Neste trabalho, dois oligouretanos foram sintetizados e misturados com um poliuretano termoplástico (TPU). Foram avaliados os efeitos da incorporação desses oligouretanos nas propriedades térmicas, mecânicas e reológicas do TPU. Os oligouretanos foram obtidos pela reação de diisocianato de 4,4’-difenilmetano (MDI) com 1-butanol (Aditivo 1) ou 1-octanol (Aditivo 2). Os aditivos e o TPU foram caracterizados através de análises de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). As misturas entre os aditivos e o TPU foram realizadas em um reômetro de torque, e foram avaliadas através de ensaios de DSC, análise termo-dinâmico-mecânica (DMTA), reometria de torque, reometria capilar, dureza e resistência à tração. As análises mostraram que os aditivos foram sintetizados com sucesso. As análises de DSC e de DMTA apontaram que a incorporação dos aditivos não afetou de forma significativa a temperatura de transição vítrea (Tg) da fase flexível. Porém, as análises de DSC mostraram que o aumento do percentual de Aditivo 1 promoveu uma redução na Tg da fase rígida, enquanto o aumento do percentual de Aditivo 2 ocasionou um aumento na Tg dessa fase. A entalpia de fusão das misturas não sofreu modificações significativas com o aumento do percentual dos aditivos. Entretanto, o aumento da quantidade dos oligouretanos deslocou o pico de fusão das misturas para temperaturas maiores. Os resultados de reometria de torque mostraram que a incorporação de quantidades crescentes de ambos os aditivos deslocou os picos de carregamento para tempos maiores e reduziram os valores de torque após a fusão das amostras. As análises de reometria capilar mostraram que as misturas com até 2% de aditivos, para baixas taxas de cisalhamento, apresentaram valores de viscosidade intrínseca e estabilidade da viscosidade do fundido maiores do que aqueles encontrados para o TPU processado. O processamento do TPU e a incorporação de ambos os aditivos conduziu a um aumento nos valores de dureza. O aumento na quantidade de ambos os aditivos reduziu a resistência à tração na ruptura e o alongamento na ruptura. / In this work, two oligourethanes were synthesized and blended with thermoplastic polyurethane (TPU). The effects of incorporation of these oligourethanes in thermal, mechanical and rheological properties of the TPU were evaluated. The oligourethanes were obtained by the reaction of 4,4'- diphenylmethane-diisocyanate (MDI) with 1-butanol (Additive 1) or 1-octanol (Additive 2). The additives and the TPU had been characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The blends between additives and TPU had been carried out in a torque rheometer, and had been analyzed by DSC, thermaldynamical- mechanical analysis (DMTA), torque rheometry, capillary rheometry, hardness and stress-strain analysis. It was observed that the additives had been synthesized successfully. The DSC and DMTA analysis showed that the incorporation of additives did not affected the glass transition temperature (Tg) of the soft phase of the TPU. However, the DSC analysis showed that the increase of the quantity of Additive 1 promoted a reduction in the Tg of the rigid phase, while the increase of the percentage of Additive 2 caused an increase in the Tg of this phase. The melting enthalpy of the mixtures did not suffer significant modifications with the increase in the percentage of additives. However, the increase of the amount of the oligourethanes turns the melting point of the mixtures to higher temperatures. The results of torque rheometry had shown that the increase in quantity of both additives had dislocated the charging peaks to higher times and had reduced the values of torque after the melting of the samples. The capillary rheometry results had shown that the blends with up to 2% of additives, for low shear rates, had presented values of intrinsic viscosity and melt viscosity stability higher than those founded for the processed TPU. The processing of the TPU and the incorporation of both additives lead to an increase in the hardness values. The increase in the amount of both additives reduced the tensile strength and the elongation in the rupture.

