Nanocompósitos de PMMA/ argila montmorilonita foram obtidos por fotopolimerização in situ. O metacrilato de metila foi polimerizado na presença de argilas modificadas usando Tioxantona (TX) e etil 4-(dimetilamino) benzoato (EDB) como sistema fotoiniciador. As argilas montmorilonitas SWy-1 modificadas, SWy-1-C8 e SWy-1-C16, foram preparadas pela troca de íons com brometo de octiltrimetilamônio (C8) e brometo de hexiltrimetilamônio (C16), respectivamente. A difração de raios-X indicou que os compósitos de PMMA/argila podem ter estruturas intercaladas ou esfoliadas, ou mesmo uma mistura de estruturas em camadas esfoliada e parcialmente intercalada. A estrutura de cada nanocompósito depende da concentração de argila e do solvente utilizado na preparação. A influência da concentração de argila organofílica, natureza do solvente e tipo de argila nas propriedades térmicas e mecânicas foi estudada por análise termogravimétrica e análise dinâmico-mecânica. Todos os nanocompósitos preparados em acetonitrila exibiram melhora da sua estabilidade térmica, principalmente devido à interação entre a argila e o polímero que é maximizada através da estrutura da argila esfoliada. No caso do PMMA e nanocompósitos sintetizados em etanol, a estabilidade térmica do polímero e nanocompósitos foi praticamente a mesma, uma vez que a estrutura da argila é predominantemente do tipo intercalada. Na velocidade de polimerização observou-se que os fatores que mais influenciaram foram a concentração de argila e o tipo de solvente. A argila proporciona a formação de microambientes que estabilizam o estado excitado do iniciador formando mais radicais livres e consequentemente aumentando a velocidade polimerização. A utilização da acetonitrila, a qual é um melhor solvente para o PMMA proporcionou massas molares menores. A degradação foto-oxidativa dos nanocompósitos de PMMA/ argila foi investigada utilizando cromatografia de exclusão de tamanho (SEC). Foram encontradas evidências de que o PMMA e nanocompósitos degradam por cisões aleatórias de cadeias. A polidispersidade aumentou após a irradiação e o coeficiente de degradação de PMMA puro é de até seis vezes maior do que para os nanocompósitos. O efeito sobre os coeficientes de fotodegradação da concentração de argila, tipo argila (argila modificada por agentes tensoativos com diferentes comprimentos de cadeias de alquílica) e o solvente utilizado para a dispersão de argila orgânica, também foram estudados. / Montmorillonite clay/PMMA nanocomposites were obtained by in situ photopolymerization. Methyl methacrylate was polymerized in the presence of modified clays using thioxanthone (TX) and ethyl 4-(dimethylamino) benzoate (EDB) as photoinitiating system. The SWy-1 montmorillonite modified clays, SWy-1-C8 and SWy-1-C16, were prepared by ion exchange with octyltrimethylammonium bromide (C8) and hexyltrimethylammonium bromide (C16), respectively. X-ray diffraction indicated that clay/PMMA composites have intercalated or exfoliated structures, or even a mixture of exfoliated and partially intercalated structure layers. The structure of each particular nanocomposite depends on the clay loading and the solvent used for the preparation.The influences of organoclay loading, solvent nature and clay type on thermal and mechanical properties were studied by thermogravimetric analysis and dynamic mechanical analysis. All the nanocomposites prepared in acetonitrile exhibited improvement in their thermal stability, mainly due to the interaction between the clay and the polymer which is maximized by the exfoliated clay structure. In the case of PMMA and nanocomposites synthesized in ethanol, the thermal stability of polymer and nanocomposites remained practically the same once the clay structure is predominantly of the intercalated type. It was observed that the factors that most influenced the polymerization rate were the concentration of clay and type of solvent. The clay provides the formation of microenvironments that stabilizes the excited state of the initiator forming free radicals and consequently increasing the polymerization rate. The use of acetonitrile, which is a better solvent for PMMA gave the lowest molar weight. The photooxidative degradation of clay/PMMA nanocomposites has been investigated using size exclusion chromatography (SEC). Evidence was found that PMMA and composites degrade by random chain scissions. The polydispersity increases after irradiation and the degradation rate coefficient for pure PMMA is up to 6 times larger than that for the composites. The effect on the photodegradation rate coefficients of the clay content, clay type (clay modified by surfactants with different lengths of alkyl chains) and solvent used for dispersion of organic clay were also studied. The relationship of these parameters on the photodegradation process was statistically evaluated using a two-level factorial design.