A nanotecnologia aplicada a espumas poliméricas é um campo emergente, pois permite que, mesmo com baixos teores de cargas, obtenham-se diferentes morfologias celulares durante a expansão das espumas. Com a alteração da morfologia celular em uma espuma polimérica, diferentes propriedades podem ser atribuídas e associadas às espumas poliméricas. Com base nisto, neste trabalhou foi avaliada a influência da incorporação de micro e nanofibras de celulose em composições de diversas espumas poliméricas, produzidas com diferentes matrizes poliméricas e diferentes métodos de expansão. Para a realização deste estudo, o mesmo foi dividido em 4 etapas. Na etapa I, foram utilizadas nanofibras de celulose longas e curtas, obtidas por desfibrilação mecânica e as nanofibras foram secadas por extração supercrítica e liofilização. A celulose foi incorporada em uma matriz polimérica de poli(ácido láctico) - PLA, um polímero biodegradável, e as espumas de PLA foram produzidas por um método não-convencional de produção de espumas de PLA, no qual foi utilizado agentes químicos de expansão (azodicarbonamida) e a expansão foi produzida pelo método de expansão livre de pressão Na etapa II, nanofibras curtas de celulose e nanofibras curtas de celulose acetilada, ou seja, fibras hidrofílicas e hidrofóbicas, foram incorporadas em uma matriz polimérica de poli(etileno-co-acetato de vinila) - EVA, pelo método de via úmida, no qual foi utilizada a suspensão de celulose (com baixo teor de água), junto com aditivos surfactantes e dispersantes. As espumas de EVA foram produzidas por compressão, pelo método de pressão constante, com o uso de agentes químicos (azodicarbonamida) de expansão e reticulantes (peróxido de dicumila). Na etapa III, nanofibras de celulose longas e curtas foram incorporadas no EVA, também pelo método de via úmida, com auxílio de surfactantes e dispersantes, porém a expansão das espumas foi realizada em uma autoclave, utilizando CO2 no estado supercrítico como agente físico de expansão e sem a presença de agentes reticulantes. Neste capítulo também foram avaliadas as diferentes condições de operação do equipamento, como temperatura e pressão, avaliando a influência destes parâmetros na expansão das espumas com CO2 no estado supercrítico Na etapa IV, foi avaliado o desenvolvimento de diferentes formulações de espumas flexíveis de poliuretano (PU) com células abertas, e com diferentes teores de celulose microcristalina. As espumas foram desenvolvidas para produção de sorventes, utilizadas na remediação de desastres que envolvem o derramamento de óleos em ambientes aquáticos. Foram produzidas espumas com diferentes densidades e com diferentes teores de celulose, e as mesmas foram revestidas com um organosilano (trietoxivinilsilano) para aumentar o grau de hidrofobicidade e seletividade da espuma de PU ao óleo. Como resultados principais, em geral observa-se que a presença da celulose atua como sítios para indução de uma maior nucleação de células durante a expansão das espumas, com isso, modificando a estrutura celular das espumas e promovendo, em geral, aumento na resistência mecânica por compressão das espumas sem comprometer ou alterar significativamente a densidade destas. / Nanotechnology applied to polymeric foams is an emerging field, since it allows, even with low filler content, to obtain different cell morphologies. With cell morphology change in polymeric foams, different properties can be assigned and associated to the polymeric foams. Based on this, this work evaluates the influence of the incorporation of micro and nanocellulose fibers in various polymer foams compositions, produced with different polymer matrices and different expansion methods. This study was divided into 4 stages. In stage I, it was used long and short cellulose nanofibers, obtained by mechanical defibrillation and the nanofibers were dried by supercritical extraction and lyophilization. The cellulose was incorporated in a poly(lactic acid) - PLA matrix, a biodegradable polymer, and PLA foams were produced by an unconventional method of producing PLA foam, using chemical foaming agent (azodicarbonamide) and on expansion process by free expansion method. In phase II, short cellulose nanofibers and short acetylated cellulose nanofibers, i.e., hydrophilic and hydrophobic fibers, were incorporated in a polymeric matrix of poly(ethylene-co-vinyl acetate) - EVA, by a wet method, in which it was used the suspension of cellulose (with low water content), together with surfactants and dispersants The EVA foams were produced by compression, at constant pressure using chemical foaming agents (azodicarbonamide) and crosslinking agents (dicumyl peroxide). In stage III, long and short cellulose nanofibers were incorporated into EVA, also by the wet method, with the aid of surfactants and dispersants, but the expansion of the foam was carried out in an autoclave using CO2 in supercritical state, as the physical foaming agent and without the presence of crosslinkers agent. In this section, it was also evaluated different conditions of the equipment operation, such as temperature and pressure, assessing the influence of these parameters on the foams expansion with CO2 in supercritical state. In step IV, it was evaluated the development of different formulations of flexible polyurethane foams (PU) with open cells, and with different levels of microcrystalline cellulose. The foams were developed for the production of sorbents, used in remediation of disasters involving oil spills in aquatic environments PU foams were produced with different densities and different cellulose contents, and they have been coated with an organosilane (triethoxyvinylsilane) to increase the hydrophobicity degree and selectivity of the PU foam to the oil. As main results, it was generally observed, that the presence of the cellulose into the foams act as sites for induction of a higher cells nucleation during expansion, thereby modifying the cell structure of the foam and by this, promoting in general an increase in mechanical strength without compromising or significantly alter the density of the foam.

