Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T09:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:32:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327884.pdf: 1638064 bytes, checksum: f576dbaa7381639cc93247ee6b107160 (MD5) Previous issue date: null / O amido é um biopolímero abundante na natureza, renovável e que vem encontrando aplicabilidades em diversos segmentos. A modificação química através da enxertia de radicais funcionais vem se mostrando como solução para as limitações de aplicabilidade que o amido natural possui. Neste trabalho a modificação química através da enxertia do Éter Alil Glicídilico (AGE  Allyl Glycidil Ether) em meio alcalino foi estudada quanto ao efeito hidrofóbico proporcionado quando aplicado na formação de biocompósito juntamente com celulose. Para que se pudesse realizar tal modificação a 50 °C, amido solúvel foi utilizado, o alcalinizante usado foi o NaOH. Para obter um alto Grau de Substituição Molar (GS>2,0), o éter AGE foi utilizado em excesso molar de até três vezes a concentração de monômero formador do amido, o alfa-Dglicopirinose (AGU), com tempo máximo de reação de 12 h. Para a caracterização do produto obtido análises de FT-IR, TGA e RNM-1H foram realizadas, sendo determinada por esta última o grau de substituição, GS.O GS foi obtido através da relação entre as áreas dos picos do íons característicos presentes no éter e no amido. O maior valor de GS obtido foi 2,097, numa escala de 0 a 3. Isso por que há três hidroxilas em cada AGU os quais foram substituídos. A estabilidade térmica também aumentou, visto que nas análises de TGA, o pico de perda de massa foi 67,972% para o amido não modificado, caindo para 42,158%no amido modificado. Dois procedimentos experimentais de aplicação do amido na formação de um biocompósito com celulose foram realizados. No procedimento controle a celulose foi misturada ao amido e prensada com o auxílio de um molde de aço com 10 cm de diâmetro à 110 °C e uma tonelada de pressão numa termoprensa hidráulica, por 20 min. No outro procedimento foi adicionada à celulose o amido modificado e reticulado com dimetracrilato de etileno glicol e peróxido de benzoíla. O primeiro grupo de materiais formados foram submetidos ao teste de Permeabilidade ao Vapor d Água (PVA), de acordo com a normativa ASTM E96 1995. O segundo grupo foi submetido ao Cobb Test, teste de absorção superficial de água líquida, de acordo com a o normativa TAPPI T-441 om-09 de 2009. Houve uma ligeira redução no PVA com a utilização do amido modificado. Isso se deve principalmente à redução da porosidade que o amido proporciona a celulose. A influência na redução da absorção de água superficial do segundo grupo de amostras foi verificada. Materiais produzidos com diferentes quantidades de amido modificado com diferentes GS foram confrontados, porém um comparativo com material de pura celulose não foi possível devido à natureza da metodologia do Cobb Test. Ao confrontar as amostras verificou-se que o efeito principal GS forneceu um valor de -486,565 g/m2 , o outro efeito principal M, relacionado a massa de amido utilizado, foi -445,965 g/m2, porém o efeito de interação GSxM resultou em 2,424. Tendo como critério de significância um valor de 275,565 g/m2. O que pode ser visto que ambos efeitos principais são significantes, porém o efeito de interação não.<br> / Abstract : Starch is an abundant biopolymer in nature, renewable and has found applicability in various segments. The chemical modification by graftingof functional radicals has proved as a solution to the limitations of applicability that has natural starch. In this work, chemical modification by grafting of allyl glycidil ether AGE in alkaline medium was studied in relation to the hydrophobic effect provided when applied to the formation of biocomposite with cellulose. In order to perform such modification could at 50 °C, soluble starch was used, the alkalizing used was NaOH. To obtain a high molar degree of substitution (DS > 2.0 ), the AGE ether was used in molar excess up to three times the concentration of monomer forming the starch, a-D- glicopirinose (AGU), with a maximum time reaction 12 h. To characterize the product, FT-IR analysis, 1H-NMR and TGA, the latter being determined by the degree of substitution, DS. The DS was obtained from the ratio between the peak areas of the characteristic ions present in the ether and starch. The highest DS value obtained was 2,097, on a scale from 0 to 3. That's why there are three hydroxyl in each AGU which were replaced. The thermal stability also increased, since the TGA analysis, a peak of mass loss was 67.972 % for unmodified starch, falling