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GenaroZC_partes_autorizadas_pelo_autor.pdf: 1229479 bytes, checksum: 5495990b3c8d250f3f3eb0d7bcc6bbd4 (MD5) Previous issue date: 2009-05-29 / In this work, mixed oxides were synthesized by two methods: polymeric precursor and gel-combustion. The oxides, Niquelate of Lanthanum, Cobaltate of Lanthanum and Cuprate of Lanthanum were synthesized by the polymeric precursor method, and treated at 300 ? C for 2 hours, calcined at 800 ? C for 6h in air atmosphere. In gel-combustion method were produced and oxides using urea and citric acid as fuel, forming for each fuel the following oxides Ferrate of Lanthanum, Cobaltato of Lanthanum and Ferrato of Cobalt and Lanthanum, which were submitted to the combustion process assisted by microwave power maximum of 10min. The samples were characterized by: thermogravimetric analysis, X-ray diffraction; fisisor??o of N2 (BET method) and scanning electron microscopy. The reactions catalytic of depolymerization of poly (methyl methacrylate), were performed in a reactor of silica, with catalytic and heating system equipped with a data acquisition system and the gas chromatograph. For the catalysts synthesized using the polymeric precursor method, the cuprate of lanthanum was best for the depolymerization of the recycled polymer, obtaining 100% conversion in less time 554 (min), and the pure polymer, was the Niquelate of Lanthanum, with 100% conversion in less time 314 (min). By gel-combustion method using urea as fuel which was the best result obtained Ferrate of Lanthanum for the pure polymer with 100% conversion in less time 657 (min), and the recycled polymer was Cobaltate of Lanthanum with 100 % conversion in less time 779 (min). And using citric acid to obtain the best result for the pure polymer, was Ferrate of Lanthanum with 100% conversion in less time 821 (min and) for the recycled polymer, was Ferrate of Lanthanum with 98.28% conversion in less time 635 (min) / Neste trabalho, foram sintetizados ?xidos mistos por dois m?todos: precursores polim?ricos e gel-combust?o. Os ?xidos, Niquelato de Lant?nio, Cobaltato de Lant?nio e Cuprato de Lant?nio, foram sintetizados pelo m?todo dos precursores polim?ricos, sendo tratados termicamente a 300 ?C por 2h, calcinados a 800 ?C por 6h, em atmosfera de ar. No m?todo gel-combust?o foram produzidos os ?xidos utilizando como combust?vel Ur?ia e ?cido C?trico, formando para cada combust?vel os seguintes ?xidos Ferrato de Lant?nio, Cobaltato de Lant?nio e Ferrato de Cobalto e Lant?nio, que foram submetidos ao processo de combust?o assistida por microondas ? pot?ncia m?xima por 10min. As amostras foram caracterizadas por: an?lise termogravim?trica; difra??o de raio-X; fisisor??o de N2 (m?todo de B.E.T.) e microscopia eletr?nica de varredura. As rea??es catal?ticas de despolimeriza??o do Poli (metacrilato de metila), foram realizadas em um reator de s?lica, com sistema catal?tico e aquecimento munido de um sistema de aquisi??o de dados e o cromat?grafo a g?s. Para os catalisadores sintetizados utilizando o m?todo dos precursores polim?ricos, o Cuprato de Lant?nio, foi melhor para a despolimeriza??o do pol?mero reciclado, obtendo 100 % de convers?o em menor tempo 554 (min), e para o pol?mero puro, foi o Niquelato de Lant?nio, com 100 % de convers?o em menor tempo 314 (min). Pelo m?todo de gel-combust?o utilizando Ur?ia como combust?vel o que obteve melhor resultado foi o Ferrato de Lant?nio, para o pol?mero puro com 100 % de convers?o em menor tempo 657 (min), e para o pol?mero reciclado foi o Cobaltato de Lant?nio com 100 % de convers?o em menor tempo 779 (min). E utilizando ?cido C?trico o que obteve melhor resultado para o pol?mero puro, foi o Ferrato de Lant?nio com 100 % de convers?o em menor tempo 821 (min) e para o pol?mero reciclado, foi o Ferrato de Lant?nio com 98,28 % de convers?o em menor tempo 635 (min)

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseKMAR_DISSERT.pdf: 2948541 bytes, checksum: 646d8653b036843236db0bfc42c7f90b (MD5) Previous issue date: 2012-02-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Currently new polymeric materials have been developed to replace other of traditionally materials classes. The use of dyes allows to expand and to diversify the applications in the polymeric materials development. In this work the behavior and ability of azo dyes Disperse Blue 79 (DB79) and Disperse Red 73 (DR73) on poly(methyl methacrylate) (PMMA) were studied. Two types of mixtures were used in the production of masterbatches: 1) rheometer 2) solution. Processing by extrusion-blow molding of PMMA was carried out in order to evaluate the applications of polymeric films. Thermal analysis were performed by thermogravimetry to evaluate polymer and azo dyes thermal stability. Colorimetric analysis were obtained through monitoring the spectral variations associated with sys/trans/anti azo dyes isomerization process Colorimetric data were treated and evaluated in accordance to the color system RGB and CIEL*ab, by monitoring the color change as function of time. Mechanical properties, characterized by tensile tests, were evaluated and correlated with the presence and content of azo dyes in the samples. Analyses by scanning electronic microscopy (SEM) were performed on the surfaces of samples to check the azo dye dispersion after the mixing process. It was concluded that the production of PMMA/azo dyes is possible and feasible, and the mixtures produced had synergy of properties for use in various applications / Atualmente novos materiais polim?ricos v?m sendo desenvolvidos, visando substituir outras classes de materiais tradicionalmente empregados. O uso de corantes possibilita ampliar e diversificar as possibilidades de aplica??es no desenvolvimento desses novos materiais. Neste trabalho foi estudado o comportamento e a capacidade de tingimento dos azocorantes: Azul Disperso 79 (DB79) e o Vermelho Disperso 73 (DR73), em uma matriz de poli(metacrilato de metila) (PMMA). Duas formas de misturas foram utilizadas na produ??o dos concentrados: na primeira, em re?metro de torque e na segunda, em solu??o. O processamento por extrus?o-sopro do PMMA foi realizado neste