A nanotecnologia aplicada a espumas poliméricas é um campo emergente, pois permite que, mesmo com baixos teores de cargas, obtenham-se diferentes morfologias celulares durante a expansão das espumas. Com a alteração da morfologia celular em uma espuma polimérica, diferentes propriedades podem ser atribuídas e associadas às espumas poliméricas. Com base nisto, neste trabalhou foi avaliada a influência da incorporação de micro e nanofibras de celulose em composições de diversas espumas poliméricas, produzidas com diferentes matrizes poliméricas e diferentes métodos de expansão. Para a realização deste estudo, o mesmo foi dividido em 4 etapas. Na etapa I, foram utilizadas nanofibras de celulose longas e curtas, obtidas por desfibrilação mecânica e as nanofibras foram secadas por extração supercrítica e liofilização. A celulose foi incorporada em uma matriz polimérica de poli(ácido láctico) - PLA, um polímero biodegradável, e as espumas de PLA foram produzidas por um método não-convencional de produção de espumas de PLA, no qual foi utilizado agentes químicos de expansão (azodicarbonamida) e a expansão foi produzida pelo método de expansão livre de pressão Na etapa II, nanofibras curtas de celulose e nanofibras curtas de celulose acetilada, ou seja, fibras hidrofílicas e hidrofóbicas, foram incorporadas em uma matriz polimérica de poli(etileno-co-acetato de vinila) - EVA, pelo método de via úmida, no qual foi utilizada a suspensão de celulose (com baixo teor de água), junto com aditivos surfactantes e dispersantes. As espumas de EVA foram produzidas por compressão, pelo método de pressão constante, com o uso de agentes químicos (azodicarbonamida) de expansão e reticulantes (peróxido de dicumila). Na etapa III, nanofibras de celulose longas e curtas foram incorporadas no EVA, também pelo método de via úmida, com auxílio de surfactantes e dispersantes, porém a expansão das espumas foi realizada em uma autoclave, utilizando CO2 no estado supercrítico como agente físico de expansão e sem a presença de agentes reticulantes. Neste capítulo também foram avaliadas as diferentes condições de operação do equipamento, como temperatura e pressão, avaliando a influência destes parâmetros na expansão das espumas com CO2 no estado supercrítico Na etapa IV, foi avaliado o desenvolvimento de diferentes formulações de espumas flexíveis de poliuretano (PU) com células abertas, e com diferentes teores de celulose microcristalina. As espumas foram desenvolvidas para produção de sorventes, utilizadas na remediação de desastres que envolvem o derramamento de óleos em ambientes aquáticos. Foram produzidas espumas com diferentes densidades e com diferentes teores de celulose, e as mesmas foram revestidas com um organosilano (trietoxivinilsilano) para aumentar o grau de hidrofobicidade e seletividade da espuma de PU ao óleo. Como resultados principais, em geral observa-se que a presença da celulose atua como sítios para indução de uma maior nucleação de células durante a expansão das espumas, com isso, modificando a estrutura celular das espumas e promovendo, em geral, aumento na resistência mecânica por compressão das espumas sem comprometer ou alterar significativamente a densidade destas. / Nanotechnology applied to polymeric foams is an emerging field, since it allows, even with low filler content, to obtain different cell morphologies. With cell morphology change in polymeric foams, different properties can be assigned and associated to the polymeric foams. Based on this, this work evaluates the influence of the incorporation of micro and nanocellulose fibers in various polymer foams compositions, produced with different polymer matrices and different expansion methods. This study was divided into 4 stages. In stage I, it was used long and short cellulose nanofibers, obtained by mechanical defibrillation and the nanofibers were dried by supercritical extraction and lyophilization. The cellulose was incorporated in a poly(lactic acid) - PLA matrix, a biodegradable polymer, and PLA foams were produced by an unconventional method of producing PLA foam, using chemical foaming agent (azodicarbonamide) and on expansion process by free expansion method. In phase II, short cellulose nanofibers and short acetylated cellulose nanofibers, i.e., hydrophilic and hydrophobic fibers, were incorporated in a polymeric matrix of poly(ethylene-co-vinyl acetate) - EVA, by a wet method, in which it was used the suspension of cellulose (with low water content), together with surfactants and dispersants The EVA foams were produced by compression, at constant pressure using chemical foaming agents (azodicarbonamide) and crosslinking agents (dicumyl peroxide). In stage III, long and short cellulose nanofibers were incorporated into EVA, also by the wet method, with the aid of surfactants and dispersants, but the expansion of the foam was carried out in an autoclave using CO2 in supercritical state, as the physical foaming agent and without the presence of crosslinkers agent. In this section, it was also evaluated different conditions of the equipment operation, such as temperature and pressure, assessing the influence of these parameters on the foams expansion with CO2 in supercritical state. In step IV, it was evaluated the development of different formulations of flexible polyurethane foams (PU) with open cells, and with different levels of microcrystalline cellulose. The foams were developed for the production of sorbents, used in remediation of disasters involving oil spills in aquatic environments PU foams were produced with different densities and different cellulose contents, and they have been coated with an organosilane (triethoxyvinylsilane) to increase the hydrophobicity degree and selectivity of the PU foam to the oil. As main results, it was generally observed, that the presence of the cellulose into the foams act as sites for induction of a higher cells nucleation during expansion, thereby modifying the cell structure of the foam and by this, promoting in general an increase in mechanical strength without compromising or significantly alter the density of the foam.

