Este trabalho teve por objetivo a construção de um equipamento capaz de realizar medidas de espalhamento de luz estático de amostras submetidas a processos dinâmicos induzidos por varredura de temperatura. Para a construção foram utilizados: fonte de raios laser tipo íon argônio, sistema de amostragem por nós construído, sistema de detecção e controle envolvendo computador tipo PC-AT e interface, a qual viabilizou o controle de varredura de temperatura, medidas absolutas de temperatura, medidas relativas da intensidade de luz espalhada e medidas relativas da intensidade de luz incidente. O equipamento mostrou-se adequado à realização de medidas de luz espalhada, caracterizado por uma alta eficiência de ampliação e reprodutibilidade de dados com uma incerteza máxima de 4% nos experimentos envolvendo controle de tempo, temperatura, ângulo de espalhamento e intensidade de luz detectada. O equipamento foi aplicado ao acompanhamento do processo de cura de 1,4-butanodiol diglicidil éter (DGEB) com anidrido cis-l,2-ciclohexanodicarboxílico (CH), usando trietilamina (TEA) como iniciador. A mostras com as mesmas composições que aquelas analisadas por espalhamento de luz haviam sido previamente analisadas por análise térmica (DSC). O tratamento aplicado aos resultados de espalhamento de luz, para a obtenção dos fatores de conversão relativa, é similar ao tratamento usual aplicado para os dados obtidos por DSC, tendo sido comparados os resultados obtidos por ambas as técnicas. F oi apresentada a possibilidade de determinação, por medidas de espalhamento de luz, do momento em que o sistema reativo atinge o ponto gel. / An equipment capable of static light scattering measurements with temperature scanning has been built. The apparatus consists of an argon ion laser source; a sampling system, a data acquisition and controlling system using a PC-AT compatible computer and an interface which allows: scanning temperature control; absolute temperature measurements; relative intensity of light scattering measurements and relative intensity of the incident light measurements. The equipment proved to be adequate for the acquisition of light scattering data, and is characterized by a high amplification efficiency and data reprodutibility with a maximum uncertainty of 4% in the experiments involving time control, temperature, scattering angle and detected light intensity.

Neste trabalho foi realizado o estudo térmico, cinético e dielétrico durante a cura de um compósito constituído de uma matriz de resina epóxi-anidrido e de talco como carga modificadora das características dielétricas e mecânicas da matriz polimérica. Foram analisadas também as propriedades dinâmicas mecânicas e morfológicas dos compósitos completamente curados. O interesse na investigação das características térmicas, cinéticas e dielétricas visou encontrar correlação entre essas características e as propriedades dinâmicas mecânicas finais dos compósitos. Foram estudados os compósitos com diferentes concentrações de carga, variando de 0 a 10% m/m, utilizando as técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC), de análise dielétrica (DEA), análise termomecânica dinâmica (DMTA) e análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados da análise DSC foram analisados por método isotérmico (modelo de Sourour-Kamal modificado) e por método dinâmico (modelo isoconversional). Os resultados da análise da cura dos compósitos mostraram que a concentração da carga retarda o processo de cura, conforme observado pela análise dielétrica; a temperatura de transição vítrea do compósito curado apresentou valores mínimos nas concentrações de 7 e 10%, enquanto que a análise térmica dinâmica previu que a energia de ativação aumenta com o grau de conversão. Os resultados da análise termomecânica dinâmica mostraram o aumento no módulo de armazenamento a 25ºC de 2,1 GPa (0% talco) a 3,3 GPa (10% talco), indicando haver o efeito reforçador do talco sobre a matriz polimérica. As micrografias dos compósitos foram um excelente recurso para estudar suas morfologias e se correlacionam com os resultados cinéticos e mecânicos. / In this work we performed the thermal, kinetics, dielectrical and morphological studies on the curing of a hybrid composite material composed of epoxy-anhydride matrix and talc as modifier agent of the dielectrical and mechanical properties of the polymer matrix. It also was studied the dynamic mechanical properties of the full-cured composite materials. This investigation aimed to correlate the thermal, kinetics, and dielectrical characteristics of the curing material with their final mechanical properties. Composite materials with different talc concentrations were studied in the range from 0% up to 10% w/w, employing the Differential Scanning Calorimetry (DSC), the Dielectric Analysis (DEA), Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMTA) and Microscopy Electron Scanning (SEM) techniques. The DSC experimental results were analyzed through the isothermal method (Modified Sourour-Kamal model) and the dynamic method (Isoconversional model). The cure analysis results of the composite specimens showed the talc acting as a cure retardant as observed from DEA results; the glass transition temperature of the full-cured composite materials showed minimum values at talc concentrations of 7 and 10%, while the dynamic thermal analysis predicted the activation energy is increasing with the conversion degree. The DMTA results exhibited the storage modulus at 25ºC increases from 2.1 GPa for the matrix without talc up to 3.3 GPa at 10% talc concentration composite, thus indicating the reinforcement role of the talc on the polymer matrix. The composites micrographs were an excellent resource for study their morphologies and for correlation of kinetics and mechanical results.