trabalho com intuito de avaliar suas aplica??es na forma de filmes polim?ricos. An?lises t?rmicas foram realizadas por termogravimetria para avaliar a estabilidade t?rmica dos pol?meros e dos azocorantes. An?lises por colorimetria foram obtidas por meio do acompanhamento das mudan?as espectrais associadas ao processo de isomeriza??o cis/trans/anti dos azocorantes. Os dados de colorimetria foram tratados e avaliados segundo o sistema de cores RGB e CIEL*ab, por meio do acompanhamento da mudan?a de colora??o em fun??o do tempo. As propriedades mec?nicas, caracterizadas por meio de ensaios de tra??o uniaxial, foram avaliadas e correlacionadas com a presen?a e quantidade de azocorantes na constitui??o das amostras. An?lises por microscopia eletr?nica de varredura (MEV) foram realizadas nas superf?cies das amostras para verificar a dispers?o dos corantes no final do processo de mistura. Verificou-se que a produ??o de PMMA/azocorantes ? poss?vel e vi?vel e as misturas produzidas apresentaram sinergia de propriedades para utiliza??o em diversas aplica??es

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-07-26T16:46:39Z No. of bitstreams: 1 LaureniceMartinsPereira_TESE.pdf: 10456648 bytes, checksum: 7454ea7ba5e747709c01994cdde06d8b (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-07-26T19:07:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LaureniceMartinsPereira_TESE.pdf: 10456648 bytes, checksum: 7454ea7ba5e747709c01994cdde06d8b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-26T19:07:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LaureniceMartinsPereira_TESE.pdf: 10456648 bytes, checksum: 7454ea7ba5e747709c01994cdde06d8b (MD5) Previous issue date: 2018-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foi avaliado o efeito da adição de polímeros estirênicos: poliestireno (PS), copolímero estireno-acrilonitrila (SAN) e copolímero acrilonitrila-butadienoestireno (ABS), no comportamento mecânico das blendas poliméricas formadas com o poli(metacrilato de metila) (PMMA). As misturas foram preparadas em uma extrusora dupla rosca e, em seguida, os corpos de prova foram moldados por injeção. Os resultados da composição química do SAN e ABS mostraram que os percentuais de AN encontraram-se dentro da janela de miscibilidade para as misturas com o PMMA, isto é, de 25 e 21%, respectivamente. A análise termogravimétrica (TG) mostrou que os polímeros estirênicos apresentaram maior estabilidade térmica do que os polímeros acrílicos. Na reometria capilar, o PMMAe apresentou maior viscosidade dentre os polímeros puros estudados, devido à presença das partículas casca-núcleo (CSP) dispersas no PMMA. No índice de fluidez, a adição dos polímeros estirênicos nos dois tipos de PMMA usados aumentaram a fluidez do material, melhorando a processabilidade. Nas caracterizações mecânicas, observou-se que a adição de SAN melhorou a resistência à tração e módulo de elasticidade das blendas poliméricas, devido à presença da acrilonitrila. Nos resultados de alongamento na ruptura e resistência ao impacto, as blendas com PMMAe apresentaram melhores resultados e, dentre os polímeros estirênicos, o ABS teve um maior alongamento na ruptura. Na resistência ao impacto, as blendas com SAN e ABS apresentaram resultados próximos, mostrando indícios que a quantidade de butadieno presente nas blendas poliméricas foram insuficiente para tenacificar o PMMA. Na dureza Shore D, observou-se que a adição dos polímeros estirênicos nos polímeros acrílicos aumentou a dureza do material. A análise térmica-dinâmico-mecânica (DMTA) mostrou que as temperaturas de transição vítrea (Tg) dos polímeros se apresentaram próximas e às Tgs das blendas poliméricas formadas foram intermediárias as dos polímeros puros. Na temperatura de distorção térmica (HDT) e na temperatura de amolecimento Vicat observou-se que a adição dos polímeros estirênicos aos polímeros acrílicos aumentaram a resistência térmica dos materiais. De modo geral, a adição dos polímeros estirênicos nos dois tipos de PMMA, mostraram resultados mecânicos melhores ou próximos aos PMMAs. / In this work the effect of the addition of styrenic polymers: polystyrene (PS), styreneacrylonitrile copolymer (SAN) and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) on the mechanical behavior of the polymer blends formed with poly (methyl methacrylate) (PMMA). The blends were prepared in a twin screw extruder, and then the specimens were injection molded. The results of the chemical composition of the SAN and ABS showed that the percentages of AN were within the miscibility window for mixtures with the PMMA, i.e. 25 and 21%, respectively. The thermogravimetric analysis (TG) showed that styrene polymers showed higher thermal stability than acrylic polymers. In the capillary rheometry, the PMMAe presented higher viscosity among the pure polymers studied, due to the presence of shell-core particles (CSP) dispersed in PMMA. Increasing in fluidity was achieved when styrenic polymers were added to PMMA samples, resulting in improvements in processability. In the mechanical characterization, it was observed that the addition of SAN improved the tensile strength and modulus of elasticity of the polymer blends due to the presence of acrylonitrile. In the results of elongation at rupture and impact strength, blends with PMMAe presented better results and, among styrene polymers, ABS had a greater elongation at break. In the impact strength, blends with SAN and ABS presented close results, showing evidence that the amount of butadiene present in the polymer blends was insufficient to tenacify PMMA. The hardness testing (Shore D) showed improvements in hardness when styrenic polymers were added to acrylics. Dynamic mechanical analysis (DMTA) showed that the glass transition temperatures (Tg) of the polymers were close and the Tgs of the polymer blends formed were intermediate those of the pure polymers. At the heat distortion temperature (HDT) and the Vicat softening temperature it was observed that the addition of the styrenic polymers to the acrylic polymers increased the thermal resistance of the materials. In general, the addition of the styrene polymers in the two types of PMMA presented mechanical results better or near the PMMAs