A nanotecnologia aplicada a espumas poliméricas é um campo emergente, pois permite que, mesmo com baixos teores de cargas, obtenham-se diferentes morfologias celulares durante a expansão das espumas. Com a alteração da morfologia celular em uma espuma polimérica, diferentes propriedades podem ser atribuídas e associadas às espumas poliméricas. Com base nisto, neste trabalhou foi avaliada a influência da incorporação de micro e nanofibras de celulose em composições de diversas espumas poliméricas, produzidas com diferentes matrizes poliméricas e diferentes métodos de expansão. Para a realização deste estudo, o mesmo foi dividido em 4 etapas. Na etapa I, foram utilizadas nanofibras de celulose longas e curtas, obtidas por desfibrilação mecânica e as nanofibras foram secadas por extração supercrítica e liofilização. A celulose foi incorporada em uma matriz polimérica de poli(ácido láctico) - PLA, um polímero biodegradável, e as espumas de PLA foram produzidas por um método não-convencional de produção de espumas de PLA, no qual foi utilizado agentes químicos de expansão (azodicarbonamida) e a expansão foi produzida pelo método de expansão livre de pressão Na etapa II, nanofibras curtas de celulose e nanofibras curtas de celulose acetilada, ou seja, fibras hidrofílicas e hidrofóbicas, foram incorporadas em uma matriz polimérica de poli(etileno-co-acetato de vinila) - EVA, pelo método de via úmida, no qual foi utilizada a suspensão de celulose (com baixo teor de água), junto com aditivos surfactantes e dispersantes. As espumas de EVA foram produzidas por compressão, pelo método de pressão constante, com o uso de agentes químicos (azodicarbonamida) de expansão e reticulantes (peróxido de dicumila). Na etapa III, nanofibras de celulose longas e curtas foram incorporadas no EVA, também pelo método de via úmida, com auxílio de surfactantes e dispersantes, porém a expansão das espumas foi realizada em uma autoclave, utilizando CO2 no estado supercrítico como agente físico de expansão e sem a presença de agentes reticulantes. Neste capítulo também foram avaliadas as diferentes condições de operação do equipamento, como temperatura e pressão, avaliando a influência destes parâmetros na expansão das espumas com CO2 no estado supercrítico Na etapa IV, foi avaliado o desenvolvimento de diferentes formulações de espumas flexíveis de poliuretano (PU) com células abertas, e com diferentes teores de celulose microcristalina. As espumas foram desenvolvidas para produção de sorventes, utilizadas na remediação de desastres que envolvem o derramamento de óleos em ambientes aquáticos. Foram produzidas espumas com diferentes densidades e com diferentes teores de celulose, e as mesmas foram revestidas com um organosilano (trietoxivinilsilano) para aumentar o grau de hidrofobicidade e seletividade da espuma de PU ao óleo. Como resultados principais, em geral observa-se que a presença da celulose atua como sítios para indução de uma maior nucleação de células durante a expansão das espumas, com isso, modificando a estrutura celular das espumas e promovendo, em geral, aumento na resistência mecânica por compressão das espumas sem comprometer ou alterar significativamente a densidade destas. / Nanotechnology applied to polymeric foams is an emerging field, since it allows, even with low filler content, to obtain different cell morphologies. With cell morphology change in polymeric foams, different properties can be assigned and associated to the polymeric foams. Based on this, this work evaluates the influence of the incorporation of micro and nanocellulose fibers in various polymer foams compositions, produced with different polymer matrices and different expansion methods. This study was divided into 4 stages. In stage I, it was used long and short cellulose nanofibers, obtained by mechanical defibrillation and the nanofibers were dried by supercritical extraction and lyophilization. The cellulose was incorporated in a poly(lactic acid) - PLA matrix, a biodegradable polymer, and PLA foams were produced by an unconventional method of producing PLA foam, using chemical foaming agent (azodicarbonamide) and on expansion process by free expansion method. In phase II, short cellulose nanofibers and short acetylated cellulose nanofibers, i.e., hydrophilic and hydrophobic fibers, were incorporated in a polymeric matrix of poly(ethylene-co-vinyl acetate) - EVA, by a wet method, in which it was used the suspension of cellulose (with low water content), together with surfactants and dispersants The EVA foams were produced by compression, at constant pressure using chemical foaming agents (azodicarbonamide) and crosslinking agents (dicumyl peroxide). In stage III, long and short cellulose nanofibers were incorporated into EVA, also by the wet method, with the aid of surfactants and dispersants, but the expansion of the foam was carried out in an autoclave using CO2 in supercritical state, as the physical foaming agent and without the presence of crosslinkers agent. In this section, it was also evaluated different conditions of the equipment operation, such as temperature and pressure, assessing the influence of these parameters on the foams expansion with CO2 in supercritical state. In step IV, it was evaluated