to 42.158 % in the modified starch. Two experimental procedures for applying the starch in forming a biocomposite carried out with cellulose. In the control procedure starch mixed with cellulose was used and pressed with the aid of a steel mold of 10 cm diameter at 110°C and a pressure of one ton hydraulic term-press for 20 min. In the other procedure was added to cellulose the modified starch crosslinked with ethylene glycol dimetracrylate and benzoyl peroxide. The first group formed materials were submitted to the Water Vapor Permeability (PVA) test in accordance with rules ASTM E96 (1995) rules. The second group was submitted to Cobb Test, superficial liquid water absorption test according to the rules TAPPI T-441 om-09 (2009). A slight reduction in the use of PVA modified starch was observed. This is mainly due to reduction in porosity that starch provides to cellulose. The influence was observed in the reduction of water absorption when applied starch. Materials produced with different amount of modified starch were confronted with different DS, but a comparison with pure cellulose materials was not possible due to the nature of the methodology of Cobb Test. When we compare the samples it was found that the main effect of GS provided a value -486.565 g/m2, the other main purpose M, related to the mass of starch which was -445.965 g/m2, but the effect of DSxM interacting resulted in 2,424. Having as significance criterion a value of 275.565 g/m2. What can be seen that both main effects are significant, but the interaction effect not.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:33:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329068.pdf: 1676029 bytes, checksum: 470101a630df4e9456fc05666eeb53c8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Desenvolver um biocompósito à base de poli(L-ácido láctico) (PLLA) e celulose bacteriana (CB) com uma boa dispersão das nanofibras de CB (hidrofílicas), na matriz de PLLA (hidrofóbica), pode gerar uma nova gama de materiais poliméricos biodegradáveis com aplicações em diversas áreas tecnológicas, incluindo a área biomédica. O objetivo deste trabalho foi produzir biocompósitos de PLLA e CB mediante a policondensação direta de L-ácido láctico, dentro dos hidrogéis de CB, sem uso de catalisadores. Biocompósitos foram produzidos por policondensação a 90 °C em períodos de 24 e 48 h. A caracterização dos biocompósitos de PLLA/CB produzidos foi feita por Espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Análise termogravimétrica (TGA) e Calorimetria exploratória diferencial (DSC). Avaliou-se também a absorção hídrica e a degradação hidrolítica, assim como a citotoxicidade do novo biomaterial. Na análise de MEV, os biocompósitos apresentaram uma microestrutura diferente da CB e do PLLA puros. As nanofibras de celulose ficaram retidas dentro da matriz de PLLA formada, mas conservando sua distribuição original, sugerindo que uma boa dispersão no biocompósito foi obtida. Pela análise de FTIR foi possível a confirmação da formação do PLLA, mas não foram detectados picos de absorção ou deslocamentos significativos que possam sugerir uma interação química entre a CB e o PLLA produzido. Por análise térmica foi determinado que a perda de massa é estável no intervalo entre 98,5 e 150 °C para os biocompósitos tanto após 24 como 48 h de polimerização. A temperatura de transição vítrea, Tg, apresentou uma considerável diminuição em comparação com a do PLLA puro, o que sugere que as fibras de CB na matriz de PLLA causaram um efeito similar ao ocasionado por plastificantes. Os resultados do teste de degradação hidrolítica mostraram que houve um processo hidrolítico nas amostras dos biocompósitos de 24 e 48 h de polimerização, os quais sofrem uma perda de massa de 4,64 e 5,17 %d-1, respectivamente. A avaliação da citotoxicidade mostrou que os biocompósitos apresentam menor viabilidade celular com respeito à CB pura, atribuída ao aumento de acidez do meio. A taxa de degradação hidrolítica pode explicar o processo de acidificação do meio de cultura que inviabilizou a adesão celular no biocompósito.