Compósitos desenvolvidos a partir da incorporação de rejeitos industriais além de serem mais uma opção disponível às mais diversas aplicações, podem promover a redução de passivos ambientais gerados durante anos. Visando atender à essas questões, foram desenvolvidos compósitos com matriz de resina epóxi carregados com rejeito de scheelita nas proporções de 1%, 5%, 10%, 20 % e 30%. Para tanto, o rejeito de scheelita foi, inicialmente, caracterizado por meio de FRX, DRX e MEV. Já a resina epóxi foi analisada por meio de FTIR antes e após a cura. Duas condições de cura foram adotadas para a confecção dos corpos de prova, uma realizada somente a temperatura ambiente e outra executada à temperatura ambiente com uma etapa de pós cura térmica realizada a 80°C por 5 horas. Os corpos de prova foram moldados por casting em molde de silicone e as proporções foram calculadas em volume. A massa específica dos compósitos foi determinada. Para caracterizar o desempenho mecânico das composições foram realizados ensaios de tração e ensaios de dureza os quais evidenciaram que as frações de carga mineral influenciam positivamente o módulo de elasticidade e a dureza e afetam negativamente a resistência à tração. Os parâmetros Ra, Rq e Rz foram medidos e considerados na caracterização do acabamento superficial. Ensaios de deslizamento com a configuração pino contra disco foram realizados para caracterizar o desempenho tribológico dos compósitos que geraram respostas de coeficiente de atrito e profundidade da trilha do desgaste. Os corpos de prova em forma de disco foram confeccionados com os diferentes compósitos e como pinos foram utilizadas esferas de aço AISI 52100. O compósito com 10% de carga apresentou o melhor desempenho tribológico com coeficiente de atrito variando entre 0,1 e 0,4 e profundidade da trilha do desgaste entre 25 e 50 µm. As imagens de MEV realizadas nas superfícies de ruptura dos corpos de prova de tração e nas superfícies desgastas dos discos utilizados nos ensaios pino contra disco revelaram desprendimento de material e partículas soltas sugerindo baixa adesão interfacial carga/matriz. De modo geral, as respostas obtidas estão de acordo com o que expressa a literatura. / Composites that incorporate industrial waste are an option for a wide range of applications and can also reduce the environmental passive generated over years. To address these issues, composites of epoxy resin loaded Scheelite Tailings in proportions of 1%, 5%, 10%, 20% and 30% were developed. For this, the Scheelite Tailings was characterized by XRF, XRD and SEM. The epoxy resin was analyzed by FTIR before and after curing. Two curing conditions were used for the preparation of the test specimens, at ambient temperature and the other at room temperature with a post-curing step at 80 ° C for 5 hours. The specimens were molded by casting in silicone mold and the proportions were calculated by volume. The specific mass was determined. The mechanical performance of the compositions was characterized by tensile and hardness tests which, the results showed that the mineral filler fractions generate positive effect on the Young\'s modulus and hardness and negative effect on the tensile strength. The parameters Ra, Rq and Rz were measured and considered as characterization of the surface finishing. Sliding tests with the pin on disk configuration were performed to characterize the tribological performance of the composites that generated friction coefficient responses and depth of the wear track. The disk specimens were made with the different compositions and the pins were AISI 52100 steel balls. The composite with 10% of scheelite tailings presented the best tribological performance with coefficient of friction varying between 0.1 and 0.4 and depth of the wear track between 25 and 50 50 µm. The SEM images performed on the tensile test specimen rupture surfaces and on the wear surfaces of the disks used in the pin to disk tests indicate release of material and loose particles suggesting low interfacial adhesion of mineral filler/matrix. In general, the answers obtained are in agreement with what is expressed in the literature.