Orientadores : Teresa D. Z. Atvars, Francisco B. T. Pessine / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-18T17:26:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sabadini_Edvaldo_D.pdf: 3080695 bytes, checksum: 7e3176ca0c392327ab2a1202db966a0c (MD5) Previous issue date: 1993 / Doutorado

La industria del plástico en el Perú está en constante crecimiento y busca mejorar el proceso de producción y la calidad de los artículos que ofrece al mercado nacional y extranjero. Por lo tanto, para mejorar su competitividad, se hace necesario ofrecer un método práctico y económico de control de calidad de la materia prima. Una forma rápida y económica de verificar las propiedades del lote de plástico usado como insumo es la medida de su índice de fluidez, lo que se consigue mediante un equipo para el ensayo de fluidez conocido como plastómetro de extrusión. Este equipo, a pesar de ser muy útil, no está adecuadamente difundido en nuestra industria y los que existen en el país son caros y de origen extranjero. En esta perspectiva el objetivo del presente trabajo es el diseño de uno de estos equipos, tomando como referencia las recomendaciones hechas para este tipo de aparatos y ensayos por la Norma ASTM D 1238.04 c buscando que este diseño sea económico, confiable y adecuado en lo posible a la tecnología disponible en el país. De esta manera se aportará al desarrollo tecnológico local, beneficiando a la pequeña y mediana empresa, satisfaciendo su necesidad de investigar, innovar y mejorar la calidad de sus productos. El diseño buscó respetar las exigencias dadas en la norma ASTM D 1238-04 c, las principales de éstas fueron: a) la resistencia a la corrosión a altas temperaturas de los materiales de los componentes principales, b) la variación mínima de peso conjunto del pistón y las pesas de ensayo, c) los requerimientos de verticalidad y alineación entre el cilindro y pistón, d) los requerimientos de tolerancia y acabado de los agujeros del cilindro y de la boquilla, e) el método de sujeción de la carga (pistón y pesa) para materiales con índices de fluidez mayores a 10g/10 min. Dado que la norma no lo especifica, se diseñó un bastidor que sea capaz de sostener a todos los demás sistemas del aparato permitiendo libertad y comodidad de movimientos al operador del aparato. El resultado fue un plastómetro de extrusión de un costo aproximado de USD 4 637, con un peso de 17 kilogramos (sin contar las pesas), de 546 mm de alto, 404 mm de largo y 290 mm de ancho capaz de realizar los ensayos listados en la norma ASTM D 1238-04 c, procedimiento A y que puede trabajar hasta 400 0 C. Los retos hallados consisten en la dificultad de satisfacer la precisión requerida, tanto en acabados, tolerancias así como el control metrológico de los mismos. Como ejemplo tenemos la necesidad de mecanizar agujeros con una relación longitud vs. diámetro tan grande que el taladrado no satisface las condiciones de tolerancia exigidas. Una alternativa adecuada fue la utilización de tecnologías como la de electro erosión para el caso del mecanizado de los agujeros de alta relación de aspecto (longitud vs. diámetro del agujero) o modificar herramientas como el aumento de la longitud de alcance de reamers convencionales para el caso de los acabados. / Tesis

Desde hace algunos años hay un interés creciente por la utilización de biopolímeros en aplicaciones para las cuales se utilizaban tradicionalmente polímeros sintéticos. En este contexto el almidón como material termoplástico es una alternativa viable ya que se trata de una materia prima económica, abundante, renovable y biodegradable. El objetivo principal del presente trabajo es la obtención de películas de almidón de papa blanca reforzados con nanopartículas de almidón de papa amarilla y la posterior caracterización mecánica, térmica y estructural de las mismas que pueda contribuir en el conocimiento tecnológico de la aplicación de estos materiales en áreas tales como el embalaje de alimentos. Para alcanzar el objetivo principal en primer lugar se revisó el estado de la literatura y se estudiaron los fundamentos teóricos que describen los procesos básicos para la obtención de nanocompuestos y nanopartículas de almidón. La metodología empleada para la obtención de las películas se fundamentó en la capacidad de gelatinización del almidón que sumado a la adición de plastificantes origina la formación de una pasta de la que se obtendrán las