<br> / Abstract : Developing a biocomposite based on poly(L-lactic acid) (PLLA) and bacterial cellulose (BC) with good dispersion of cellulose nanofibers (hydrophilic) inside the PLLA matrix (hydrophobic) can generate a new range of biodegradable polymeric materials with applications in different technological fields, including biomedical applications. The aim of this work was to produce biocomposites made of PLLA and BC by direct polycondensation of L-lactic acid within the BC hydrogels without using catalysts. Biocomposites were produced by polycondensation at 90 °C in periods of 24 and 48 h. The PLLA/CB biocomposites were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). We also evaluated water absorption and hydrolytic degradation of the material as well as its cytotoxicity. SEM analysis showed a different microstructure in the samples compared with pure BC and pure PLLA. The cellulose nanofibers were trapped inside the PLLA matrix; however, they keept their original spatial distribution, that is, there is a good dispersion of the fibers in the biocomposite. FTIR analysis confirmed the production of poly(L-lactic acid) but no significant displacements or absorption peaks that might suggest a chemical interaction between the CB and PLLA produced were detected. Thermal analysis determined that the weight loss is insignificant in the range of 98.5 to 150 °C for 24 h and 48 h of polymerization. The temperatures Tg and Tm were considerably reduced in comparison with the pure PLLA, suggesting that BC fibers inside the PLLA matrix caused a similar effect as the one caused by plasticizers addition. The hydrolitical degradation assay showed that there is a hydrolytic process in the biocomposites samples after 24 and 48 hours of polymerization, with a loss in mass of 4.64 and 5.17 % d-1, respectively. Cytotoxicity assay indicated that the present biocomposites have lower cell viability with respect to pure BC, caused by acidified culture medium. Their hydrolytic degradation rate explains the process of acidification of the cell culture medium preventing cell adhesion and better viability.

A tecnologia avançada das matérias-primas utilizadas nas atuais embalagens de multicamadas é acompanhada por inovações, atualizações e automação dos equipamentos de produção, por coextrusão e/ou laminação. Um aumento considerável de custos se origina na aquisição e manutenção de equipamentos, e no aperfeiçoamento da mão-de-obra operacional. Também, a sofisticação das embalagens, cria a dificuldade de seu posterior reaproveitamento e reciclagem, devido à utilização dos muitos e distintos materiais nelas aplicados. O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de embalagens pet food com propriedades de barreira, que não necessitem de processos como coextrusão. Existem estudos e artigos publicados que se dedicam a estudar o comportamento de blendas binárias de poliolefinas no uso de embalagens, porém não se encontram informações acerca de blendas ternárias que, provavelmente, poderão agregar melhorias para as embalagens de pet food. O trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira foram processados filmes por compressão térmica de oito blendas ternárias, quatro contendo (PEAD) e outras quatro, polipropileno (PP). As oito amostras foram caracterizadas por ensaios mecânicos e utilizouse a Análise de Variância de Fator Único – ANOVA para determinação das melhores composições, uma de PEAD e outra de PP. Na segunda etapa, as duas blendas ternárias anteriormente selecionadas foram aditivadas com dois agentes de barreira baseados em poliamida (PA) e processadas em extrusão de filme plano. Os oito filmes obtidos foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, térmicos, de difração de raios X e reológicos aplicando-se um Projeto e Análise de Experimento – DOE para definir as melhores composições, uma contendo PEAD e outra PP. Na terceira etapa, as blendas aditivadas com agente de barreira selecionadas, uma de PEAD e outra de PP, foram processadas em extrusão de filme tubular com espessura de parede de 180 μm, nas razões de sopro de 2,5:1 e 3,5:1. Os filmes da blenda contendo PP não demonstraram compatibilidade adequada e foram descartados. Os filmes da blenda com PEAD foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, permeabilidade ao O2, térmicos e ópticos. Conclui-se que o filme selecionado, da blenda ternária de PEAD com adição de aditivo de barreira baseado em PA, na razão de sopro de 3,5:1, possui propriedades mecânicas superiores as da embalagem comercial e que houve um decréscimo significativo na permeabilidade ao O2 desta blenda quando comparada aos seus constituintes básicos, entretanto, o valor de permeabilidade ao O2 da embalagem comercial é acentuadamente menor, o que é um indicativo para a continuidade experimental com aditivos que proporcionem melhores resultados de barreira ao O2. / The advanced technology of the raw materials used in current multi-layer packaging is accompanied by innovations, upgrades and automation of production equipment, by coextrusion and/or lamination. A considerable increase in costs comes from the acquisition and maintenance of equipment and improvement of operational hand labor. The sophistication