para isto, o coeficiente de difusão que controla o escoamento viscoso, Dη, foi calculado a partir de dados experimentais de viscosidade com auxílio da equação de Eyring e comparado com os coeficientes de difusão que controlam os fenômenos de nucleação e crescimento de cristais (Dτ e DU), calculados a partir de medidas experimentais de calor específico, nucleação e crescimento de cristais e com o auxílio de modelos clássicos. A análise mostrou que o coeficiente de difusão Dη descreve bem a dependência dos coeficientes de difusão Dτ e DU em altas temperaturas. Entretanto, para temperaturas abaixo de 1,03Tg e 1,19Tg para nucleação e crescimento de cristais, respectivamente, foi verificado um fenômeno chamado de desacoplamento (breakdown) que consiste na incapacidade de Dη descrever Dτ e DU com a temperatura. Este fenômeno foi verificado para outros materiais vítreos, e os valores encontrados neste trabalho estão de acordo com a literatura. Todas as medidas experimentais realizadas neste trabalho foram obtidas a partir de um mesmo lote do vidro estequiométrico de composição 33,3BaO.66,7SiO-mol% onde sua homogeneidade química foi avaliada a partir de um método baseado na distribuição de probabilidades de Poisson e considerada satisfatória. Neste trabalho também foi proposto um novo método para medir quantitativamente a taxa que deve ser empregada em um forno de DSC para evitar a formação de novos núcleos e quando aplicado ao vidro dissilicato de bário chegou-se a um valor de 25 °C/min. Este valor está razoavelmente de acordo com previsões da literatura que sugerem que uma taxa de aquecimento igual a 20 °C/min é suficiente para evitar a formação de novos núcleos em vidros silicatos.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-20T18:30:12Z No. of bitstreams: 1 DissJVAE.pdf: 4217973 bytes, checksum: 5bff49bb1884d56f5cb1d7e47edfd24f (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-09-21T18:13:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJVAE.pdf: 4217973 bytes, checksum: 5bff49bb1884d56f5cb1d7e47edfd24f (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-09-21T18:13:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJVAE.pdf: 4217973 bytes, checksum: 5bff49bb1884d56f5cb1d7e47edfd24f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T18:23:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJVAE.pdf: 4217973 bytes, checksum: 5bff49bb1884d56f5cb1d7e47edfd24f (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The friction spot joining (FSpJ) emerges as an alternative and innovative technique for producing polymer-metal hybrid structures. This technique was developed and patented by HZG / Germany in 2012. The process uses a combination of tools that by friction generates heat leading to the formation of a polymer layer through the interface and mechanical interlocking between the joints partners. Previous studies have demonstrated the technical feasibility of producing hybrid joints by FSpJ, however, no studies have demonstrated the influence of the process parameters on the joints properties. This study aimed to produce hybrid joints of 6181-T4 aluminum alloy and carbon fiber reinforced poly(phenylene sulfide) laminate composite (CF-PPS) by FSpJ and investigate the influence of process and aluminum surface treatment on the structure and the mechanical strength of these joints. The proper combination of these parameters resulted in hybrid joints with single lap shear force of up to 1861 N (29 MPa) and 3522 N (55 MPa) for double lap joints. This level of shear strength is similar or superior to others metal / polymeric composite joints produced by conventional joining techniques, demonstrating the potential of the FSpJ. The rotational speed (RS) was the parameter with the greatest influence on the shear strength of the joints, followed by the joining time (JT), tool plunge depth (PD) and joining force (JF). Joints that had predominantly cohesive fracture showed higher shear strength. Joints that were cooled at lower rates showed higher joint shear strength, regardless the heat input, due to lower residual stress at the interface of these joints. Through simple aluminum surface treatment (griding followed by acid pickling) it was possible to achieve an increasing up to 160% in the shear strength of the joints. / A união pontual por fricção (“Friction Spot Joining – FSpJ”) desponta como uma técnica alternativa e inovadora para produzir estruturas híbridas metal-polímero. Esta técnica foi desenvolvida e patenteada pela HZG / Alemanha em 2012. O processo utiliza uma combinação de ferramentas que através da fricção sobre o metal gera calor levando a formação de camada polimérica na interface e de travamento mecânico entre as chapas. Estudos anteriores demonstraram a viabilidade técnica para produção de juntas híbridas, porém, não há estudos demonstrando efetivamente a influência dos parâmetros de união nas propriedades das juntas. Este estudo teve como objetivo produzir juntas híbridas