películas. Asimismo se obtuvieron nanopartículas de papa amarilla mediante la hidrólisis ácida de este biopolímero, que fueron vaciadas en suspensión en las pastas de almidón de papa blanca para obtener finalmente las películas de almidón reforzados, lográndose 3 categorías en peso de refuerzo: 3 %, 5 % y 7 %. Estas películas fueron sometidos a ensayos de tracción, a ensayos de espectroscopía de infrarrojo y a ensayos de análisis térmico como la calorimetría diferencial de barrido y el análisis termogravimétrico. Los resultados obtenidos muestran en general un mejoramiento en las propiedades mecánicas y térmicas de las películas encontrándose un aumento máximo de 97 % en la resistencia a la tracción y un aumento de cerca de 9 veces el valor original del módulo elástico. En cuanto a las propiedades térmicas se encontraron aumentos máximos de 22,68 °C y 7,07 °C en las temperaturas de fusión polimérica y degradación respectivamente. De manera similar el ensayo de espectroscopía de infrarrojo mostró un cambio en la vibración de grupos funcionales en las películas reforzados vinculado con la adición de las nanopartículas. Finalmente también se estudió el comportamiento mecánico de las películas comparando sus propiedades mecánicas experimentales con las teóricas establecidas por modelos para materiales nanocompuestos. / Tesis

El uso de los materiales poliméricos en el campo de la medicina ha demostrado un gran avance durante los últimos años, buscando mejorar y ofrecer nuevos tratamientos de rehabilitación más especializados. Un material muy utilizado hoy en día es el poli(ácido láctico) (PLA) el cual es un polímero termoplástico con características limitadas como su biocompatibilidad y biodegradación, por otro lado sus buenas propiedades mecánicas, procesamiento y fácil modificación superan estas limitaciones convirtiéndolo en un polímero con muchas posibilidades de desarrollo. Hoy en día este polímero es muy utilizado para su investigación en el campo de los armazones (scaffolds). Los armazones son estructuras temporales que promueven la reparación, regeneración de tejidos y órganos; por tal razón se ha convertido en un tema de estudio actual e importante en el campo de desarrollo de la ingeniería de tejidos y medicina regenerativa. De esta manera se plantea la fabricación de armazones utilizando la técnica de modelado por deposición de fundido (FDM) utilizado frecuentemente en la impresión 3D. El objetivo del presente trabajo es el desarrollo de armazones (scaffolds) a partir de poli (ácido láctico) (PLA) y polietilenglicol (PEG) utilizando la técnica de modelado por deposición fundida empleada en impresión 3D. Para el cumplimiento de los objetivos se utilizaron filamentos de PLA para fabricar armazones de diversas características morfológicas según la metodología experimental, la cual considera la evaluación de los valores y rangos de estudio de los diversos parámetros de impresión en relación con el material utilizado. Los ensayos realizados para la caracterización de las propiedades de los armazones fueron los siguientes: tracción, compresión, calorimetría diferencial, microscopia estereoscópica y degradación. Siguiendo en la mayoría las recomendaciones y procedimientos propuestos en las normas ASTM. Se fabricaron armazones con poros interconectados de diferente morfología, con tamaños de poro en el rango de 176 a 675 micras, resistencias a la tracción desde 8,33 MPa hasta 11,28 MPa, resistencias a la compresión desde 6,15 MPa hasta 15,17 MPa y porosidades entre 56,12% a 63,3% además los valores descritos cumplen los requerimientos para su potencial utilización como armazones para la reparación y regeneración de diversos tipos de tejidos duros, como el hueso esponjoso, y blandos como el cartílago. / Tesis

O policloreto de vinila, PVC, é conhecido como um material naturalmente rígido. No entanto, essa propriedade é alterada com a adição de plastificante, que reduz a dureza do material possibilitando a utilização do PVC em aplicações que a flexibilidade é requisito do produto. Plastificantes a base de ftalatos, como o dioctil ftalato (DOP) são os mais utilizados. Atualmente, existem regulamentações que restringem a sua utilização, principalmente em produtos para contato direto com alimentos. Nesse sentido, esse estudo avaliou de forma comparativa a influência dos plastificantes de diferente natureza e estrutura química nas propriedades dos compostos a base de policloreto