of packaging also creates the difficulty of subsequent reuse and recycling due to the use of many different materials applied to it. The objective of this study is to develop pet food packaging with barrier properties, which do not require processes such as co-extrusion. There are studies and articles dedicated to studying the behavior of polyolefin binary blends in the use of packaging, but there is no information about ternary blends which could probably add enhancements to the packaging of pet food. The work was divided into three stages. In the first step, films were processed by thermal compression from eight ternary blends, containing four different ratios of HDPE and four of PP. The eight samples were characterized by mechanical testing and used a Single Factor Analysis of Variance – ANOVA to determine the best compositions of HDPE and PP. In the second step, the two previously selected ternary blends were doped with two barrier resins based on PA and processed in a flat film extrusion. The eight films obtained were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, thermal testing, X-ray diffraction studies and, as well as, rheological testing, applying a Design of Experiment - DOE to define the best compositions, one containing HDPE and the other PP. In the third step, the selected blends were doped with barrier resin, one of HDPE and the other PP, and processed into blown film extrusion with a wall thickness of 180 μm in the blowing ratios of 2.5: 1 and 3.5: 1. The films of the blends with PP was ruled out, because did not show adequate compatibility. The films of the blends with HDPE were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, O2 permeability, thermal, and, as well as, optical testing. It follows that the selected film, the ternary blend of HDPE with the addition of barrier based resin PA in the blow up ratio of 3.5: 1, has superior mechanical properties to the commercial package and that there was a significant decrease in this blend O2 permeability when compared to its basic constituent. However, the O2 permeability value for the commercial package is markedly lower, which is a target for experimental continuity with additives that provide improved barrier results O2.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:35:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320900.pdf: 1736514 bytes, checksum: 6678b7c9bb1a6c0096198093b529453c (MD5) Previous issue date: 2013 / Compósitos poliméricos condutores de eletricidade (CPCEs) têm recebido especial atenção devido à possibilidade de utilização em várias aplicações tecnológicas. A incorporação de aditivos condutores, tais como, grafite expandido (GE) e negro de fumo condutor (NFC), em matrizes de elastômeros termoplásticos é uma alternativa bastante interessante para a produção de CPCEs, com propriedades mecânicas semelhantes às de uma borracha vulcanizada, sem a necessidade do uso de agentes de vulcanização. Neste trabalho, foram preparados compósitos de poli(estireno-b-etileno-ran-butileno-b-estireno) (SEBS) com GE ou NFC, a partir de um reômetro de torque. Primeiramente, foram realizados estudos com frações previamente determinadas e fixadas de aditivos condutores, e definidos os parâmetros de processamento dos compósitos através de dados obtidos pelo reômetro de torque e de valores de condutividade elétrica obtidos pelo método padrão quatro pontas. Posteriormente, compósitos com diferentes frações em massa de SEBS e aditivos condutores foram obtidos e caracterizados a partir das técnicas i) condutividade elétrica método padrão duas e quatro pontas e ii) reometria de placas paralelas. A morfologia dos aditivos e compósitos foi avaliada a partir de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi, também, estudada a viabilidade da utilização dos compósitos de SEBS/GE para blindagem eletromagnética, e comparada a eficiência de blindagem desses materiais com a dos compósitos de SEBS/NFC. <br> / Abstract : Electrically conductive polymer composites (CPCEs) have received special attention due to the possibility of use in various technological applications. The addition of conductive additives, such as expanded graphite (EG) and conductive carbon black (NFC) in thermoplastic elastomer matrix is a very interesting alternative for the production of CPCEs with mechanical properties similar to those of a vulcanized rubber without the need for the use of vulcanising agents. In this work, composites of poly (styrene-b-ethylene-ran-butylene-b-styrene) (SEBS) with GE or NFC were prepared in a torque rheometer. First, studies were performed with predetermined and fixed fractions of conductive additives, and set the parameters of composites processing through data obtained by a torque rheometer and electrical conductivity values obtained by four-point probe method. Subsequently, composites with different mass fractions of SEBS and conductive additives were obtained and characterized from the techniques i) electrical conductivity by four-point probe method and ii) parallel plate rheometry. The morphology of additives and composites was evaluated from images obtained by scanning electron microscopy (SEM). It was also studied the feasibility of using the SEBS/GE composite for electromagnetic shielding, and its shielding efficiency was compared with the shielding efficiency of the SEBS/NFC composite.