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-04-17T21:58:31Z No. of bitstreams: 1 RobertaPatriciaMedeirosDeMaria_TESE.pdf: 6281151 bytes, checksum: 10964efe9eef6ffed08beadb31aa534f (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-04-19T19:38:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RobertaPatriciaMedeirosDeMaria_TESE.pdf: 6281151 bytes, checksum: 10964efe9eef6ffed08beadb31aa534f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T19:38:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobertaPatriciaMedeirosDeMaria_TESE.pdf: 6281151 bytes, checksum: 10964efe9eef6ffed08beadb31aa534f (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / ? medida que demandas energ?ticas foram sendo apresentadas e requeridas pelo avan?o tecnol?gico, a s?ntese de novos materiais, capazes de suprir estas necessidades, foi e tem sido exaustivamente executada e estudada; dentre estes materiais, est?o filmes polim?ricos comp?sitos que t?m se destacado como uma alternativa qu?mica, f?sica, el?trica e econ?mica vi?vel. Neste trabalho filmes finos autossustent?veis de poli(metactrilato de metila) (PMMA) sob a forma de blendas, associado ao poli(etileno glicol) (PEG), e comp?sitos, dopados com tungstato de s?dio diidratado, foram obtidos pela associa??o dos m?todos sol-gel e ?casting?. A caracteriza??o el?trica, estrutural, qu?mica e morfol?gica dos filmes obtidos foi realizada usando-se espectroscopia de imped?ncia eletroqu?mica (EIS) para obten??o dos par?metros el?tricos, reflex?o total atenuada na regi?o do infravermelho (IV-ATR) e difra??o de raios X (DRX) para estudo da composi??o estrutural e qu?mica, enquanto que a estabilidade t?rmica foi analisada usando termogravimetria (TG/DTG), an?lise t?rmica diferencial (DTA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC); as caracter?sticas morfol?gicas e topogr?ficas dos filmes foram analisadas por microscopia ?tica (MO) e eletr?nica de varredura (MEV). A adi??o do sal promoveu modifica??es do padr?o de disposi??o das cadeias polim?ricas, observado por difra??o de raios X e ratificado por altera??es das bandas relativas ? deforma??o angular ?CH2? em cadeia e estiramento assim?trico ?C?C? em cadeia, sugerindo mudan?as estruturais na cadeia polim?rica. A miscibilidade entre os pol?meros poli(metacrilato de metila) e poli(etileno glicol) foi resultado da presen?a de intera??es intermoleculares do tipo liga??o de hidrog?nio entre o ?CO? do PMMA e os grupos OH do PEG e do sal tungstato de s?dio, evidenciadas nas an?lises por IV-RTA, assim como, intera??es puramente eletrost?ticas. Os sistemas apresentaram melhores caracter?sticas capacitivas e maiores tempos de relaxa??o, favorecidos pelo aumento da concentra??o do tungstato de s?dio, resultado da melhora da sensibilidade do ac?mulo de cargas no eletrodo. / As energy demands were being presented and required by technological advances, the synthesis of new materials capable of meeting these needs, was and has been thoroughly studied and performed; among these materials are composite polymeric films that have stood out as an alternative chemistry, physics, electrical and economically viable. In this work self-supporting thin films of poly(methyl methacrylate) (PMMA) in the form of blends, linked to poly (ethylene glycol) (PEG), and composite doped with sodium tungstate dihydrate were obtained by combining the sol-gel methods and casting. The electrical, structural, chemical and morphological characterization of the films obtained was performed using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to obtain the electrical parameters, attenuated total reflection in the infrared (IR-ATR) and X-ray diffraction (XRD) to study the structural and chemical composition, while the thermal stability was evaluated using thermogravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA) and differential scanning calorimetry (DSC); morphological and topographical characteristics of the films were analyzed by optical microscopy (OM) and scanning electron (SEM). The addition of the salt promoted standard modifications of the arrangement of the polymer chains, observed by X-ray diffraction and confirmed by the changes of the bands relative to the angular deformation -CH2- chain and asymmetric stretching -C-C-chain, suggesting structural changes in polymer chain. The miscibility between the polymers poly (methyl methacrylate) and poly (ethylene glycol) was a result of the presence of intermolecular interactions type hydrogen bonding between the PMMA and -CO- OH groups of the PEG and sodium tungstate salt, highlighted in analyzes by IR-ATR as well as purely electrostatic interactions. The systems showed better capacitive characteristics and larger relaxation times, favored by increasing the concentration of sodium tungstate, a result of improved sensitivity of the charges accumulated in the electrode.