de alumínio 6181-T4 e compósito laminado de poli(sulfeto de fenileno) e fibra de carbono (CF-PPS) por FSpJ, e investigar a influência de parâmetros de processo e tratamento superficial do alumínio sobre a estrutura e a resistência mecânica dessas juntas. A combinação apropriada desses parâmetros resultou em juntas híbridas com força máxima em cisalhamento de até 1861 N (29 MPa) na geometria junta pontual sobreposta simples e de 3522 N (55 MPa) na geometria de junta sobreposta dupla. Esse nível de resistência mecânica é similar ou superior ao de outras juntas metal-compósito polimérico produzidas por técnicas convencionais de união, demonstrando o potencial da técnica FSpJ. A velocidade rotacional (VR) foi o parâmetro com maior influência na resistência ao cisalhamento das juntas, seguida pelo tempo de união (TU), profundidade de penetração (PP) e força de união (FU). As juntas com falha predominantemente coesiva apresentaram resistência ao cisalhamento superior. Foi verificado que juntas produzidas em menores taxas de resfriamento apresentam maior desempenho mecânico, independentemente do aporte térmico utilizado, devido a menor tensão residual na interface dessas juntas. Através de tratamentos superficiais simples no alumínio (lixamento seguido de decapagem ácida) foi possível alcançar aumento de até 160% na resistência ao cisalhamento das juntas.

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-10-03T20:29:08Z No. of bitstreams: 1 DissALM.pdf: 4634927 bytes, checksum: b4342e384fd20c4250c5311fa696a2d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-05T13:52:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissALM.pdf: 4634927 bytes, checksum: b4342e384fd20c4250c5311fa696a2d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-05T13:52:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissALM.pdf: 4634927 bytes, checksum: b4342e384fd20c4250c5311fa696a2d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-05T14:00:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissALM.pdf: 4634927 bytes, checksum: b4342e384fd20c4250c5311fa696a2d5 (MD5) Previous issue date: 2014-09-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this dissertation the mechanical properties of short and long term of PEEK/nHA nanocomposites with potential application as orthopedic implants were studied. The nanohydroxyapatite (nHA) was surface-treated with the coupling agent aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (AEAPTS). After treatment, the nanoparticles were mixed with the polymeric matrix of poly (ether ether ketone) (PEEK) in a twin screw extruder. Subsequently specimens of the nanocomposite were injection molded. These specimens were subjected to mechanical tests to have their properties compared with the pure polymer and the nanocomposite with the pure nHA. First, tensile tests were conducted; through these analyses, it was found the stress and strain at break increased. The presence of the silane increased the fatigue life of the nanocomposite suggesting a higher interaction between the matrix and the nanofiller. The impact tests confirmed the higher resistance of the sample with silanized nHA. It was concluded that the silanization of the nHA was effective, strengthening the interface PEEK/nHA; however, silane molecules also plastified the polymer matrix. The injected test specimens were subjected to annealing. The objective was to determine how the increase in crystallinity induced by annealing influenced the mechanical properties. After the annealing, the presence of the silane did not cause significant changes in the mechanical behavior of the material. Analysis of scanning electron microscopy (SEM) and dynamic mechanical analysis (DMA) were done in order to characterize the structure of the nanocomposites. The morphology observed in the micrographs was correlated with the dynamic mechanical properties. It was concluded that the nanocomposite with silanized nHA besides having elastic modulus behavior similar to natural bone, also had a more homogeneous structure than the nanocomposite with pure nHA. / Foram estudadas as propriedades mecânicas de curta e longa duração de nanocompósitos de PEEK/nHA que possuem aplicação potencial como implantes ortopédicos. A nanohidroxiapatita (nHA) foi tratada com o agente de acoplagem aminoetilaminopropiltrimetoxissilano (AEAPTMS). Após o tratamento, a nanopartícula foi misturada à matriz polimérica de poli(éter-étercetona) (PEEK) em uma extrusora de rosca dupla. Foram moldados por injeção corpos de prova do nanocompósito, que foram submetidos a diversos ensaios mecânicos para terem suas propriedades comparadas com as do polímero puro e com as do nanocompósito com nHA pura. Através do ensaio de tração verificou-se que o Limite de Resistência à Tração (LRT) do nanocompósito diminuiu com a silanização da nanocarga; no entanto, a deformação na ruptura aumentou. Foram realizados ensaios de fadiga nos quais se verificou que a presença do silano aumentou