de vinila em suspensão (PVC-S). Sete plastificantes foram estudados, dentre eles o DOP que foi considerado como referência para comparação dos resultados. Compostos de PVC com os diferentes óleos plastificantes foram preparados para a avaliação do efeito desse óleo nas propriedades físicas, mecânicas, térmicas, reológicas e o nível de emissões do composto. Os resultados obtidos neste trabalho indicam comportamentos distintos do PVC em função da natureza química do plastificante utilizado. Além disso, resultados obtidos nesse estudo também mostraram que entre os plastificantes analisados não foi possível determinar qual seria o melhor plastificante para substituição direta do DOP. Resumindo, para cada aplicação será necessário avaliar o melhor plastificante que atende aos requisitos do produto final. Assim esse estudo, poderá colaborar nessa avaliação inicial para seleção do melhor plastificante com base na aplicação do produto. / Polyvinyl chloride, PVC, is known as a naturally rigid material. However, this property is changed upon addition of plasticizer, which reduces the hardness of the material allowing the use of PVC in applications where flexibility is a requirement of the product. The phthalate-based plasticizers such as dioctyl phthalate (DOP) are the most used. Currently, there are regulations that are restricting their use, especially in products for direct food contact. Thus, this study evaluated comparatively the influence of plasticizers of different nature and chemical structure on the properties of the PVC compounds. Seven plasticizers were studied including the DOP, which was considered as the reference for comparison of results. These plasticizing oils were used in the PVC compounds to evaluate the effect those oils on the physical, mechanical, rheological and thermal properties, well as the emissions levels. The results of this study indicate different behaviors in PVC due to the chemical nature of the plasticizer used. In addition, results of this study also showed that among the analyzed plasticizers could not determine what would be the best plasticizer for direct replacement of DOP. In short, for each application will be necessary to assess the best plasticizer which meets the requirements of the final product. So this study can contribute in this initial assessment for the best plasticizer selection based on application of the product.

Resumo: A utilização de matrizes termoplásticas de elevado desempenho tem evoluído progressivamente como uma alternativa para aplicações aeronáuticas, dentre estas destaca-se o PPS (polisulfeto de fenileno). Durante sua vida útil, as aeronaves são expostas a uma grande variedade de condições ambientais que, associadas aos diversos tipos de carregamentos, encontram-se sujeitas a diversos tipos de tensões mecânicas. Dentre os processos disponíveis de união de peças a soldagem por resistência elétrica para compósitos vem sendo considerada, consistindo este processo na atuação de uma corrente elétrica entre as partes a serem unidas gerando o calor necessário para que ocorra a fusão da matriz. Desta forma, o objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da temperatura, umidade e salinidade na resistência ao cisalhamento e no comportamento dinâmico mecânico do compósito PPS/fibras contínuas soldado pelo método de resistência elétrica. Com esta finalidade, placas de PPS reforçadas com camadas de tecidos de fibras de carbono e de vidro (compósito híbrido) foram soldadas pelo método de resistência elétrica. Os materiais, soldado e não soldado, foram caracterizados pelas técnicas de microscopia óptica, ultrassom, TGA (termogravimetria) e TMA (análise termomecânica). Após a realização desta caracterização inicial, os materiais soldados foram condicionados em ambiente higrotérmico, rico em névoa salina e em câmara de choque térmico e, posteriormente, foram ensaiados pelos métodos de cisalhamento ILSS e Iosipescu além de análise térmica por DMA (análise dinâmico-mecânica). De acordo com os resultados obtidos, todos os condicionamentos utilizados alteraram as propriedades de cisalhamento e temperatura de transição vítrea do material soldado / Abstract: The thermoplastic matrixes applications are continually increasing as an alternative for aeronautical applications. Among them, the PPS (polyphenilene sulphate) presents a linear structure and high crystallinity (60-65%). During lifetime, airplanes are exposed