Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O politereftalato de etileno (PET) é um termoplástico da família dos poliésteres com ampla utilização pela indústria de bebidas carbonatadas, este material, quando descartado no ambiente inadequadamente, como outros resíduos sólidos, torna-se um passivo ambiental, pois, pode ocasionar a poluição dos ambientes, bem como a proliferação de vetores de doenças, entre outros. No que tange ao avanço de pesquisas em buscas alternativas para a minimização de impactos ambientais provenientes do descarte de materiais poliméricos, surgem como alternativas, a investigação de processos fotodegradativos e biológicos que visam a degradação destes materiais. Os processos de fotodegradação incluem a radiação ultravioleta, uma luz de alta energia capaz de provocar modificações na estrutura polimérica que acarreta a degradação/desestabilização do material. Ainda, a utilização de fungos basidiomicetos, responsáveis pela degradação de compostos naturais com grandes cadeias carbônicas, aplicada a decomposição de materiais poliméricos é considerada uma alternativa promissora. O Lentinula edodes, popularmente conhecido como shiitake é um fungo de grande interesse comercial, além de ser comestível, além de ser comestível, produz grandes quantidades de hidrolases e oxidases durante a conversão de resíduos lignocelulósicos. Neste estudo, foram utilizadas garrafas de PET virgem cristal, pré-consumo, como substrato para o crescimento do fungo L.edodes. Os ensaios procederam em duas fases, abiótica e biótica. Na fase de degradação abiótica, os espécimes de PET recortados da faixa central da garrafa, foram submetidos a radiação ultravioleta, em uma câmara irradiação UV acelerada. Os períodos de tempoforam 0h/sem irradiação, 24 horas, 48 horas, e 96 horas, ininterruptos. Os quatro grupos (0hh, 24 h, 48h, e 96h) foram caracterizadas por análises termogravimétricas (TG), Análise de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (0h e 96H) e Ensaio de Tração Mecânica (ASTM-D638- 10), para analisar o efeito dessa radiação nas propriedade físico químicas das amostras . A segunda fase de degradação, biótica, consistiu na realização de ensaios de interação variáveis entre fungo L.edodes e o PET. Foram empregados como tratamentos o cultivo em placas petri, o cultivo em tubos de ensaio, a fermentação semissólida e o cultivo axênico, mantidos por diferentes períodos de tempo. Como variáveis resposta, por meio do método gravimétrico , obteve-se o percentual da perda de massa e, posteriormente, as amostras foram submetidas a análise de microscopia óptica, análises termogravimétricas, TG/DTG e DSC, e para o cultivo axênico foi determinada a tração mecânica. Os resultados indicam que a irradiação UV altera significativamente as propriedades do PET, fato que influencia na estabilidade e na sua biodegrabilidade. O percentual de perda de massa médio, obtido nos diferentes ensaios, sem considerar o tipo e os períodos de tempo dos tratamentos, foram de 0,44% para PET 0h, sem irradiação o menor valor registrado, 1,28% para o PET 24h, o maior valor registrado, e ainda, 1,07% para o PET 48h e 0,95% para o PET 96h, para as diferentes fases de irradiação UV. Através das microfotografias, foi possível observar a deterioração do material, com a presença de escavações e falhas, mas também foi possível observar que o fundo pode se aderir fortemente à matriz polimérica, e o procedimento utilizado para a remoção não ser eficiente, fato que deixa vestígios do fungo no interior do PET. Oscilações nas propriedades térmicas e mecânicas do PET. Também puderam ser observadas, outro indicativo de que o fungo L. edodes tem potencial para a aplicação em processo de biodegradação, e a irradiação UV age de forma favorável a esse processo, por fim são feitas sugestões que visam a melhoria dos resultados de biodegradação e o conhecimento mais específico de seus processos. / The polyethylene terephthalate (PET) is a thermoplastic polyester with widespread use of the carbonated beverage industry. This material, when disposed of improperly in the environment like other solid waste becomes an environment burden. It may cause pollution environmments. As well as the proliferation of disease vectors, among others. With respect to the advancement of research in search of alternatives to minimize environmental impacts from the disposal of polymeric materials, emerge as alternatives, the research photo degradative and biological processes to the degradation of these material. The photodegradation processes include ultraviolet radiation, a high energy light which can cause changes include ultraviolet radiation, a high energy light which, can cause change in the polymer structure which causes degradation/destabilization of the material. Furthermore, the use of Basidiomycete fungi responsible for the degradation of natural compounds with large carbon chains applied to