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-10-11T04:07:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342020.pdf: 2612286 bytes, checksum: ad62eb6f7daf390f3eca7ecd673079d5 (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta dissertação desenvolveu um modelamento matemático aplicado a compósitos particulados em que matriz e partículas são formadas por materiais celulares. O modelo simula o módulo de Young dos compósitos dados os módulos de suas fases constituintes e a fração volumétrica de partículas na matriz. Usando uma metodologia similar, um modelo para a condutividade térmica dos compósitos também foi desenvolvido.Compósitos particulados de matriz polimérica foram utilizados para a validação dos modelos. Matriz e partículas foram constituídas de espumas rígidas de poliuretano. Os compósitos foram processados por coespumação uma das metodologias para a reciclagem de espumas de poliuretano.Ambos os modelos foram usados para prever as propriedades finais de compósitos com diferentes propriedades de matriz e partículas, variando também a fração volumétrica em até 0,5.A comparação entre teoria e resultados experimentais demonstrou uma razoável concordância entre os módulos de Young e as condutividades térmicas para configurações de compósitos de até 25% de partículas. Para maiores porcentagens de partículas, a divergência foi de apenas 5% em relação aos dados experimentais, considerando 40% de partículas no modelamento para condutividade térmica.Os modelos desenvolvidos nesta dissertação são ferramentas úteis para estimar as propriedades de compósitos particulados. Eles também contribuem para a viabilidade econômica das espumas recicladas, através da previsão das propriedades finais dos produtos reciclados.<br> / Abstract : This thesis developed a mathematic model applied to particulate composites, where matrix and particles were made of cellular materials. The model predicts the Young's modulus of the composite given the moduli of its constituent phases and the volumetric fraction of particles in the matrix. Using a similar approach, a model for the thermal conductivity of the composites has also been developed. Particulate composites with polymer matrixes were used to validate the models. Matrix and particles were made of rigid polyurethane foams. The composites were processed by cofoaming, one of the possible methodologies to recycle polyurethane foams. Both models were used to predict the final composite properties with different property configurations for the matrix and particles by varying the volumetric fraction of the particles of up to 0.5. Comparison between theoretical and experimental results demonstrated reasonable agreement for Young's modulus and thermal conductivity for composite configuration up to 25% of particles. For higher content of particles, the model was only 5% divergent from the experimental data, considering 40% of particles on the thermal conductivity model. The models developed are useful tools to predict properties of particle composites. They also contribute to the economic viability of recycled foams, adding value by the final properties prediction of the recycle products.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-12-14Bitstream added on 2014-06-13T18:29:54Z : No. of bitstreams: 1 viola_nm_me_bauru.pdf: 2644948 bytes, checksum: dea71ff5b009fb7148941f2660a86dd6 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste estudo foi produzir plástico-madeira (wpc) com farinha de madeira e o polímero de polipropileno reciclado, e a confecção de corpos de prova por meio do processo de injeção, para realizar as análises laboratoriais. O estudo resultou em quatro formulações para o compósito, sendo a matriz polimérica, no caso o polipropileno reciclado com adição de 10%, 20% e 30% de farinha de madeira composta pela mistura do Pinus taeda e Pinus eliotti, mais uma composição com 100% polipropileno recilado. A avaliação do compósito plástico-madeira foi