to a large variety of environmental conditions, which, associated to many kinds of loadings, make them susceptible to many mechanical tensions. One of the junction processes, the resistance welding consists in the actuation of an electric current between the parts to be jointed, creating heat until the matrix starts to soften/merge. The objective of this work is to evaluate the effect of temperature, moisture and salinity on the shear mechanical and dynamic mechanical properties of the carbon fiber/PPS composite, welded with the electric resistance method. Therefore, hybrid carbon PPS plates were welded to glass PPS with the electric resistance method. The welded and non-welded materials were characterized by microscopy, ultra-sound, TGA and TMA. Then, the welded materials were conditioned in hygrothermal environment, saline fog and thermal shock. The conditioning samples are tested by the ILSS and Iosipescu shear method, and DMA thermal analysis. According to the results, the conditioning has altered the shear and vitreous transition properties of the welded materials / Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientador: Luiz Cláudio Pardini / Banca: Michelle Leali Costa / Banca: José Maria Fernandes Marlet / Mestre

Neste trabalho foram desenvolvidos nanocompósitos de matriz termoplástica e termorrígida com argilas modificadas e não modificada com o intuito de avaliar as diferentes formas de incorporação da argila na matriz polimérica. Para tanto foi utilizado um grade comercial de PEAD como matriz termoplástica e dois tipos de PU termorrígidos. Sendo que, um deles foi preparado a partir de óleo de mamona com MDI e o outro uma emulsão comercial. Os nanocompósitos com matriz de PEAD foram preparadas em extrusora de rosca dupla utilizando as argilas Cloisite® 20A e Cloisite® Na+, na proporção de 1 e 5% em massa. Algumas amostras receberam a aditivação de 5% em massa de PECl que atuou como agente compatibilizante. Os nanocompósitos de PU foram preparados por duas rotas diferentes sendo utilizadas três diferentes argilas (Cloisite® 30B, Cloisite® 20A e Cloisite® Na+) na proporção de 1 e 3% em massa. Uma emulsão de PU foi preparada com masterbacth em resina hidrocarbônica (Unilene B-120) sulfonada misturada em razão 1:1 com Cloisite Na+. As amostras foram avaliadas por espectroscopia de infravermelho, TGA, raios-X e MEV para se avaliar a morfologia das argilas dispersas nas diferentes matrizes e a sua influência na estrutura dos polímeros. Os resultados mostraram a importância da interação argila-matriz quanto aos grupos funcionais presentes nas argilas e também quanto a organofilicidade das mesmas. Os parâmetros de processamento dos polímeros ou de preparação dos nanocompósitos tiveram influência significativa na determinação das estruturas intercaladas e/ou esfoliadas. O método de preparação in situ mostrou ser altamente efetivo na preparação de nanocompósito de PU com morfologia esfoliada. / In this work thermoplastic and thermoset nanocomposites without and with modified clays had been prepared aiming to evaluate the different forms of clay incorporation in the polymers matrix. For this, high density polyethylene (HDPE) was used as an thermoplastic matrix and two polyurethanes (PU) as thermoset matrixes, prepared by using castor oil and MDI or a commercial emulsion. HDPE nanocomposites were prepared in a twin-screw extruder with two nanoclays (Cloisite® 20A and Cloisite® Na+) with 1 and 5 wt%. In some samples was added 5 wt% of PECl as compatibilizer agent. The PU nanocomposites were prepared by two different routes using three nanoclays (Cloisite® 30B, Cloisite® 20A and Cloisite® Na+) in the ratio of 1 and 3 wt%. The PU emulsion was prepared using a masterbacth of sulfonated hydrocarbon (Unilene B-120) resin and Cloisite® Na+ mixed in the ratio of 1:1. The samples were characterized by FTIR, TG, DRX and MEV in order to evaluate the nanoclays morphology in the polymeric matrixes and their influence in the polymers structure. The results showed the relationship between matrix and clays and its importance how functional groups inside of clays and its organophilicity for a good morphology. The polymer processing or nanocomposite preparation parameters had strong influence on the attainment of intercalated and/or exfoliated structures. The in situ methodology showed be the most effective method for preparation of PU nanocomposite with esfoliated morphology.