decomposition of polymeric material is considered a promising alternative. The Lentinula edodes , popularly known as shiitake is a great commercial interest fungus, in addition to being edible, produces large quantity of hydrolase and oxidade for the conversion of lignocellulosic wastes, in this study, we used PET bottles crystal virgin, pre-consumer, as a substrate for the growth of the fungus L. edodes. The tests proceeded in two stages, abiotica and biotic. In abiotic degradation , phase PET specimens cult from the central strip of the bottle were subjected to ultraviolet radiation in a chamber accelerated UV irradiation. The time periodos were 0h/ without irradiation, 24 hours, 48 hours and 96 hours uninterrupted. The 4groups (0h, 24h, 48h, 96h and) were characterized by thermogravimetric analysis (TG), Analysis of Diferential Scanning Calorimetry (DSC), Infrared Spectroscopy Fourier Transform (0h and 96h) and Mechanical Tensile test (ASTM-D638-10), to analyse the effect of radiation on the physicochemical property of the samples. The second stage of degradation, biotic, consisted of testing interaction between the fungus L. edodes and PET. The treatments used were grown in petri dishes, cultivation in tubes, the semisolid fermentation axenic culture and maintened for different periods of time. The following variables by the gravimetric method gave a weight loss percentage, then the samples were subjected to light microscopy analysis, thermogravimetric analysis, TG/DTG and DSC, and the axenic culture was determined traction mechanical. The results indicate that UV irradiation significantly modifies the properties of PET, a fact that influences the stability and biodegradability. The percentage of average mass loss, obtained in different trials, regardless of the type and the time periods of the treatment were of 0,44% for PET 0h without irradiation the lowest recorded value, 1,28% for PET 24, the highest value recorded and also 1.07% for PET 48h and 0.95% for PET 96h, different UV irradiation phases. Through the photomicrographs, we observed degradation of the material, with the presence of presence of excavations and failures, but it was also observed that the fungus can strongly adhere to the polymer matrix, and procedure for removal was not be affective, a facts that leaves fungus remains inside the PET. Oscilations in thermal and mechanical properties of PET could be observed, another indication that the fungus L. edodes has potential for application in biodegradation process, and UV irradiation acts favorably to this process, finally are made suggestions aimed at improving biodegradation results and more specific knowledge of its processes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O politereftalato de etileno (PET) é um termoplástico da família dos poliésteres com ampla utilização pela indústria de bebidas carbonatadas, este material, quando descartado no ambiente inadequadamente, como outros resíduos sólidos, torna-se um passivo ambiental, pois, pode ocasionar a poluição dos ambientes, bem como a proliferação de vetores de doenças, entre outros. No que tange ao avanço de pesquisas em buscas alternativas para a minimização de impactos ambientais provenientes do descarte de materiais poliméricos, surgem como alternativas, a investigação de processos fotodegradativos e biológicos que visam a degradação destes materiais. Os processos de fotodegradação incluem a radiação ultravioleta, uma luz de alta energia capaz de provocar modificações na estrutura polimérica que acarreta a degradação/desestabilização do material. Ainda, a utilização de fungos basidiomicetos, responsáveis pela degradação de compostos naturais com grandes cadeias carbônicas, aplicada a decomposição de materiais poliméricos é considerada uma alternativa promissora. O Lentinula edodes, popularmente conhecido como shiitake é um fungo de grande interesse comercial, além de ser comestível, além de ser comestível, produz grandes quantidades de hidrolases e oxidases durante a conversão de resíduos lignocelulósicos. Neste estudo, foram utilizadas garrafas de PET virgem cristal, pré-consumo, como substrato para o crescimento do fungo L.edodes. Os ensaios procederam em duas fases, abiótica e biótica. Na fase de degradação abiótica, os espécimes de PET recortados da faixa central da garrafa, foram submetidos a radiação ultravioleta, em uma câmara irradiação UV acelerada. Os períodos de tempoforam 0h/sem irradiação, 24 horas, 48 horas, e 96 horas, ininterruptos. Os quatro grupos (0hh, 24 h, 48h, e 96h) foram caracterizadas por análises termogravimétricas (TG), Análise de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (0h e 96H) e Ensaio de Tração Mecânica (ASTM-D638- 10), para analisar o efeito dessa radiação nas propriedade físico químicas das amostras . A segunda fase de degradação, biótica, consistiu na realização de ensaios de interação variáveis entre fungo L.edodes e