No fim do século XX cresceu o interesse por materiais com potencial para aplicação na área da nanotecnologia. Um destes materiais é o grafeno (alótropo do carbono da espessura de um átomo), indicado para aplicações que exploram desde propriedades ópticas até mecânicas. Todavia, os métodos de produção estabelecidos até o momento geram normalmente um produto com alto grau de defeitos estruturais. Por isso, o objetivo deste estudo foi desenvolver um método mais brando para obtenção de grafeno, por meio do desenrolamento de nanotubos de carbono (NTC) de parede múltipla na presença de líquidos iônicos (LI) (que possuem caráter lubrificante e estabilizador) e adicioná-lo à resina epoxídica para avaliar seu efeito nas propriedades do nanocompósito. A metodologia consistiu em definir a rota a que a mistura NTC:LI (bis(trifluorometanosulfonil)imidato de 1-n-butil-3-metilimidazólio – BMImNTf2), na proporção 1:10, deveria ser submetida e depois avaliar variações para validação do método (alteração de temperatura, solventes – LI BMImCl e tolueno e nanocarga – grafite). As misturas de grafeno-NTC/LI produzidas foram adicionadas na proporção de 0,1% em massa de grafeno-NTC à resina epoxídica. A caracterização das misturas se deu pelas técnicas de microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia Raman e microscopia de força atômica (AFM), e dos nanocompósitos, também por microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial exploratória (DSC), infravermelho (IV) análise dinâmico-mecânica (DMA) e ensaios mecânicos. A morfologia observada em MET e AFM evidenciou que a rota em que a mistura permaneceu 3 h em aquecimento e agitação magnética sob vácuo e 3 h sob sonificação resultou em grafeno de algumas camadas. Os resultados de Raman mostraram que foi produzido grafeno de boa qualidade, baseando-se na razão ID/IG. Nos nanocompósitos, confirmou-se que BMImNTf2 mantém as folhas de grafeno abertas. Já com BMImCl a morfologia dos NTC permanece inalterada, mas seu grau de emaranhamento é diminuído pela ação lubrificante deste LI, o que reflete em melhoria na resistência ao impacto. Os NTC sem a presença de um LI de forma geral não conferiram melhoria à matriz polimérica (ex: queda de 35% na dureza). / In the late twentieth century, the interest in materials with potential application in the nanotechnology´s field has increased. One of these materials is graphene (carbon allotrope of a single atom thickness), suitable for applications, which exploit properties such as optical or mechanical. However, the methods developed up to now to obtain graphene usually generate a product with high degree of structural defects. Therefore, the aim of this study was to produce graphene sheets through a milder route of unrolling multi-walled carbon nanotubes (CNT) in ionic liquids (IL; which have a lubricating and stabilizing character) and to add it to an epoxy resin to evaluate its effect on the nanocomposite properties. The methodology consisted of defining the route through which the 1:10 mixture of CNT:IL (1-n-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imidate - BMImNTf2) should be submitted, and then evaluate possible variations for validating the method (change in temperature, solvents - toluene and IL BMImCl and nanofiller - graphite). The produced graphene-CNT/IL mixtures were added at 0.1% by weight of graphene-CNT to epoxy resin. Characterization of the graphene/IL mixtures was done by transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy and atomic force microscopy (AFM), and the nanocomposites also by scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamical mechanical analysis (DMA) and mechanical tests. The morphology observed using TEM and AFM showed that the route based on 3 h under heating, stirring and vacuum, followed by 3 h of sonication leads to CNT unrolling. Raman spectra showed that the produced graphene was of good quality, based on the low ID/IG ratio. In the nanocomposites, CNT unrolling was confirmed when IL BMImNTf2 was used, yielding reasonable property improvements. In the case of IL BMImCl, the unrolling of the CNT did not occur, but the lubricant effect of the IL decreased the degree of entanglement, which increased its impact strength. Differently, the non-treated CNT generally reduced the properties of the polymer matrix, e.g. a 35% drop in hardness.