a vida em fadiga do nanocompósito produzido, sugerindo maior interação entre a matriz e a nanocarga. Os ensaios de impacto, permitiram verificar a maior resistência da amostra com nHA silanizada. Provavelmente, as moléculas de silano plastificaram a matriz polimérica. É possível que tenha ocorrido oligomerização das moléculas de silano. Os corpos de prova injetados foram submetidos a um tratamento térmico posterior a injeção. O intuito foi verificar como o aumento da cristalinidade induzido pelo tratamento térmico influenciou nas propriedades mecânicas. Após o tratamento térmico, a presença do silano não ocasionou grandes modificações no comportamento mecânico do material. Também foram realizadas análises de microscopia eletrônica de varredura e análise dinâmico mecânica (MEV e DMA, respectivamente) com o intuito de caracterizar a estrutura do nanocompósito. A morfologia observada nas micrografias foi correlacionada com as propriedades dinâmico-mecânicas obtidas. Conclui-se que o nanocompósito silanizado além de ter módulo elástico próximo ao do osso natural (o que permite aplicação potencial como implantes ortopédicos), também possui uma estrutura mais homogênea que a do nanocompósito não silanizado.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-11T13:10:20Z No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T19:21:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T19:22:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T19:29:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) Previous issue date: 2010-05-31 / Não recebi financiamento / Fossile fuel-produced plastics, once consumed and incorrectly discharged into the environment, will end up as short-term non-degradable residues and will contribute to global pollution. For this reason, the use of polymers from biodegradable and renewable sources is seen as an alternative, especially for short-term use products, such as disposable products that might be suitable for composting and thus biodegrated. Many alifathic polyesters possess these desirable properties and, among them the poly (lactic acid) – PLA – is one of the most widely used and advantageous biodegradable polyesters. This work has studied the addition of mineral filler and starch to PLA, to evaluate its influence on biodegrading properties of the polymer. Formulations were subject to mechanical testing of shock and traction, DSC and TGA thermal analysis, fluidity index, organic composite biodegradation up to 120 days, mass loss evaluations, SEM analysis, artificially accelerated aging and viscosity analysis. Results have shown that mineral filler have modified crystallization and did not have any influence on the biodegradation of PLA, but have reduced the polymer`s mechanical properties. The starch has reduced crystallization on the PLA, has enhanced the biodegrading of the composite PLA + starch since it has been observed the composite had high levels of biodegradation over the 120 days period analyzed. This was verified by means of mass loss on the samples, loss of mechanical properties made evident by high brittleness seen upon handling of samples and by scanning electron microscopy. The results of artificial accelerated aging (400h), done just for PLA, have shown a decrease of 40% in mechanical tensile properties. / Os plásticos produzidos a partir de combustíveis fósseis, uma vez consumidos e descartados de forma incorreta no meio ambiente, terminarão como resíduos não degradáveis em curto prazo e contribuirão para a poluição global. Por esta razão, vê-se como alternativa o uso de polímeros de fontes renováveis e biodegradáveis, principalmente para produtos de utilização de curto prazo, como é o caso de artigos descartáveis que poderão ser compostados e assim biodegradados em prazos reduzidos. Muitos poliésteres alifáticos possuem estas desejáveis propriedades, e dentre eles, o poli (ácido lático) –PLA – é um dos mais atrativos e utilizados poliésteres biodegradáveis. Este trabalho estudou a adição de cargas minerais e amidos ao PLA, para avaliar a influência nas propriedades biodegradativas do polímero. As formulações foram submetidas a ensaios mecânicos de impacto e tração, análises térmicas de DSC e TGA, índice de fluidez, biodegradação em composto orgânico até 120 dias, avaliações de perda de massa, análises de MEV, envelhecimento artificial acelerado e avaliação de viscosidade. Os resultados mostraram que as cargas minerais modificaram a cristalização do PLA, não interferiram na biodegradação do mesmo e reduziram as propriedades mecânicas do PLA. Já o amido, reduziu a cristalização do PLA, acentuou a biodegradação da composição PLA + amido, pois observou-se que esta foi a composição que apresentou a maior perda de massa no período de 120 dias dentre as composições estudadas. A perda de propriedades mecânicas do PLA + amido foi evidente pela alta fragilidade dos corpos de prova ao manuseio e pela microscopia eletrônica de varredura. No envelhecimento artificial acelerado por 400h, realizado para o PLA puro, observou-se redução de 40% nas propriedades de tração.