the development of different formulations of flexible polyurethane foams (PU) with open cells, and with different levels of microcrystalline cellulose. The foams were developed for the production of sorbents, used in remediation of disasters involving oil spills in aquatic environments PU foams were produced with different densities and different cellulose contents, and they have been coated with an organosilane (triethoxyvinylsilane) to increase the hydrophobicity degree and selectivity of the PU foam to the oil. As main results, it was generally observed, that the presence of the cellulose into the foams act as sites for induction of a higher cells nucleation during expansion, thereby modifying the cell structure of the foam and by this, promoting in general an increase in mechanical strength without compromising or significantly alter the density of the foam.

O EVA expandido é um material amplamente utilizado, principalmente na área calçadista, e que tem grandes perspectivas nas suas aplicações. Por outro lado, é muito pouco explorado em termos de reaproveitamento, o que tem gerado, desta forma, grande quantidade de resíduo industrial. É sabido que a estrutura reticulada resultante limita muito seu reaproveitamento mas, entre as razões do baixo reaproveitamento deste material, destacam-se dois fatores fundamentais: primeiramente, a micronização dos resíduos antes da sua adição como carga, recurso largamente utilizado atualmente, que eleva muito o custo do reprocessamento tornando-o inviável economicamente; e o segundo fator são as técnicas de seu reprocessamento ainda não totalmente dominadas, conduzindo a um comportamento imprevisível do material em muitas situações. Somados estes fatores tem-se que a sua reciclagem é pouco praticada. Nesse sentido, este trabalho tem por objetivo avaliar a influência da incorporação de resíduo de EVA expandido sobre as propriedades termomecânicas da espuma de EVA envolvendo fatores de destacada importância no processamento e na formulação deste material. Foram utilizadas placas de EVA expandido provenientes de resíduo industrial, EVA virgem, agentes de expansão e de reticulação. A execução da pesquisa foi realizada em três etapas, sendo que na primeira etapa a variável foi a granulometria da carga (EVAri) mediante adição de resíduos com e sem micronização; na segunda etapa foi o teor de resíduo de EVA (EVAri) adicionado como carga (0, 10 e 40 pcr) e, finalmente, na última etapa a concentração de agente reticulante foi avaliada como variável (0,4; 0,9 e 1,2 pcr). As amostras foram caracterizadas por ensaios físicos, mecânicos, térmicos, químicos, reológicos e morfológicos. Resultados da 1ª etapa mostraram que é possível reciclar sem a necessidade de micronização. Da 2ª etapa conclui-se que o teor de EVAri ideal é de 10 pcr e da última etapa, que o teor de peróxido de 0,9 pcr é a melhor opção. A partir dos resultados obtidos conclui-se, entretanto, que é possível a adição de resíduo em quantidades superiores à dos teores analisados mediante um controle mais apurado do processo, objetivo que pode ser alcançado se houver um domínio mais amplo das variáveis envolvidas. / EVA expanded is a widely used, mainly in the area footwear, and which have great prospects in their applications. On the other hand, is little explored in terms of recycling, which has generated in this way, large quantity of industrial waste. It is known that the reticulate structure resulting limits your reuse but, among the reasons of the low reuse of this material are two fundamental factors: first, the micronization of waste prior to their addition as filler, feature widely used currently, raises the cost of reprocessing making it economically unviable and the second factor is its reprocessing techniques not yet fully mastered, leading to unpredictable behavior of material in many situations. Together these factors have that recycling is little practiced. In this sense, this work aims to evaluate the influence of incorporation of residue of EVA expanded on the thermomechanical properties of EVA foam involving highlighted important factors in processing and in the formulation of this material. EVA expanded boards were used from industrial waste, virgin EVA, expansion and crosslinking agents. The implementation of the research was conducted in three steps, in the first step the variable was the size of the filler (EVAri) by addition of waste with and without micronization; in the second stage was the residue content of EVA (EVAri) added as filler (0, 10 and 40 pcr) and, finally, in the last step the crosslinker concentration was assessed as variable (0.4, 0.9 and 1.2 pcr). The samples were characterized by physical, mechanical, thermal, chemical, rheology and morphological tests. Results of the first round showed that it is possible to recycle without the need of micronization. The second step is concluded that the ideal EVAri content is 10 pcr and the last step, the peroxide content of 0.9 pcr is the best option. From the results obtained concluded, however, that it is possible the addition of waste in quantities exceeding the levels analyzed by a more accurate control of the process, that goal can be achieved if there is a wider domain of the variables involved.