realizada através de ensaios dos corpos de prova injetados. Os resultados dos ensaios mostraram a possibilidade de utilização da farinha de madeira para a produção de compósitos plástico-madeira, já que esta apresenta uma granulometria fina e, considerando que há pouco consumo para o material, são muitas vezes descartados na natureza. Também foi possível a utilização do polipropileno recilado, constituído assim, em mais uma vantagem de utilização dos resíduos de plástico que poluem solo, rios e mares. O fato de não ter usado compatibilizante, é outra vantagem do estudo, pois este material apresenta forte influência no custo de produção, podendo inviabilizar o concieto da utilização de resíduos na sua composição. As composições de compósito com 30% de farinha de madeira mostraram o menor desvio padrão das composições, além de um resultado satisfatório no ensaio de impacto com 34,94 J/m. Porém, o aumento no percentual de madeira pode diminuir a resistência à tração nos compósitos, pois, mesmo que a fibra de madeira in natura apresente em média um módulo de 30GPa, o compósito depende da resistência de um agregado formado de fibras e outros elementos celulares, sofrendo influência da dispersão das fibras na matriz polimérica e da adesão entre as fases / The aim of this study was to produce wood-plastic composites (wpc) with wood flour and polypropylene recycled polymer, and the making of specimens through the injection process, to perform the laboratory analyzes. The study resulted in four formulations for the composite, and the polymeric matrix, if recycled polypropylene with the addition of 10%, 20% and 30% of wood flour composed by mixing Pinus taeda and Pinus elliotii, over a composition with 100% recycled polypropylene. The evaluation of wood-plastic composite was performed by testing the speciments injected. The test results showed the possibility of using wood flour for the production of wood-plastic composite, since it has a fine grain size, and considering that there is little material to consumption, are often disposed in nature. It was also possible to use recycled polypropylene and, thus, a further advantage in the use of plastic waste that pollutes the soil, rivers and seas. The fact of not having used compatibilizer, is another advantage of the study, because this material has a strong influence on the cost of production and may derail the concept of using waste in its composition. The compositions of the composite with 30% wood flour showed the lowest standard deviation of the compositions, and a satisfactory result in the impact test with 34.94J/m. However, the increase in the percentage of wood can reduce the tensile strength in composities, because even if the wood fiber present in fresh medium one module 30GPa, the composite depends on the strength of an aggregate formed of fibers and other cellular elements, being influenced by fiber dispersion in the polymer matrix and the adhesivon between the phases

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-10-03Bitstream added on 2014-06-13T21:04:59Z : No. of bitstreams: 1 faria_mcm_dr_guara.pdf: 2691005 bytes, checksum: a507bf57757d62ae4ad112e4aeb41c2e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Durante o século XX os materiais compósitos estruturais receberam especial atenção dos pesquisadores, o que levou a uma rápida evolução tecnológica acarretando uma intensa procura e posterior obtenção de materiais com características mecânicas cada vez mais elevadas, principalmente no que diz respeito ao módulo de elasticidade e a resistência mecânica. Dessa forma, os materiais tradicionalmente aplicados em engenharia aeroespacial, como o aço e o alumínio entre outros, vêm sendo substituídos por uma nova classe de materiais denominada materiais compósitos, em particular os de matrizes poliméricas reforçadas com fibras contínuas, em resposta à impossibilidade de aumento de resistência e tenacidade nos materiais homogêneos associado a redução de massa específica. Entretanto, devido às aeronaves operarem em uma grande variedade de condições ambientais tais como: ar frio e seco, em condições quentes e úmidas e diferentes gradientes de temperatura, estas condições adversas sempre devem ser consideradas na utilização de materiais aeronáuticos. Portanto, torna-se extremamente importante a avaliação da resistência às intempéries por parte dos materiais a serem selecionados para aplicações estruturais, principalmente em estruturas primárias. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência da temperatura e umidade em laminados de aplicação aeronáutica (PPS/fibras de carbono e epóxi/fibras de carbono), a partir da exposição desses materiais a ambientes agressivos (câmaras higrotérmica, de ciclagem térmica e de choque térmico) e, posteriormente, estudar a degradação das suas propriedades mecânicas por meio de ensaios de tração, compressão e cisalhamento interlaminar e das suas propriedades térmicas utilizando-se das técnicas de... / During the 20th century the structural composites received special attention of the researchers leading to the very fast technological development of such materials. This way, occurred the preparation of materials with good mechanical properties, mainly concerning high mechanical strength and stiffness. So, the materials usually applied in aeronautical engineering, as steel and aluminium among others, have been substituted by a new class of materials, named composite materials, particularly polymeric matrix reinforced with continuous fibers answering the difficulty in increasing of mechanical strength and toughness in the homogeneous materials. Therefore, because the aircraft are always operating under different environment conditions such as dry and cold air, warm and wet conditions and large cyclical variations of temperature, these conditions have to be taken into consideration in the utilization of the aeronautical materials. However, it is extremely important the evaluation of the resistance of the materials to the intemperate weather to be selected for structural applications, mainly as primary structures. In this context the aim of this work was the evaluation the influence of intemperate weather in the laminates of aeronautical application (PPS/carbon fiber and epoxy/carbon fiber), submitting these materials to aggressive environment and study the degradation of their mechanical properties by tensile, compression and interlaminar shear tests as well as thermal properties by DMA and TMA. From these found results, it was observed that for PPS/carbon fiber laminates no one used conditioning generate significant differences in the glass transition temperature nor on the mechanical performance of its composite, qualifying this laminate for aeronautical application when its necessary this kind of requirements... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-11-26Bitstream added on 2015-03-03T12:07:17Z : No. of bitstreams: 1 000706554.pdf: 2183734 bytes, checksum: 9c69fb93433a041adafed9efedc0ee91 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desenvolvimento de compósitos formados por matrizes poliméricas e reforçados com fibras naturais ganhou notável interesse na pesquisa, a partir da década de 90. A elevada demanda por compósitos, aliada à regulamentação das leis ambientais, tornou indispensável o aperfeiçoamento e o desenvolvimento de técnicas de processamento menos poluentes, com a utilização de matérias-primas provenientes de fontes naturais e, consequentemente, com menor custo envolvido. Esta pesquisa dá continuidade aos estudos do mestrado e se fundamenta no desenvolvimento do compósito polimérico com matriz de resina epóxi reforçado por fibras naturais de sisal, para uso como material de reforço em estruturas de madeira cuja integridade esteja afetada. Diante do exposto, esta pesquisa envolve o desenvolvimento e o estudo do comportamento do compósito sisal/epóxi processado via moldagem por transferência de resina (RTM). A caracterização das matérias-primas empregadas na preparação do compósito ocorreu pela determinação da massa específica, da porosidade do tecido, das análises térmicas por meio das técnicas de termogravimetria (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise dinâmico-mecânica (DMA), pelas resistências à tração e à flexão e também pelo estudo da permeabilidade do tecido de sisal. Em sequência, o trabalho apresenta o processamento e as caracterizações térmicas, físicas e mecânicas de laminados planos do compósito de matriz epóxi reforçada com duas camadas do tecido plain-weave de sisal, processados via RTM. Os laminados obtidos foram ensaiados em tração, flexão, ultrassom (C-Scan), TGA, DSC, DMA, além da determinação da massa específica. As análises termogravimétricas indicaram que a temperatura inicial de degradação do compósito é de 182ºC. A Tg – temperatura de transição vítrea, determinada por DSC e por DMA, é de 49,0oC e 45,2oC... / Polymeric composites reinforced with natural fibers has obtained considerable interest in the research area, when from the 90’s, the high demand by composites and with the environmental laws regulation become indispensable the improvement and development of processing techniques with less pollutants, that involves the use of raw materials from natural sources and, therefore, with low cost. The objective of this