Os revestimentos poliméricos podem atuar como uma barreira física entre os íons agressivos e o substrato metálico. Porém, uma exposição prolongada pode causar danos ao revestimento polimérico, conduzir a uma redução contínua do efeito barreira e por consequência a perda da proteção contra a corrosão. A utilização de nano materiais pode atuar aumentando o efeito barreira, proporcionando um aumento no caminho de difusão dos íons agressivos e água até o substrato metálico. Nanopartículas de celulose apresentam elevada cristalinidade e razão de aspecto, excelentes propriedades mecânicas e são proveniente de fonte renovável. Por outro lado, a polianilina (PAni) vem sendo utilizada em revestimentos devido a elevação do potencial de corrosão dos aços devido o seu comportamento redox que proporciona a formação de uma camada de óxidos estável no substrato metálico. A aderência do revestimento polimérico é fundamental para que este possa atuar como revestimento protetor contra a corrosão. Com isso, um pré-tratamento superficial a base de ácido hexafluorzircônico e a utilização de organosilanos na resina epóxi, podem ser utilizados melhorando as propriedades de proteção contra a corrosão e de aderência. O objetivo deste estudo consistiu na obtenção de nanowhiskers de celulose (CNW) por moagem ultrafina através da celulose microcristalina (MCC) para posterior utilização em revestimento polimérico a base de resina epóxi. A CNW foi utilizada funcionalizada ou não com PAni SE (polianilina na forma condutora – sal de esmeraldina) em comparação a MCC nas mesmas condições. Foi avaliada a incorporação de silano aminopropiltrietoxisilano (APS) na resina epóxi e a utilização de uma camada de conversão de zircônia (Zr) aplicada ao substrato metálico. Os revestimentos poliméricos foram avaliados quanto a propriedades mecânicas e à proteção contra a corrosão. As imagens da microscopia de transmissão (TEM) mostram que é possível a obtenção da CNW por meio do processo de moagem, apresentando melhor estabilidade térmica em comparação a MCC. Os revestimentos poliméricos utilizando o silano APS e a camada de conversão de Zr apresentaram as melhores propriedades físicas e mecânicas. A interação entre a carga de reforço, a resina epóxi e a superfície metálica é um fator determinante na eficiência do revestimento polimérico, pois de acordo com a análise de migração subcutânea, a superfície do aço carbono, após 1000 h de exposição, não apresentou corrosão superficial. Com relação à proteção contra a corrosão, quando incorporado a CNW funcionalizada com PAni SE ao revestimento epóxi com APS e a camada de Zr, este apresentou os melhores resultados como constatado nas análises de névoa salina e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). / Polymeric coatings can act as a physical barrier between the aggressive ions and the metal substrate. However, prolonged exposure can cause damage to the polymer coating and conduct to a continuous reduction in the barrier effect and result in the loss of protection against corrosion. The use of nanomaterials may act by increasing the barrier effect and providing an increased diffusion path of aggressive ions and water to the metal substrate. Cellulose nanoparticles have high crystallinity and aspect ratio, excellent mechanical properties and are derived from renewable sources. On the other hand polyaniline (PAni) has been used in coatings due to the increase of the corrosion potential of the steel due to redox behavior that results in the formation of a stable oxide layer on the metallic substrate. The adhesion of the polymeric coating is essential so that it can act as a protective coating against corrosion. With this, a superficial pre-treatment based on hexafluorzircônico acid and the use of organosilanes in the epoxy resin, can be used to improve the protection against corrosion properties and adhesion. The objective of this study was to obtain cellulose nanowhiskers (CNW) for ultrafine grinding through microcrystalline cellulose (MCC) for subsequent use in the polymer coating based on epoxy resin. The CNW was used functionalized or not with PAni SE (polyaniline in the conductive form - emeraldine salt) compared with MCC under the same conditions. The incorporation of silane aminopropyltriethoxysilane (APS) was evaluated in the epoxy resin and the use of a zirconia conversion layer (Zr) applied to the metal substrate. The polymeric coatings were evaluated for mechanical properties and corrosion protection. Transmission microscopy (TEM) show that obtaining the CNW through the ultrafine grinding process is possible, resulting in better thermal stability compared with MCC. Polymeric coatings using APS silane and Zr conversion coating had the best physical and mechanical properties. The interaction between the reinforcing filler, the epoxy resin and the metal surface is a determining factor in the efficiency of the polymeric coating, because according to the subcutaneous migration analysis, carbon steel surface after 1000 h of exposure, showed no corrosion superficial. With regard to protection against corrosion, when incorporated CNW functionalized with PAni SE to epoxy coating with APS and the Zr layer, showed the best results as found in salt spray tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).