o PET. Foram empregados como tratamentos o cultivo em placas petri, o cultivo em tubos de ensaio, a fermentação semissólida e o cultivo axênico, mantidos por diferentes períodos de tempo. Como variáveis resposta, por meio do método gravimétrico , obteve-se o percentual da perda de massa e, posteriormente, as amostras foram submetidas a análise de microscopia óptica, análises termogravimétricas, TG/DTG e DSC, e para o cultivo axênico foi determinada a tração mecânica. Os resultados indicam que a irradiação UV altera significativamente as propriedades do PET, fato que influencia na estabilidade e na sua biodegrabilidade. O percentual de perda de massa médio, obtido nos diferentes ensaios, sem considerar o tipo e os períodos de tempo dos tratamentos, foram de 0,44% para PET 0h, sem irradiação o menor valor registrado, 1,28% para o PET 24h, o maior valor registrado, e ainda, 1,07% para o PET 48h e 0,95% para o PET 96h, para as diferentes fases de irradiação UV. Através das microfotografias, foi possível observar a deterioração do material, com a presença de escavações e falhas, mas também foi possível observar que o fundo pode se aderir fortemente à matriz polimérica, e o procedimento utilizado para a remoção não ser eficiente, fato que deixa vestígios do fungo no interior do PET. Oscilações nas propriedades térmicas e mecânicas do PET. Também puderam ser observadas, outro indicativo de que o fungo L. edodes tem potencial para a aplicação em processo de biodegradação, e a irradiação UV age de forma favorável a esse processo, por fim são feitas sugestões que visam a melhoria dos resultados de biodegradação e o conhecimento mais específico de seus processos. / The polyethylene terephthalate (PET) is a thermoplastic polyester with widespread use of the carbonated beverage industry. This material, when disposed of improperly in the environment like other solid waste becomes an environment burden. It may cause pollution environmments. As well as the proliferation of disease vectors, among others. With respect to the advancement of research in search of alternatives to minimize environmental impacts from the disposal of polymeric materials, emerge as alternatives, the research photo degradative and biological processes to the degradation of these material. The photodegradation processes include ultraviolet radiation, a high energy light which can cause changes include ultraviolet radiation, a high energy light which, can cause change in the polymer structure which causes degradation/destabilization of the material. Furthermore, the use of Basidiomycete fungi responsible for the degradation of natural compounds with large carbon chains applied to decomposition of polymeric material is considered a promising alternative. The Lentinula edodes , popularly known as shiitake is a great commercial interest fungus, in addition to being edible, produces large quantity of hydrolase and oxidade for the conversion of lignocellulosic wastes, in this study, we used PET bottles crystal virgin, pre-consumer, as a substrate for the growth of the fungus L. edodes. The tests proceeded in two stages, abiotica and biotic. In abiotic degradation , phase PET specimens cult from the central strip of the bottle were subjected to ultraviolet radiation in a chamber accelerated UV irradiation. The time periodos were 0h/ without irradiation, 24 hours, 48 hours and 96 hours uninterrupted. The 4groups (0h, 24h, 48h, 96h and) were characterized by thermogravimetric analysis (TG), Analysis of Diferential Scanning Calorimetry (DSC), Infrared Spectroscopy Fourier Transform (0h and 96h) and Mechanical Tensile test (ASTM-D638-10), to analyse the effect of radiation on the physicochemical property of the samples. The second stage of degradation, biotic, consisted of testing interaction between the fungus L. edodes and PET. The treatments used were grown in petri dishes, cultivation in tubes, the semisolid fermentation axenic culture and maintened for different periods of time. The following variables by the gravimetric method gave a weight loss percentage, then the samples were subjected to light microscopy analysis, thermogravimetric analysis, TG/DTG and DSC, and the axenic culture was determined traction mechanical. The results indicate that UV irradiation significantly modifies the properties of PET, a fact that influences the stability and biodegradability. The percentage of average mass loss, obtained in different trials, regardless of the type and the time periods of the treatment were of 0,44% for PET 0h without irradiation the lowest recorded value, 1,28% for PET 24, the highest value recorded and also 1.07% for PET 48h and 0.95% for PET 96h, different UV irradiation phases. Through the photomicrographs, we observed degradation of the material, with the presence of presence of excavations and failures, but it was also observed that the fungus can strongly adhere to the polymer matrix, and procedure for removal was not be affective, a facts that leaves fungus remains inside the PET. Oscilations in thermal and mechanical properties of PET could be observed, another indication that the fungus L. edodes has potential for application in biodegradation process, and UV irradiation acts favorably to this process, finally are made suggestions aimed at improving biodegradation results and more specific knowledge of its processes.