O EVA expandido é um material amplamente utilizado, principalmente na área calçadista, e que tem grandes perspectivas nas suas aplicações. Por outro lado, é muito pouco explorado em termos de reaproveitamento, o que tem gerado, desta forma, grande quantidade de resíduo industrial. É sabido que a estrutura reticulada resultante limita muito seu reaproveitamento mas, entre as razões do baixo reaproveitamento deste material, destacam-se dois fatores fundamentais: primeiramente, a micronização dos resíduos antes da sua adição como carga, recurso largamente utilizado atualmente, que eleva muito o custo do reprocessamento tornando-o inviável economicamente; e o segundo fator são as técnicas de seu reprocessamento ainda não totalmente dominadas, conduzindo a um comportamento imprevisível do material em muitas situações. Somados estes fatores tem-se que a sua reciclagem é pouco praticada. Nesse sentido, este trabalho tem por objetivo avaliar a influência da incorporação de resíduo de EVA expandido sobre as propriedades termomecânicas da espuma de EVA envolvendo fatores de destacada importância no processamento e na formulação deste material. Foram utilizadas placas de EVA expandido provenientes de resíduo industrial, EVA virgem, agentes de expansão e de reticulação. A execução da pesquisa foi realizada em três etapas, sendo que na primeira etapa a variável foi a granulometria da carga (EVAri) mediante adição de resíduos com e sem micronização; na segunda etapa foi o teor de resíduo de EVA (EVAri) adicionado como carga (0, 10 e 40 pcr) e, finalmente, na última etapa a concentração de agente reticulante foi avaliada como variável (0,4; 0,9 e 1,2 pcr). As amostras foram caracterizadas por ensaios físicos, mecânicos, térmicos, químicos, reológicos e morfológicos. Resultados da 1ª etapa mostraram que é possível reciclar sem a necessidade de micronização. Da 2ª etapa conclui-se que o teor de EVAri ideal é de 10 pcr e da última etapa, que o teor de peróxido de 0,9 pcr é a melhor opção. A partir dos resultados obtidos conclui-se, entretanto, que é possível a adição de resíduo em quantidades superiores à dos teores analisados mediante um controle mais apurado do processo, objetivo que pode ser alcançado se houver um domínio mais amplo das variáveis envolvidas. / EVA expanded is a widely used, mainly in the area footwear, and which have great prospects in their applications. On the other hand, is little explored in terms of recycling, which has generated in this way, large quantity of industrial waste. It is known that the reticulate structure resulting limits your reuse but, among the reasons of the low reuse of this material are two fundamental factors: first, the micronization of waste prior to their addition as filler, feature widely used currently, raises the cost of reprocessing making it economically unviable and the second factor is its reprocessing techniques not yet fully mastered, leading to unpredictable behavior of material in many situations. Together these factors have that recycling is little practiced. In this sense, this work aims to evaluate the influence of incorporation of residue of EVA expanded on the thermomechanical properties of EVA foam involving highlighted important factors in processing and in the formulation of this material. EVA expanded boards were used from industrial waste, virgin EVA, expansion and crosslinking agents. The implementation of the research was conducted in three steps, in the first step the variable was the size of the filler (EVAri) by addition of waste with and without micronization; in the second stage was the residue content of EVA (EVAri) added as filler (0, 10 and 40 pcr) and, finally, in the last step the crosslinker concentration was assessed as variable (0.4, 0.9 and 1.2 pcr). The samples were characterized by physical, mechanical, thermal, chemical, rheology and morphological tests. Results of the first round showed that it is possible to recycle without the need of micronization. The second step is concluded that the ideal EVAri content is 10 pcr and the last step, the peroxide content of 0.9 pcr is the best option. From the results obtained concluded, however, that it is possible the addition of waste in quantities exceeding the levels analyzed by a more accurate control of the process, that goal can be achieved if there is a wider domain of the variables involved.