A utilização de silanos como agentes promovedores de adesão demonstrou ser uma solução útil para a união entre materiais dissimilares, incrementando a adesão e aumentando inclusive a resistência a corrosão entre os mesmos . A utilização destes agentes como promovedores de adesão, sobre diferentes combinações de materiais, continua sendo estudada atualmente. Este trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de diferentes tipos de silanos como agentes promovedores de adesão. tanto funcionais como não funcionais, na união entre aço SAE 1060 e resina epóxi. Para isto, foram primeiramente obtidos filmes de silano sobre amostras de aço através de diferentes tratamentos. Estes filmes obtidos foram caracterizados por meio de diferentes técnicas. Foram realizados testes de aderência através do método especificado pela norma ASTM D3359 para avaliar a resistência de adesão dos diferentes filmes ao substrato. As amostras testadas foram analisadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também, foram realizadas análises de espectroscopia de energia dispersiva (EDS) sobre as mesmas amostras, permitindo obter outras características dos filmes de silano formados. Os tratamentos que apresentaram melhores resultados na caracterização em MEV/EDS foram escolhidas para a preparação dos corpos de prova de uniões com resina epóxi. Estas uniões foram utilizadas para realizar testes de adesão do tipo arrancamento de modo a avaliar o efeito dos tratamentos com silano na resistência de adesão da união entre o substrato de aço e a resina epóxi. Os resultados dos testes de arrancamento permitem afirmar que existe uma melhoria na resistência de adesão com um dos tratamentos com silano sobre o substrato de aço seguido de revestimento com resina epóxi. A utilização de tratamentos com silanos mostram-se promissoras para esta aplicação. / The use of silanes as adhesion enhancer agent proved to be a useful solution for the union of dissimilar materials, increasing the bond strength between them, also increase the corrosion resistance. The use of these agents as adhesion enhancer, with different materials combination, is still being studied today. The aim of this work was to evaluate the ability of different silanes as adhesion agent promoters in joints of SAE 1060 steel and epoxy resin; both functional and not functional silanes. At the beginning and for this purpose were different types of treatments used to obtain silane films on steel samples. Different techniques were used to characterize these films. To evaluate the bond strength adhesion test where performed according to the ASTM D3359 standard. Samples were analyzed with scanning electron microscope (SEM). Energy-dispersive spectroscopy (EDX) analyses were also performed on the same sample allowing to obtain others characteristics of the silane films formed. The treatments that have shown a better performance in the SEM/EDX analyses were selected to make steel and epoxy resins joint samples. These specimens were used to perform pull-out type adhesion test to evaluate the effect of the silanes treatments in the bond strength of steel and epoxy resin joints. The results of de pull-out test indicate that the use of silane improves the bond strength of steel and epoxy resin joints. The use of silane treatments has shown promising results for this application.