Neste trabalho, foram preparadas blendas de polipropileno (PP) com elastômeros termoplásticos (TPE) tipo SBS (poliestireno-bloco-polibutadieno-blocopoliestireno) e tipo SEBS (poliestireno-bloco-poli(etileno-co-butileno)-blocopoliestireno) a fim de se avaliar a influência do tipo e concentração de elastômero nas propriedades do polímero final. Foram utilizados como matrizes de polipropileno um homopolímero (PP-H) e um copolímero aleatório de propileno-co-etileno (PP-R). A fim de avaliar o efeito da presença de um agente nucleante na matriz PP-R, algumas blendas de PP-R/TPE foram preparadas utilizando-se dibenzilideno sorbitol (DBS). Os resultados mostraram que o TPE teve efeito nucleante na cristalização do PP, aumentando a temperatura de cristalização (Tc) e estreitando o pico de fusão, sendo que o SBS teve um maior efeito do que o SEBS em ambas matrizes, resultando em maiores valores de Tc. Embora o efeito de nucleação possa mudar a cristalinidade da matriz na blenda, as propriedades mecânicas foram mais suscetíveis às alterações na morfologia ou dispersão do TPE nas matrizes de PP. Estudos de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que as morfologias das blendas com TPE apresentaram-se diferenciadas, dependendo do tipo e principalmente da quantidade adicionada de TPE em cada matriz. Na matriz PP-H observou-se um maior número de domínios de TPE do que nas matrizes PP-R e PP-RN O tamanho médio dos domínios elastoméricos nas blendas PP/SEBS foram menores e mais bem dispersos do que nas blendas PP/SBS, resultando em um material com melhor resistência ao impacto à baixa temperatura. Ensaios de tensão-deformação mostraram que a adição dos TPES diminui a tensão no escoamento e o módulo de Young para todas matrizes, aumentando o alongamento na ruptura de forma mais significativa no caso das blendas PP-R/TPE. Ambos TPES tiveram igual influência nas propriedades de tração, especialmente com a matriz PPR, mostrando que ambos elastômeros podem ser usados como modificadores de impacto, em diferentes formulações que atendam aplicações específicas de mercado.

Polímeros de engenharia foram avaliados para aplicação no par de engrenagens parafuso sem fim do porta-estepe de caminhão. A fim de suportar o carregamento de forma eficiente, dispensando lubrificantes e considerando um custo de fabricação competitivo para a engrenagem de um porta-estepe, foram pré-selecionados nove polímeros: um polipropileno, as poliamidas (PA) 6 e 66, de cadeia molecular linear, sem e com 15 e 30% de fibra de vidro (FV), uma poliamida de cadeia molecular ramificada, tipo estrela com 60% de fibra de vidro e um poliéster com 25% de grafite. Esses termoplásticos foram avaliados para selecionar o polímero com a melhor performance para a fabricação do par de engrenagens. O trabalho foi dividido em três etapas. A primeira consistiu na confecção de corpos-de-prova e análise dos polímeros quanto às resistências à tração e à flexão, resistência ao impacto Izod, análise dinâmico-mecânica (DMA) e resistência à abrasão. Os materiais selecionados, com o melhor conjunto de propriedades nessa etapa foram as PA 6 e 66 ambas com 30% de FV e também a PA com 60% de FV. Na segunda etapa, esses polímeros foram avaliados quanto às características reológicas. Os materiais com as melhores características reológicas foram a PA 6 com 30% de FV e a PA com 60% de FV. A terceira etapa consistiu em teste em bancada a partir da confecção de pares de engrenagens, sendo os materiais selecionados injetados em forma de tarugos e após usinados Foram feitas três combinações com as duas PA selecionadas para ensaio em bancada. Na primeira utilizou-se a PA 6 com 30% de FV no pinhão e na coroa; após 623 ciclos, houve falha do par de engrenagens com ruptura do dente do pinhão. Na segunda combinação, o pinhão e a coroa em PA com 60% de FV; em 161 ciclos, teve a quebra do dente do pinhão. Na última combinação utilizou-se a PA com 60% de FV no pinhão e a PA 6 com 30% de FV na coroa, sendo que o par de engrenagens resistiu até 1200 ciclos sem ocorrer falha do sistema. Apesar da garantia do porta-estepe ser de seis meses, a estimativa do fabricante é de cinco anos de vida útil do par de engrenagens, tendo três trocas de pneu por mês; com isso, tem-se um total de 180 ciclos de aplicação desse mecanismo. Portanto, o pinhão em PA com 60% de FV e a coroa em PA 6 com 30% de FV apresentaram a melhor performance para a fabricação do par de engrenagens parafuso sem fim do porta-estepe de caminhão.