No presente trabalho produziu-se amostras de flexão em três pontos, SENB, a partir de placas moldadas por compressão feitas de uma resina de Poli(metacrilato de metila) comercial. Dois conjuntos contendo 6 amostras cada foram então pré-trincados por meio de uma lamina afiada de aço adotando-se dois métodos diferentes propostos pela literatura técnica: através de batidinhas (gentle tapping) e através da inserção controlada a velocidade constante da lâmina, ambas usando um dispositivo especialmente desenhado para este fim. Estas amostras foram então submetidas ao ensaio de tenacidade à fratura em deformação plana, KIc, com o intuito de se testar a hipótese de que os diferentes métodos introduzem diferentes padrões de dano na matriz próxima à região da ponta da pré-trinca, o que, por sua vez, influência os resultados obtidos. Adotou-se a norma ASTM D 5045 como padrão do ensaio. Todas as amostras produziram resultados válidos para KIc, considerando-se os critérios da norma. Os resultados confirmam a hipótese inicial mostrando que os diferentes métodos de introdução da pré-trinca influenciam o valor medido de KIc a um nível de significância de 5% para a diferença das médias obtidas nos dois grupos, sendo que o valor mais conservador é obtido quando as pré-trincas são introduzidas pelo método das batidinhas (KIc = 1,15 ± 0,11 MPa m1/2). Com base nestes resultados novas amostras com geometria auto-similar às anteriores foram produzidas e usadas para a investigação do estado de tensão desenvolvido nas amostras pelo método da fotoelasticidade. Os resultados confirmam que os diferentes métodos de pré-trincamento produzem diferentes padrões de Moiré próximos à ponta da trinca, o que prova que os estados de tensão são efetivamente afetados e que o método da inserção controlada produz a maior perturbação no campo de tensão próximo à ponta da pré-trinca. / Single-Edge-Notch Bending samples produced out of compression-molded plates obtained from a commercial Poly(methyl metacrylate), PMMA, resin were investigated concerning the influence of the adopted pre-cracking methodology on plane strain fracture toughness results according to ASTM D 5045 standard. Two sets of 6 samples each were pre-cracked using a sharp-edge scalpel steel blade using two methodologies proposed in the technical literature: by gentle tapping on the blade and by controlled insertion at constant velocity, both using a device specially designed for these purposes. These sample were, then, submitted to the plane strain fracture toughness (KIc) test based on the hypothesis that different pre-cracking methods result in different damage levels of the matrix near the pre-crack tip and, hence, in different measured values for KIc. All samples produced valid results for KIc based on the geometric criteria adopted by the standard. The results confirm the original hypothesis showing that the two pre-cracking methods influence the measured value at a significance level of 5% for the comparison of the averages obtained in both sets. The most conservative value for plane strain fracture toughness of the investigated resin is obtained by pre-cracks introduced by gentle tapping on the blade (KIc = 1.15 ± 0.11 MPa m1/2). Based on these results new samples with a self-similar geometry were produced and submitted to photoelasticity tests to investigate the influence of the pre-cracking methods on the strain-field developed during three-point bending loading. The results confirm that the different methods produce different Moiré patterns close to the pre-crack tip, proving that the developed stress fields are different and that pre-cracks introduced by controlled insertion of the blade produce the largest perturbations of the strain field close to the pre-crack tip.

Foram desenvolvidos e manufaturados compósitos porosos com estrutura de gradiente funcional em Poli (metacrilato de metila) (PMMA) e Hidroxiapatita (HAp) aplicáveis como implantes ósseos. O PMMA é largamente utilizável e aceito como material de implante tem boas propriedades mecânicas, baixo custo, fácil manufatura, porém é considerado bioinerte. A HAp é uma cerâmica comprovadamente bioativa, porém de baixas propriedades mecânicas, alto custo e de difícil manufatura. O PMMA com estrutura funcional e HAp apresentou valores próximos a 50 MPa, mas com potencial de melhoria. O objetivo deste desenvolvimento é produzir um implante com a sua superfície porosa e bioativa, para que este possa ser osteointegrado em um tempo menor ao tecido hospedeiro, melhorando a relação: material implantado/leito receptor. O conceito é baseado em uma estrutura de núcleo denso em PMMA e camada superficial porosa com superfície bioativa. A camada de PMMA porosa foi desenvolvida utilizando-se o carboximetilcelulose (CMC) como agente porogênico e HAp como agente bioativador da matriz polimérica. Foram elaboradas análises de bicompatibilidade, resistência mecânica, macro e microestrutura. Para testar a biocompatibilidade foram realizados inicialmente testes in vitro com cultura de células VERO, visando investigar a toxicidade dos materiais constituintes, a influência do novo biomaterial em atividades celulares e o comportamento destes em condições próximas daquelas a serem encontradas no ambiente de implantação. Em seguida, os testes in vivo realizados em coelhos averiguaram a interação tecido-material (bioatividade), a biocompatibilidade do material, e a potencialidade do uso do material em aplicação à superfícies (osteointegração). Foi realizada análise histológica dos tecidos explantados, onde os resultados basearam-se na análise da morfologia geral dos componentes teciduais encontrados junto ao implante. A caracterização da superfície foi realizada por testes de rugosidade, por microscopia ótica e eletrônica de varredura. Foram realizados ensaios mecânicos de compressão para analisar a resistência mecânica do biomaterial. Os resultados