Este trabalho teve por objetivo a construção de um equipamento capaz de realizar medidas de espalhamento de luz estático de amostras submetidas a processos dinâmicos induzidos por varredura de temperatura. Para a construção foram utilizados: fonte de raios laser tipo íon argônio, sistema de amostragem por nós construído, sistema de detecção e controle envolvendo computador tipo PC-AT e interface, a qual viabilizou o controle de varredura de temperatura, medidas absolutas de temperatura, medidas relativas da intensidade de luz espalhada e medidas relativas da intensidade de luz incidente. O equipamento mostrou-se adequado à realização de medidas de luz espalhada, caracterizado por uma alta eficiência de ampliação e reprodutibilidade de dados com uma incerteza máxima de 4% nos experimentos envolvendo controle de tempo, temperatura, ângulo de espalhamento e intensidade de luz detectada. O equipamento foi aplicado ao acompanhamento do processo de cura de 1,4-butanodiol diglicidil éter (DGEB) com anidrido cis-l,2-ciclohexanodicarboxílico (CH), usando trietilamina (TEA) como iniciador. A mostras com as mesmas composições que aquelas analisadas por espalhamento de luz haviam sido previamente analisadas por análise térmica (DSC). O tratamento aplicado aos resultados de espalhamento de luz, para a obtenção dos fatores de conversão relativa, é similar ao tratamento usual aplicado para os dados obtidos por DSC, tendo sido comparados os resultados obtidos por ambas as técnicas. F oi apresentada a possibilidade de determinação, por medidas de espalhamento de luz, do momento em que o sistema reativo atinge o ponto gel. / An equipment capable of static light scattering measurements with temperature scanning has been built. The apparatus consists of an argon ion laser source; a sampling system, a data acquisition and controlling system using a PC-AT compatible computer and an interface which allows: scanning temperature control; absolute temperature measurements; relative intensity of light scattering measurements and relative intensity of the incident light measurements. The equipment proved to be adequate for the acquisition of light scattering data, and is characterized by a high amplification efficiency and data reprodutibility with a maximum uncertainty of 4% in the experiments involving time control, temperature, scattering angle and detected light intensity.

Made available in DSpace on 2016-08-03T16:31:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miller Zaroni Santoro.pdf: 2303143 bytes, checksum: c5e5ddd496f8c0c48e1af99dfe38af5b (MD5) Previous issue date: 2011-04-29 / The aim of this study was to compare the forces of deflection in vitro between aesthetic and wire NiTi wires, to check the maximum force and plateau region and determine its correlation with the diameter of the wire with and without coating. Ten trials were conducted in seven brands of bows pre-skirted, six-wire aesthetic (InVu (I), Optis (O), Flexy Super Elastic Esthetic (FSEE), Orthocosmetic Elastinol (OE), Niticosmetic (N), and Pro Form Coated Nitanium (PFCN)) and a superelastic NiTi wire (Nitinol Super Elastic (NSE), applying The test is three-point bending, associated with universal machine EMIC. We developed a device with ceramic brackets (Transcend), whose strings were arrested for elastic modular, and obtained the values of the force deflection at 3.0, 2.0 and 1.0 mm. The diameter of the wires with and without coating were measured using digital especímetro Micromaster. The analysis of variance with a criterion (p <0.05) showed significant difference between the wires and post-hoc Tukey test determined that the force at 3mm deflection for wire O<OE=PFCE<FSEE=NSE<I. The paired t-test compared the strength of deflection (2-1mm) in the plateau region and showed that the wires O, FSEE and N showed constant forces. The wire N showed the largest diameter among the samples, while NSE wires and O, minors. The Pearson correlation coefficient showed that there was a correlation between the diameter of the wire and the force of deflection. It can be concluded that there are differences between the forces produced by the wires and aesthetic that force is directly proportional to the diameter of the uncoated wire for all peaks, ie the larger the diameter, the greater the force produced. / O objetivo do presente estudo consistiu em comparar as forças de deflexão in vitro entre fios estéticos e fio NiTi, para verificar a força máxima e da região platô e determinar sua correlação com o diâmetro do fio com e sem revestimento. Foram realizados dez ensaios de sete marcas comerciais de arcos précontornados, sendo seis fios estéticos (Invu (I), Optis (O), Flexy Super Elastic Esthetic (FSEE), Niticosmetic (N), Orthocosmetic Elastinol (OE) e Pro Form Coated Nitanium (PFCN)) e um fio NiTi superelástico (Nitinol Super Elastic (NSE)), aplicando-se o teste de curvatura de três pontos, associado a máquina de ensaios universal EMIC. Desenvolveu-se um dispositivo com braquetes cerâmicos (Transcend), cujos fios foram presos por elásticos modulares, sendo obtidos os valores da força de deflexão em 3,0, 2,0 e 1,0mm. O diâmetro dos fios com e sem revestimento foram mensurados com o especímetro digital Micromaster. A análise de variância a um critério (p<0,05) mostrou diferença significante entre os fios e o teste post-hoc de Tukey determinou que a força de deflexão em 3mm para o O<OE=PFCE<FSEE=NSE<I. O teste t-pareado comparou a força de deflexão (2-1mm) na região platô e mostrou que os fios O, FSEE e N apresentaram forças constantes. O fio da N apresentou o maior diâmetro entre as amostras, enquanto que os fios NSE e O, os menores. O Coeficiente de Correlação de Pearson mostrou que houve correlação entre o diâmetro do fio e a força de deflexão. Pode se concluir que há diferenças entre as forças produzidas pelos fios estéticos e que a força é diretamente proporcional ao seu diâmetro do fio com e sem revestimento para todas as deflexões, ou seja, quanto maior o diâmetro, maior a força produzida.