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-17T10:36:12Z No. of bitstreams: 1 TeseRP.pdf: 5529268 bytes, checksum: 93aced0ddae62347123cf0e035cc0af9 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:55:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRP.pdf: 5529268 bytes, checksum: 93aced0ddae62347123cf0e035cc0af9 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:55:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRP.pdf: 5529268 bytes, checksum: 93aced0ddae62347123cf0e035cc0af9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T13:55:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRP.pdf: 5529268 bytes, checksum: 93aced0ddae62347123cf0e035cc0af9 (MD5) Previous issue date: 2014-07-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this study the potential of cellulose nanocrystals (CNC) as a reinforcement of a thermoplastic polyurethane partially obtained from renewable sources (Bio-TPU) was investigated. The nanocomposites were obtained in the melt state and from solution casting. The CNC were obtained from acid hydrolysis of eucalyptus kraft pulp. They were freeze dried and used with and without surface treatment. Two types of surface treatment were employed: polymer grafting and oligomers grafting. Only the effectiveness of the second treatment could be confirmed by FTIR. CNC’ structural and geometric characteristics, crystallinity degree and thermal stability were determined by infrared spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM), wide angle X-ray diffraction (WAXD) and thermogravimetric analysis (TGA), respectively. The concentrations of CNC were varied between 0.1 and 5.0 wt %. The rheological properties of the nanocomposites were evaluated in the steady state and oscillatory measurements in order to evaluate the level of dispersion CNCs in TPU. The nanocomposites obtained by solution casting showed good dispersion. In the melt state, only those obtained with treated CNC showed good dispersion. The deformation and elastic recovery of the nanocomposites tests in the melt state were evaluated through creep and constrained recoil rheological essays. Their morphologies were studied by small angle X-ray scattering (SAXS) and scanning electron microscopy (SEM). It was possible to prove the inclusion of CNC in TPU did not change its conformation. The nanocomposites were also characterized according to their: i) mechanical properties, through tensile tests, ii) thermal properties, by using differential scanning calorimetry (DSC) and TGA, iii) thermo-mechanical properties, evaluated by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and iv) optical properties, through opacity the nanocomposites with 5.0 wt % of CNC shown better performance and similar results were found from solution casting and melt state processing techniques. / Neste trabalho o potencial de reforço de Nanocristais de Celulose (NCC) em uma matriz de poliuretano termoplástico com matéria prima parcialmente de fonte renovável (Bio-TPU) foi avaliado. Os nanocompósitos foram obtidos no estado fundido e por solução. Os NCC utilizados foram obtidos por hidrólise ácida da polpa Kraft de eucalipto previamente branqueada, e foram utilizados depois de liofilizados e após tratamento superficial. Dois tipos de tratamentos superficiais foram realizados: enxertia de polímeros e enxertia de oligômeros. As características estruturais, geométricas, teor de cristalinidade e estabilidade térmica dos NCC antes e após o tratamento superficial foram determinados por técnicas de espectroscopia de infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET), difratometria de raio-x de alto ângulo (WAXD) e análise termogravimétrica (TGA), respectivamente. Apenas a enxertia de oligômeros pôde ser comprovada por FTIR. Os Nanocompósitos foram preparados com frações mássicas de NCC variando de 0,1 a 5,0 % (m/m) e foram avaliados quanto às propriedades reológicas em regime permanente e oscilatório para determinar o nível de dispersão dos NCC no TPU. Todos apresentaram boa mistura por solução. No estado fundido apenas os NCC tratados apresentaram boa mistura. A deformação e a recuperação elástica dos nanocompósitos no estado fundido foram analisadas em ensaios reológicos de fluência. A morfologia foi avaliada por espalhamento de raio-x a baixo ângulo (SAXS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), sendo possível verificar que a inclusão de NCC não alterou a conformação do TPU. Os nanocompósitos também foram caracterizados quanto às suas propriedades: i) mecânicas (testes de tração), ii) térmicas ((DSC) e TGA), iii) termomecânicas (análise termo dinâmico mecânica (DMTA)) e iv) óticas. Os nanocompósitos obtidos com 5 % de reforço apresentaram melhor desempenho e comparando-se os resultados dos nanocompósitos obtidos no estado fundido e por solução conclui-se que o desempenho de ambos foi similar.