in vitro mostraram que os materiais utilizados não apresentaram qualquer indício de toxicidade. Através das imagens realizadas em MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) pode se observar o crescimento de células VERO na superfície do material e em direção aos poros da matriz. A análise macroestrutural dos poros também obtida por MEV demonstrou em uma caracterização inicial do material que este apresentou características biomiméticas como poros em formato oblongo e interconectados. A média obtida do tamanho dos poros foi de aproximadamente 250 \'mü\'m. Os resultados dos ensaios mecânicos de compressão mostraram que o PMMA denso é o que mais se aproximou do tecido ósseo cortical com 101 MPa. Por fim, os resultados histológicos apontam para a biocompatibilidade do compósito, tornando-o assim aplicável como camada superficial de implantes. / Were developed and manufactured porous composite with functional gradient structure in Polymethylmethacrylate (PMMA) and hydroxyapatite (HAp) applicable as bone implants. PMMA is widely used and accepted as implant material, has good mechanical properties, low cost, easy manufacturing and considered a bioinert biomaterial, the Hap is a demonstrably bioactive ceramic with poor mechanical properties, high cost and difficult to manufacture. The PMMA functional structure and HAp had values close to 50 MPa, but with potential for improvement. The objective of this development was produced an implant with a porous surface and bioactive to be osteointegrated in a less time, improving the relationship: implanted material/receiver bed. The concept is based on a dense structure core of PMMA and a porous bioactive surface layer. The porous PMMA was developed using the carboxymethylcellulose (CMC) as a porogenic agent and hap to bioactive the PMMA matrix. Biocompatibility tests, mechanical strength tests and macro and microstructure analisys were carried out. To evaluated the biocompatibility of this material were made primarily in vitro tests, the VERO cells were used in vitro analysis aimed investigate the toxicity of the constituent materials, the influence of the new biomaterial in cellular activities and behavior in these conditions close to those to be found in the environment of deployment. Then, in vivo tests conducted in rabbits evaluated the interaction with tissue-material (bioactivity), the biocompatibility of the material, and the potential use of the material in the application areas (osseointegration). Were performed histological analysis of tissues, where the results were based on the analysis of the general morphology of the tissue components found near the implant. The surface characterization was performed by roughness tests, optical microscopy and SEM. Mechanical tests were conducted to examine the compressive strength of biomaterial. Results in vitro showed that the materials did not present any evidence of toxicity. The samples were analyzed by SEM where the growth of cells can be observed in the surface of the material and towards to the pores. The macrostructural analysis also obtained by SEM showed in an initial characterization of the material that presented bone biomimetics characteristics with oblong pores with interconnected. The average pore size obtained was approximately 250 \'mü\'m. The results of mechanical tests showed that the compression of PMMA is the densest approached the cortical bone tissue near 101 MPa. Finally, the histological results point to the biocompatibility of the composite, thus making it applicable to the surface layers of implants.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RosanneLFD_DISSERT.pdf: 2030152 bytes, checksum: fac9b7e6c23b892eb3fd86ea5b5f43bc (MD5) Previous issue date: 2011-11-17 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Among the options for plastics modification more convenient, both from a technical-scientific and economic, is the development of polymer blends by processing in the molten state. This work was divide into two stages, with the aim to study the phase morphology of binary blend PMMA / PET blend and this compatibilized by the addition of the poly(methyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate-co-ethyl acrylate) copolymer (MMA-GMA-EA). In the first stage is analyzed the morphology of the blend at a preliminary stage where we used the bottle-grade PET in a Haake torque rheometer and the effect of compatibilizer in this blend was evaluated. In the second stage the blend was processed using the recycled PET in a single screw extruder and subsequently injection molding in the shape of specimens for mechanical tests. In both stages we used a transmission electron microscopy (TEM) to observe the morphologies of the samples and an image analyzer to characterize them. In the second stage, as well as analysis by TEM, tensile test, scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) was performed to correlate the morphology with the mechanical properties. The samples used in morphological analyzes were sliced by cryo-ultramicrotomy technique for the analysis by TEM and the analysis by SEM and AFM, we used the flat face of the block after cut cryogenic. It was found that the size of the dispersed phase decreased with the addition of MMA-GMA-EA in blends prepared in a Haake. In the tensile test, the values of maximum tensile strength and modulus of elasticity is maintained in a range between the value of pure PMMA the pure PET, while the elongation at break was influenced by the composition by weight of the PMMA mixture. The coupling agent corroborated the results presented in the blend PMMA / PETrec / MMA-GMA-EA (80/15/5 %w/w), obtained by TEM, AFM and SEM. It was concluded that the techniques used had a good morphologic correlation, and can be confirmed for final analysis of the morphological characteristics of the blends PMMA / PET / Entre as op??es de modifica??o de