Os revestimentos poliméricos podem atuar como uma barreira física entre os íons agressivos e o substrato metálico. Porém, uma exposição prolongada pode causar danos ao revestimento polimérico, conduzir a uma redução contínua do efeito barreira e por consequência a perda da proteção contra a corrosão. A utilização de nano materiais pode atuar aumentando o efeito barreira, proporcionando um aumento no caminho de difusão dos íons agressivos e água até o substrato metálico. Nanopartículas de celulose apresentam elevada cristalinidade e razão de aspecto, excelentes propriedades mecânicas e são proveniente de fonte renovável. Por outro lado, a polianilina (PAni) vem sendo utilizada em revestimentos devido a elevação do potencial de corrosão dos aços devido o seu comportamento redox que proporciona a formação de uma camada de óxidos estável no substrato metálico. A aderência do revestimento polimérico é fundamental para que este possa atuar como revestimento protetor contra a corrosão. Com isso, um pré-tratamento superficial a base de ácido hexafluorzircônico e a utilização de organosilanos na resina epóxi, podem ser utilizados melhorando as propriedades de proteção contra a corrosão e de aderência. O objetivo deste estudo consistiu na obtenção de nanowhiskers de celulose (CNW) por moagem ultrafina através da celulose microcristalina (MCC) para posterior utilização em revestimento polimérico a base de resina epóxi. A CNW foi utilizada funcionalizada ou não com PAni SE (polianilina na forma condutora – sal de esmeraldina) em comparação a MCC nas mesmas condições. Foi avaliada a incorporação de silano aminopropiltrietoxisilano (APS) na resina epóxi e a utilização de uma camada de conversão de zircônia (Zr) aplicada ao substrato metálico. Os revestimentos poliméricos foram avaliados quanto a propriedades mecânicas e à proteção contra a corrosão. As imagens da microscopia de transmissão (TEM) mostram que é possível a obtenção da CNW por meio do processo de moagem, apresentando melhor estabilidade térmica em comparação a MCC. Os revestimentos poliméricos utilizando o silano APS e a camada de conversão de Zr apresentaram as melhores propriedades físicas e mecânicas. A interação entre a carga de reforço, a resina epóxi e a superfície metálica é um fator determinante na eficiência do revestimento polimérico, pois de acordo com a análise de migração subcutânea, a superfície do aço carbono, após 1000 h de exposição, não apresentou corrosão superficial. Com relação à proteção contra a corrosão, quando incorporado a CNW funcionalizada com PAni SE ao revestimento epóxi com APS e a camada de Zr, este apresentou os melhores resultados como constatado nas análises de névoa salina e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). / Polymeric coatings can act as a physical barrier between the aggressive ions and the metal substrate. However, prolonged exposure can cause damage to the polymer coating and conduct to a continuous reduction in the barrier effect and result in the loss of protection against corrosion. The use of nanomaterials may act by increasing the barrier effect and providing an increased diffusion path of aggressive ions and water to the metal substrate. Cellulose nanoparticles have high crystallinity and aspect ratio, excellent mechanical properties and are derived from renewable sources. On the other hand polyaniline (PAni) has been used in coatings due to the increase of the corrosion potential of the steel due to redox behavior that results in the formation of a stable oxide layer on the metallic substrate. The adhesion of the polymeric coating is essential so that it can act as a protective coating against corrosion. With this, a superficial pre-treatment based on hexafluorzircônico acid and the use of organosilanes in the epoxy resin, can be used to improve the protection against corrosion properties and adhesion. The objective of this study was to obtain cellulose nanowhiskers (CNW) for ultrafine grinding through microcrystalline cellulose (MCC) for subsequent use in the polymer coating based on epoxy resin. The CNW was used functionalized or not with PAni SE (polyaniline in the conductive form - emeraldine salt) compared with MCC under the same conditions. The incorporation of silane aminopropyltriethoxysilane (APS) was evaluated in the epoxy resin and the use of a zirconia conversion layer (Zr) applied to the metal substrate. The polymeric coatings were evaluated for mechanical properties and corrosion protection. Transmission microscopy (TEM) show that obtaining the CNW through the ultrafine grinding process is possible, resulting in better thermal stability compared with MCC. Polymeric coatings using APS silane and Zr conversion coating had the best physical and mechanical properties. The interaction between the reinforcing filler, the epoxy resin and the metal surface is a determining factor in the efficiency of the polymeric coating, because according to the subcutaneous migration analysis, carbon steel surface after 1000 h of exposure, showed no corrosion superficial. With regard to protection against corrosion, when incorporated CNW functionalized with PAni SE to epoxy coating with APS and the Zr layer, showed the best results as found in salt spray tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).