work is continue a research line beginning in the master’s studies, that is based on the polymeric composite development using epoxy resin reinforced with natural sisal fibers, to apply as reinforcement to restore timber structures, whose integrity was affected. So, this research proposes to develop the sisal/epoxy composite, processed by resin transfer molding (RTM) and to characterize the raw materials, regarding to density, thermal analysis techniques using thermogravimetry (TGA/DTG), differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA), mechanical tests as tensile and flexural and permeability of the woven sisal fabric. Subsequently, the epoxy/two layers of woven plain-weave sisal laminated composite was scanned by ultrasound and characterized with respect of thermal analysis, physical and mechanical characterizations. Thermogravimetry analysis suggests that the onset degradation temperature of composite is 182°C. The glass transition temperature (Tg), determined from DSC and DMA, is 49.0°C and 45.2°C, respectively. The mechanical tests showed values of 36 MPa for tensile strength, 75 MPa for flexural strength, 2.19 GPa for tensile modulus and 3.86 GPa for flexural ...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001Bitstream added on 2014-06-13T20:48:16Z : No. of bitstreams: 1 gimenes_r_me_araiq.pdf: 1678142 bytes, checksum: 3c75ee0f98271d9434da60adb9a91ec6 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O projeto desenvolvido buscou o estudo sistemáticos de compósitos com potencial de aplicação médica. Pós cerâmicos de Titanato Zirconato de Chumbo dopado com 0,4 mol% de nióbio (PZTN) e Titanato de Bário (BT) foram preparados pelo método Pechini. Utilizou-se também pó de hidroxiapatita de origem comercial (OSTEOSYNTH) Os pós de PZT+0,4mol%Nb e BT foram compactados e sinterizados a 1100ºC/4h. Os compactos sinterizados foram moídos para garantir pós de alta cristalinidade. Foram obtidos filmes compósitos polímero/cerâmica com cerca de 40μm de espessura, pela homogeneização da solução de fluoreto de polivinilideno (PVDF)/dimetil formamida (DMA) com os pós cerâmicos. Os filmes foram depositados pelo espalhamento de solução sobre placa de vidro e também pela técnica spin coating. Também foram obtidos filmes de PVDF puro e do copolímero P(VDF-TrFE) 60/40 mol%. Os filmes foram cristalizados em temperaturas de 70 a 100ºC. As estruturas cristalinas dos filmes foram verificadas por IV e DRX. Resultados de DRX demostraram que filmes de PVDF obtidos por solução cristalizam preferencialmente na fase α. Os filmes de copolímero apresentaram somente uma fase polar. As microestruturas dos compósitos observada por MEV revelaram que o aumento da concentração de cerâmica favorece a formação de aglomerados. Os filmes foram submetidos a polarização pelo método de Rampas de tensão. A polarização ferroelétrica observada para os filmes de P(VDFTrFE)/ BT foi atribuída a otientação dos dipolos na fase ferroelétrica do polímero. Testes de citotoxidade revelaram que o P(VDF-TrFE)/BT 90/10% é um material atoxico. Experimentos in vivo indicaram que o compósito pode induzir o reparo do osso lesado. / The developed project seeks the systematic studies of composites with medical application. Niobiun dopped Lead Titanate Ziconate (PZTN) and Barium Titanate (BT) powders were prepared by Pechini method. Commercial hidroxiapatite powder was used in this project. The PZTN and BT powders were compacted and sintered at 1100 ºC for 4 hours. Sintered compacts were moiled to obtaining powders with high crystallinity. Composites films polymer/ceramic of 40 μm thick were obtained by mixture of poly(nivylidene fluoride)/dimethylacetamide (DMA) solution with ceramic powders. The films were manufactured by spreading of solution onto a glass sheet and also it was obtained by spin coating method. PVDF pure and P(VDF-TrFE) 60/40 %mol copolymer were obtained. The films were crystallized at temperatures ranges from 70ºC at 100ºC. Films structures were verified by IR and XRD analysis. XRD results demonstrated that PVDF films obtained by solution cast it crystallized in the phase α preferably. Only one polar phase was observed for copolymer films. The microstructure of the composites obtained by MEV revealed that an increase in the ceramic concentration favours the formation of agglomerates. The films were poled by ramp voltage method. Electrical polarization was observed to P(VDF-TrFE)/BT films and it was attributed to dipolar alignment in polymer ferroelectric phase. A Citotoxic testis shows that P(VDF-TrFE)/BT 90/10 mol% is an atoxic material. In vivo composite implanted shows that this material can induce bone repair.