pl?sticos mais convenientes, tanto do ponto de vista t?cnico-cient?fico como econ?mico, encontra-se o desenvolvimento de blendas polim?ricas por meio de processamento no estado fundido. Este trabalho foi dividido em dois est?gios, tendo como objetivo o estudo da morfologia de fases da blenda bin?ria PMMA/PET e desta compatibilizada pela adi??o do copol?mero poli(metacrilato de metila-co-metacrilato de glicidila-co-acrilato de etila) (MMA-GMA-EA). No primeiro est?gio analisou-se a morfologia da blenda e avaliou-se o efeito do compatibilizante, onde foi usado o PET grau garrafa em um re?metro de torque Haake. J? no segundo est?gio a blenda foi processada empregando desta vez o PET reciclado em uma extrusora monorosca, e posteriormente, moldada por inje??o em forma de corpos de prova para ensaios mec?nicos. Nos dois est?gios utilizou-se a microscopia eletr?nica de transmiss?o (MET) para observar as morfologias das amostras e um analisador de imagens para caracteriz?-las. No segundo estagio, al?m da an?lise por MET, foi realizado ensaio de tra??o, microscopia eletr?nica de varredura (MEV) e microscopia de for?a at?mica (MFA), buscando correlacionar a morfologia com as propriedades mec?nicas. As amostras utilizadas nas an?lises morfol?gicas foram fatiadas por meio da t?cnica crio-ultramicrotomia para na an?lise por MET e para as an?lises por MEV e por MFA, foi utilizada a face plana do tarugo p?s-corte criog?nico. Verificou-se que o tamanho da fase dispersa diminui em fun??o da adi??o do copol?mero MMA-GMA-EA nas blendas preparadas no re?metro Haake. No ensaio de tra??o, os valores de resist?ncia m?xima sob tra??o e m?dulo de elasticidade mantiveram-se em um patamar entre o valor de PMMA puro e do PET puro, enquanto que o alongamento na ruptura mostrou-se influenciada pela composi??o em massa de PMMA na mistura. O agente compatibilizante corroborou nos resultados apresentados da blenda PMMA/PETrec /MMA-MGA-EA (80/15/5), obtidos por MET, MFA e MEV. Concluiu-se que as t?cnicas morfol?gicas utilizadas apresentaram uma boa correla??o e corroboraram para an?lise final das caracter?sticas morfol?gicas das blendas PMMA/PET

No presente trabalho produziu-se amostras de flexão em três pontos, SENB, a partir de placas moldadas por compressão feitas de uma resina de Poli(metacrilato de metila) comercial. Dois conjuntos contendo 6 amostras cada foram então pré-trincados por meio de uma lamina afiada de aço adotando-se dois métodos diferentes propostos pela literatura técnica: através de batidinhas (gentle tapping) e através da inserção controlada a velocidade constante da lâmina, ambas usando um dispositivo especialmente desenhado para este fim. Estas amostras foram então submetidas ao ensaio de tenacidade à fratura em deformação plana, KIc, com o intuito de se testar a hipótese de que os diferentes métodos introduzem diferentes padrões de dano na matriz próxima à região da ponta da pré-trinca, o que, por sua vez, influência os resultados obtidos. Adotou-se a norma ASTM D 5045 como padrão do ensaio. Todas as amostras produziram resultados válidos para KIc, considerando-se os critérios da norma. Os resultados confirmam a hipótese inicial mostrando que os diferentes métodos de introdução da pré-trinca influenciam o valor medido de KIc a um nível de significância de 5% para a diferença das médias obtidas nos dois grupos, sendo que o valor mais conservador é obtido quando as pré-trincas são introduzidas pelo método das batidinhas (KIc = 1,15 ± 0,11 MPa m1/2). Com base nestes resultados novas amostras com geometria auto-similar às anteriores foram produzidas e usadas para a investigação do estado de tensão desenvolvido nas amostras pelo método da fotoelasticidade. Os resultados confirmam que os diferentes métodos de pré-trincamento produzem diferentes padrões de Moiré próximos à ponta da trinca, o que prova que os estados de tensão são efetivamente afetados e que o método da inserção controlada produz a maior perturbação no campo de tensão próximo à ponta da pré-trinca. / Single-Edge-Notch Bending samples produced out of compression-molded plates obtained from a commercial Poly(methyl metacrylate), PMMA, resin were investigated concerning the influence of the adopted pre-cracking methodology on plane strain fracture toughness results according to ASTM D 5045 standard. Two sets of 6 samples each were pre-cracked using a sharp-edge scalpel steel blade using two methodologies proposed in the technical literature: by gentle tapping on the blade and by controlled insertion at constant velocity, both using a device specially designed for these purposes. These sample were, then, submitted to the plane strain fracture toughness (KIc) test based on the hypothesis that different pre-cracking methods result in different damage levels of the matrix near the pre-crack tip and, hence, in different measured values for KIc. All samples produced valid results for KIc based on the geometric criteria adopted by the standard. The results confirm the original hypothesis showing that the two pre-cracking methods influence the measured value at a significance level of 5% for the comparison of the averages obtained in both sets. The most conservative value for plane strain fracture toughness of the investigated resin is obtained by pre-cracks introduced by gentle tapping on the blade (KIc = 1.15 ± 0.11 MPa m1/2). Based on these results new samples with a self-similar geometry were produced and submitted to photoelasticity tests to investigate the influence of the pre-cracking methods on the strain-field developed during three-point bending loading. The results confirm that the different methods produce different Moiré patterns close to the pre-crack tip, proving that the developed stress fields are different and that pre-cracks introduced by controlled insertion of the blade produce the largest perturbations of the strain field close to the pre-crack tip.