Estruturas em material compósito possuem excelentes propriedades mecânicas específicas e sua aplicação em estruturas cresce exponencialmente. Entretanto, por apresentarem alto grau de anisotropia aliado a complexos modos de falha, um completo entendimento dessas estruturas ainda é um árduo desafio. A principal motivação do presente trabalho é avaliar o comportamento mecânico de estruturas em material compósito processadas por filament winding (FW), através de abordagens analítica, numérica e experimental. Laminados de fibra de carbono com resina epóxi foram processados por FW com Vf = 72% em diferentes formatos. Laminados planos foram submetidos a condicionamento higrotérmico e a carregamentos trativos, compressivos e cisalhantes. Também se realizou um estudo numérico focando na determinação da capacidade de transferência de carga do liner (selante) para vasos de pressão (COPV) em compósitos de carbono/epóxi pressurizados internamente. Os vasos de pressão foram modelados considerando variação no ângulo de enrolamento e acúmulo de espessura nas zonas de contorno, para selantes com diferentes materiais e espessura. Além disso, propôs-se um modelo de dano e avaliou-se experimentalmente a progressão da falha de tubos de carbono/epóxi submetidos à pressão hidrostática externa. Os resultados indicam que o dano causado pelo condicionamento higrotérmico afetou a interface fibra/matriz, onde um efeito plasticizante foi encontrado através de análise fractográfica. A superfície de falha no plano 22−12, determinada analiticamente, indicou o dano causado após o condicionamento. Já os resultados numéricos para um vaso de pressão pressurizado internamente indicaram que o selante efetivamente transfere tensão no seu regime elástico e sua contribuição diminui para maiores níveis de pressão. Por fim, o modelo de dano proposto para avaliar tubos submetidos à pressão externa apresentou previsões numéricas não maiores que 8,4% em relação aos dados experimentais, além de ser capaz de indicar precisamente o seu modo de falha. / Composite structures have excellent specific mechanical properties, and their application in structures grows exponentially. Nonetheless, due to their high anisotropy degree, and complex failure modes, a complete understanding of these structures is still a tough challenge. The main motivation of the current work is to investigate the mechanical behavior of composite structures manufactured by filament winding (FW) through analytical, numerical and experimental approaches. Carbon fiber reinforced epoxy composite laminates have been manufactured by FW with a Vf = 72% in several shapes. Flat laminates were submitted to hygrothermal conditioning and subjected to tensile, compressive and shear loadings. Also, a numerical study focusing on the determination of the load sharing ability of the liner for carbon/epoxy composite overwrapped pressure vessel (COPV) under internal pressure has been performed. The COPV was modeled accounting for winding angle variation and thickness built-up at the turn-around zones, for liners with different raw materials and thicknesses. Furthermore, a damage model has been proposed, and experiments were carried out to study failure progression in carbon/epoxy composite tubes under hydrostatic external pressure. The results of this research point out that the damage caused by hygrothermal conditioning affected the fiber/matrix interface, where a plasticizing effect was identified through fractographic analysis. The analytically determined failure surface in the 22−12 plan pointed out the damage generated after conditioning. The numerical results for internally pressurized COPV indicated that the liner effectively shared stress on its elastic regime, and its contribution decreased for higher pressure levels. Lastly, the proposed damage model to evaluate composite tubes subjected to external pressure presented numerical predictions not higher than 8.4% in comparison to the experimental results, being able to indicate their failure modes.