O EVA expandido é um material amplamente utilizado, principalmente na área calçadista, e que tem grandes perspectivas nas suas aplicações. Por outro lado, é muito pouco explorado em termos de reaproveitamento, o que tem gerado, desta forma, grande quantidade de resíduo industrial. É sabido que a estrutura reticulada resultante limita muito seu reaproveitamento mas, entre as razões do baixo reaproveitamento deste material, destacam-se dois fatores fundamentais: primeiramente, a micronização dos resíduos antes da sua adição como carga, recurso largamente utilizado atualmente, que eleva muito o custo do reprocessamento tornando-o inviável economicamente; e o segundo fator são as técnicas de seu reprocessamento ainda não totalmente dominadas, conduzindo a um comportamento imprevisível do material em muitas situações. Somados estes fatores tem-se que a sua reciclagem é pouco praticada. Nesse sentido, este trabalho tem por objetivo avaliar a influência da incorporação de resíduo de EVA expandido sobre as propriedades termomecânicas da espuma de EVA envolvendo fatores de destacada importância no processamento e na formulação deste material. Foram utilizadas placas de EVA expandido provenientes de resíduo industrial, EVA virgem, agentes de expansão e de reticulação. A execução da pesquisa foi realizada em três etapas, sendo que na primeira etapa a variável foi a granulometria da carga (EVAri) mediante adição de resíduos com e sem micronização; na segunda etapa foi o teor de resíduo de EVA (EVAri) adicionado como carga (0, 10 e 40 pcr) e, finalmente, na última etapa a concentração de agente reticulante foi avaliada como variável (0,4; 0,9 e 1,2 pcr). As amostras foram caracterizadas por ensaios físicos, mecânicos, térmicos, químicos, reológicos e morfológicos. Resultados da 1ª etapa mostraram que é possível reciclar sem a necessidade de micronização. Da 2ª etapa conclui-se que o teor de EVAri ideal é de 10 pcr e da última etapa, que o teor de peróxido de 0,9 pcr é a melhor opção. A partir dos resultados obtidos conclui-se, entretanto, que é possível a adição de resíduo em quantidades superiores à dos teores analisados mediante um controle mais apurado do processo, objetivo que pode ser alcançado se houver um domínio mais amplo das variáveis envolvidas. / EVA expanded is a widely used, mainly in the area footwear, and which have great prospects in their applications. On the other hand, is little explored in terms of recycling, which has generated in this way, large quantity of industrial waste. It is known that the reticulate structure resulting limits your reuse but, among the reasons of the low reuse of this material are two fundamental factors: first, the micronization of waste prior to their addition as filler, feature widely used currently, raises the cost of reprocessing making it economically unviable and the second factor is its reprocessing techniques not yet fully mastered, leading to unpredictable behavior of material in many situations. Together these factors have that recycling is little practiced. In this sense, this work aims to evaluate the influence of incorporation of residue of EVA expanded on the thermomechanical properties of EVA foam involving highlighted important factors in processing and in the formulation of this material. EVA expanded boards were used from industrial waste, virgin EVA, expansion and crosslinking agents. The implementation of the research was conducted in three steps, in the first step the variable was the size of the filler (EVAri) by addition of waste with and without micronization; in the second stage was the residue content of EVA (EVAri) added as filler (0, 10 and 40 pcr) and, finally, in the last step the crosslinker concentration was assessed as variable (0.4, 0.9 and 1.2 pcr). The samples were characterized by physical, mechanical, thermal, chemical, rheology and morphological tests. Results of the first round showed that it is possible to recycle without the need of micronization. The second step is concluded that the ideal EVAri content is 10 pcr and the last step, the peroxide content of 0.9 pcr is the best option. From the results obtained concluded, however, that it is possible the addition of waste in quantities exceeding the levels analyzed by a more accurate control of the process, that goal can be achieved if there is a wider domain of the variables involved.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor António Torres Marques