Foram desenvolvidos e manufaturados compósitos porosos com estrutura de gradiente funcional em Poli (metacrilato de metila) (PMMA) e Hidroxiapatita (HAp) aplicáveis como implantes ósseos. O PMMA é largamente utilizável e aceito como material de implante tem boas propriedades mecânicas, baixo custo, fácil manufatura, porém é considerado bioinerte. A HAp é uma cerâmica comprovadamente bioativa, porém de baixas propriedades mecânicas, alto custo e de difícil manufatura. O PMMA com estrutura funcional e HAp apresentou valores próximos a 50 MPa, mas com potencial de melhoria. O objetivo deste desenvolvimento é produzir um implante com a sua superfície porosa e bioativa, para que este possa ser osteointegrado em um tempo menor ao tecido hospedeiro, melhorando a relação: material implantado/leito receptor. O conceito é baseado em uma estrutura de núcleo denso em PMMA e camada superficial porosa com superfície bioativa. A camada de PMMA porosa foi desenvolvida utilizando-se o carboximetilcelulose (CMC) como agente porogênico e HAp como agente bioativador da matriz polimérica. Foram elaboradas análises de bicompatibilidade, resistência mecânica, macro e microestrutura. Para testar a biocompatibilidade foram realizados inicialmente testes in vitro com cultura de células VERO, visando investigar a toxicidade dos materiais constituintes, a influência do novo biomaterial em atividades celulares e o comportamento destes em condições próximas daquelas a serem encontradas no ambiente de implantação. Em seguida, os testes in vivo realizados em coelhos averiguaram a interação tecido-material (bioatividade), a biocompatibilidade do material, e a potencialidade do uso do material em aplicação à superfícies (osteointegração). Foi realizada análise histológica dos tecidos explantados, onde os resultados basearam-se na análise da morfologia geral dos componentes teciduais encontrados junto ao implante. A caracterização da superfície foi realizada por testes de rugosidade, por microscopia ótica e eletrônica de varredura. Foram realizados ensaios mecânicos de compressão para analisar a resistência mecânica do biomaterial. Os resultados in vitro mostraram que os materiais utilizados não apresentaram qualquer indício de toxicidade. Através das imagens realizadas em MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) pode se observar o crescimento de células VERO na superfície do material e em direção aos poros da matriz. A análise macroestrutural dos poros também obtida por MEV demonstrou em uma caracterização inicial do material que este apresentou características biomiméticas como poros em formato oblongo e interconectados. A média obtida do tamanho dos poros foi de aproximadamente 250 \'mü\'m. Os resultados dos ensaios mecânicos de compressão mostraram que o PMMA denso é o que mais se aproximou do tecido ósseo cortical com 101 MPa. Por fim, os resultados histológicos apontam para a biocompatibilidade do compósito, tornando-o assim aplicável como camada superficial de implantes. / Were developed and manufactured porous composite with functional gradient structure in Polymethylmethacrylate (PMMA) and hydroxyapatite (HAp) applicable as bone implants. PMMA is widely used and accepted as implant material, has good mechanical properties, low cost, easy manufacturing and considered a bioinert biomaterial, the Hap is a demonstrably bioactive ceramic with poor mechanical properties, high cost and difficult to manufacture. The PMMA functional structure and HAp had values close to 50 MPa, but with potential for improvement. The objective of this development was produced an implant with a porous surface and bioactive to be osteointegrated in a less time, improving the relationship: implanted material/receiver bed. The concept is based on a dense structure core of PMMA and a porous bioactive surface layer. The porous PMMA was developed using the carboxymethylcellulose (CMC) as a porogenic agent and hap to bioactive the PMMA matrix. Biocompatibility tests, mechanical strength tests and macro and microstructure analisys were carried out. To evaluated the biocompatibility of this material were made primarily in vitro tests, the VERO cells were used in vitro analysis aimed investigate the toxicity of the constituent materials, the influence of the new biomaterial in cellular activities and behavior in these conditions close to those to be found in the environment of deployment. Then, in vivo tests conducted in rabbits evaluated the interaction with tissue-material (bioactivity), the biocompatibility of the material, and the potential use of the material in the application areas (osseointegration). Were performed histological analysis of tissues, where the results were based on the analysis of the general morphology of the tissue components found near the implant. The surface characterization was performed by roughness tests, optical microscopy and SEM. Mechanical tests were conducted to examine the compressive strength of biomaterial. Results in vitro showed that the materials did not present any evidence of toxicity. The samples were analyzed by SEM where the growth of cells can be observed in the surface of the material and towards to the pores. The macrostructural analysis also obtained by SEM showed in an initial characterization of the material that presented bone biomimetics characteristics with oblong pores with interconnected. The average pore size obtained was approximately 250 \'mü\'m. The results of mechanical tests showed that the compression of PMMA is the densest approached the cortical bone tissue near 101 MPa. Finally, the histological results point to the biocompatibility of the composite, thus making it applicable to the surface layers of implants.