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-12-04T21:10:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PERDA DE EFICIÊNCIA EM REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS COM ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS EM TUBOS COM PRESSÃO DE ENTRADA FIXA..pdf: 3772358 bytes, checksum: 3d3db88c142eb6383a30ef780f3e24fd (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2015-12-30T12:45:36Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PERDA DE EFICIÊNCIA EM REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS COM ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS EM TUBOS COM PRESSÃO DE ENTRADA FIXA..pdf: 3772358 bytes, checksum: 3d3db88c142eb6383a30ef780f3e24fd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-30T12:45:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PERDA DE EFICIÊNCIA EM REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS COM ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS EM TUBOS COM PRESSÃO DE ENTRADA FIXA..pdf: 3772358 bytes, checksum: 3d3db88c142eb6383a30ef780f3e24fd (MD5) Previous issue date: 2015 / A adição de pequenas partes por milhão de polímero de alta massa molecular em escoamentos turbulentos produz uma significante diminuição do fator de atrito. Este fenômeno conhecido como redução de arrasto () tem-se tornado de bastante interesse para a comunidade cientística e industrial devido às grandes vantagens nas diversas áreas da engenharia. Porém, a eficiência da redução de arrasto não é constante, devido à interação do aditivo com os vórtices turbulentos que causam a quebra da estrutura molecular da cadeia polimérica. Estudos têm reportado que essa degradação depende de fatores como: o número de Reynolds, a temperatura, o tipo de aditivo e a concentração e a massa molecular do mesmo. O fenômeno ainda não é completamente compreendido e muitos aspectos do problema carecem de investigação. Questões importantes são relacionadas ao desenvolvimento das estruturas turbulentas após a injeção do aditivo e a quebra ou a formação de agregados das moléculas do polímero. Investiga-se no presente trabalho a eficiência da redução de arrasto em soluções aquosas diluídas para três diferentes polímeros: Óxido de Polietileno (PEO), Poliacrilamida (PAM) e Goma Xantana (XG). Os dois primeiros são conhecidos como polímeros flexíveis, enquanto o último é considerado rígido. Uma bancada composta de tubulações com configuração em serie é utilizada para a realização dos experimentos, na qual o material da seção principal do teste é aço inoxidável com tratamento de brunimento. Os efeitos de produzidos pela variação da concentração e da massa molecular são analisados. Os principais resultados são apresentados em função da redução de arrasto absoluta. Também é exposto e quantificado o aumento da vazão e a diminuição na queda de pressão na tubulação, apesar de que os testes foram feitos à pressão constante na bancada. Visando-se observar a degradação, os resultados de absoluto são reorganizados e apresentados em termos do coeficiente de redução de arraste relativo, ′. Posteriormente, estes mesmos dados de ′ são ajustados mediante uma função de decaimento que é baseada na equação proposta por Pereira e Soares (2012) para um dispositivo cilíndrico rotatório. Finalmente, se mostram resultados promissores que são obtidos com a mistura dos polímeros em estudo. / The addition of small parts per million of high molecular weight polymer in turbulent flow produces a significant decrease in the friction factor. This phenomenon known as drag reduction () has become of great interest for the industrial and scientist community because of the great advantages in several engineering areas. However, the drag reduction efficiency is not constant, due to interaction between the additive with turbulent eddies that causes the breakdown of the molecular structure of the polymer chain. Researches have reported that this degradation depends on factors as: Reynolds number, temperature, additive type, its concentration and molecular weight. The phenomenon is not completely understood and many aspects of the problem remain unclear. Important issues are related to the development of turbulent structures after the additive injection and the breaking or aggregation in the polymer molecules. In the present work is investigated the drag reduction efficiency in dilute aqueous solutions for three different polymers: Poly(ethylene oxide) (PEO), Polyacrylamide (PAM) and Xanthan Gum (XG). The first two are known as flexible molecules while the last one is considered rigid. An experimental apparatus made up of pipes disposed in series configuration is used for the realization of the experiments, in which the material of the main section of the test is of stainless steel with polished treatment. The drag reduction effects produced by the variation of the concentration and the molecular weight are analyzed. The main results are displayed in terms of absolute drag reduction. Besides that, is shown and quantified the flow rate increase and the decrease of the pressure drop in the pipe, despite of tests being conducted at a fixed inlet pressure in the apparatus. Aiming to observe the degradation, the absolute drag reduction results are reorganized and displayed in terms of a relative drag reduction, ′. Posteriorly, these same ′ data are adjusted by means of a decaying function that is based on the equation proposed by Pereira and Soares (2012) for a rotating cylindrical device. Finally, there are shown some promising results that are obtained by mixing the polymers studied in this work.

A proposta deste trabalho consistiu em realizar o estudo experimental e matemático do processo de sulfonação de resinas estirênicas reticuladas com etileno-glicol dimetacrilato (PS-EGDMA) e trietileno-glicol dimetacrilato (PS-TEGDMA). O processo de sulfonação de resinas estirênicas é uma das modificações químicas mais utilizadas na indústria e permite conferir características como seletividade às resinas, favorecendo seu uso em diversos processos. Foi utilizado um planejamento de Taguchi L9 com os fatores: fração monomérica, fração de agentes reticulantes e fração de solventes inertes (tolueno e heptano), referentes ao processo de polimerização. As resinas produzidas foram utilizadas na sulfonação, na qual a temperatura foi variada para determinar o ponto ótimo em termos de capacidade de troca iônica e variação de massa. Por meio de balanços de massa e fazendo o uso do modelo do núcleo não reagido foi feita a modelagem matemática do processo. Os resultados obtidos mostram que as resinas reticuladas com etileno-glicol dimetacrilato (EGDMA) e trietileno-glicol dimetcrilato (TGDMA) apresentam boa capacidade de troca iônica (CTI) quando comparadas às resinas comerciais de estireno-divinilbenzeno (S-DVB), como, por exemplo, a Amberlyst®. As partículas sulfonadas de PS-EGDMA apresentaram CTI de 3,988 meq/g com ganho de massa de 30% enquanto as de PS-TEGDMA apresentaram capacidade de 3,477meq/g com ganho de massa de 47% no ponto ótimo tendo sido produzidas com temperaturas de sulfonação de 57,5ºC e 65ºC respectivamente. O modelo desenvolvido apresentou bom ajuste no intervalo entre o início da reação e o ponto máximo de capacidade de troca iônica, sendo capaz de prever as constantes cinéticas e de difusão da reação. Além disso, as partículas produzidas foram testadas na catálise heterogênea e conversões acima de 78% foram obtidas mostrando-se um eficiente catalisador. / The purpose of this work was to carry out the experimental and mathematical study of the sulfonation process of styrenic resins cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) and triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA). The sulfonation process of styrenic resins is very used in industry and allows particles to achieve characteristics like selectivity, favoring its use in several processes. It was used Taguchi L9 experimental design with the following factors: monomer molar fraction, fraction of crosslinking agents and fraction of inert solvents (toluene and heptane), referring to the polymerization process. The resins produced were used in the sulfonation process, in which the temperature was varied to determine the optimum point in terms of ion exchange capacity and mass variation. Mass balances and the unreacted core model were in order to develop the mathematical model. The results showed that PS-EGDMA and PS-TGDMA crosslinked resins exhibit good ion exchange capacity when compared to styrene-divinylbenzene (S-DVB) commercial resins, such as Amberlyst®. The sulfonated PS-EGDMA particles showed ion exchange capacity of 3,988 meq/g with a mass gain of 30% while those of PS-TEGDMA presented a capacity of 3,477meq/g with mass gain of 47% at the optimum point and were produced with sulfonation temperatures of 55.7ºC and 65ºC respectively. The developed mathematical model showed a good fit in the interval between the beginning of the reaction and the maximum point of ion exchange capacity, being able to predict the kinetic and diffusion constants of the reaction. In addition, the produced particles were tested in the heterogeneous catalysis and conversions above 78% were obtained proving an efficient catalyst.

A papaína é uma enzima proteolítica extraída do látex das folhas e frutos do mamão verde adulto. Tem sido amplamente utilizada como agente debridante de escaras e cicatrizante de feridas. No entanto, apresenta baixa estabilidade, o que limita seu uso a formulações de manipulação extemporânea ou de curto prazo de validade. O objetivo deste trabalho foi incorporar a papaína em uma matriz polimérica de modo a obter um sistema de liberação controlada do fármaco. Polímeros de aplicação médica foram selecionados e inicialmente avaliados quanto à sua citotoxicidade. Os polímeros não-citotóxicos foram submetidos ao ensaio de irritação cutânea primária in vivo em animais, para avaliar sua capacidade de causar irritação na pele humana. Diversas membranas foram preparadas com os polímeros considerados adequados para aplicação biomédica para incorporação da papaína. As membranas preparadas com 2% de papaína foram selecionadas para serem submetidas ao ensaio de liberação com células de difusão de Franz. Parte dessas membranas foi irradiada com raios γ na dose de 25 kGy para esterilização do material. As membranas irradiadas e não-irradiadas foram testadas simultaneamente a fim de verificar se a radiação γ interferiria no perfil de liberação do fármaco. Os resultados do ensaio de liberação indicaram que o fármaco é liberado de maneira constante durante as 12 horas iniciais do experimento. A análise, por Microscopia Eletrônica de Varredura, das membranas irradiadas revelou que as membranas formadas são bastante densas e que seus poros são pequenos. / Papain is a proteolytic enzyme extracted from the latex of green papaya leaves and fruits. It has been widely used as debridant for scars and wound healing agent. However, papain presents low stability, which limits its use to extemporaneous or short shelf life formulations. The purpose of this study was to entrap papain into a polymeric matrix in order to obtain a drug delivery system. Polymers of medical application were selected and firstly assessed for cytotoxicity. Non-cytotoxic polymers were evaluated for primary cutaneous irritation test in vivo in animals, in order to verify if they are able to cause irritation to human skin. Many membranes were prepared with the polymers considered suitable for biomedical application for papain entrapment. Membranes containing 2% papain were selected to be evaluated in the releasing test using Fanz diffusion cells. Some of these membranes were irradiated by γ rays with 25 kGy dose for material sterilization. Irradiated and non-irradiated membranes were simultaneously assessed in order to verify if γ radiation interferes on drug releasing profile. Results obtained from releasing test indicated the drug is released in a constant manner over 12 hours in the beginning of the experiment. Scanning Eletronic Microscopy analysis of the irradiated membranes revealed that membranes are very dense and its pores are small.