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000418870-Texto+Completo-0.pdf: 876464 bytes, checksum: a077367c9f6644c00361b5edeb2c3c8b (MD5) Previous issue date: 2009 / Thermoplastic polyesters comes featuring a significant increase in areas such as automotive, plastic engineering, electronic, adhesives, etc. This growth results from is consequence of the combination of their positive properties like thermal resistance, chemical resistance, processability, moldability, crystallization speed among others. The objective of this study is the synthesis and characterization of polyesters formulated different sources of terephthalic acid (DMT and PET) as well as different compositions of diols (hexanediol and butanediol). The polyesters obtained were characterized by according their viscosity, molecular weight, mechanical and thermal properties and adhesiveness. They were compared to a commercial polyester which has been used as hot melt adhesive. The using of DMT and PET showed good efficiency as starting reagents for obtaining polyester with high molecular mass (MW = 46450 g/mol and Mn = 24230 g/mol) comparable with the commercial polyester (Mw= 51000 g/mol e Mn= 15350g/mol). The introduction of PET in the synthesis of polyesters leads to significant reduction in process time, at 12 hours going for about 5 hours. The use of hexanediol, butanediol or mixtures thereof produced of polyesters with quite different viscosities, thermal and mechanical properties. Experiments made with butanediol exhibit thermal behavior similar to the commercial polyester (Tm 178 and 172° C, respectively) and polyesters based on hexanediol have mechanical properties (stress x strain) similar to standard polyester. A higher percentage of hexanediol in the polyester composition produces a polymer with lower melt temperatures and glass transition and higher percentage of deformation. / Os poliésteres termoplásticos vêm apresentando um crescimento significativo nas áreas automotiva, plásticos de engenharia, eletro-eletrônico, adesivos, etc. Este crescimento vem de encontro com as propriedades que estes materiais apresentam como resistência térmica, resistência química, rigidez, processabilidade, moldabilidade, velocidade de cristalização entre outras. Este estudo tem como objetivo a síntese e caracterização de poliésteres utilizando diferentes fontes de ácido tereftálico (DMT e PET) e com diferentes composições de dióis (hexanodiol e butanodiol). Os poliésteres sintetizados foram caracterizados quanto a sua viscosidade, massa molecular, propriedades térmicas e mecânicas e com relação as suas características de adesividade, sendo comparados com um poliéster comercial utilizado como adesivo termofundível. O reagentes de partida DMT e PET mostraram-se eficientes para a obtenção de poliésteres com alta massa molecular (Mw= 46450 g/mol e Mn= 24230 g/mol) comparáveis com a do poliéster comercial (Mw= 51000 g/mol e Mn= 15350g/mol). A introdução do PET na síntese de poliésteres diminuiu significativamente o tempo de reação que inicialmente era de 12 horas passando para aproximadamente 5 horas. O uso de hexanodiol, butanodiol ou misturas destes na síntese produziram poliésteres com viscosidades, propriedades térmicas e mecânicas bem distintas. Os poliésteres obtidos com butanodiol apresentam comportamentos térmicos semelhantes ao poliéster comercial (Tm 178 e 172°C, respectivamente) e poliésteres sintetizados com hexanodiol apresentam propriedades de tensão versus deformações similares ao poliéster comercial. O uso das misturas de butanodiol/hexanodiol mostra que um maior percentual de hexanodiol na composição do poliéster produz um polímero com menor temperatura de fusão e de transição vítrea e com maior percentual de deformação.

Uma forma muito interessante utilizada no reaproveitamento de resíduos derivados celulósicos como a madeira é a sua incorporação a termoplásticos, formando compósitos poliméricos que são normalmente chamados de “madeira plástica”(MP). Como os polímeros olefínicos não possuem interação com os derivados celulósicos, em virtude de suas características apolares, faz-se necessário o uso de agentes interfaciais ou de acoplamento, a fim de melhorar a adesão na interface entre os componentes. Assim, alguns agentes compatibilizantes têm sido utilizados na modificação de fibras vegetais, para aumentar essa adesão interfacial entre o reforço celulósico e a matriz polimérica e com isso melhorar as propriedades do compósito polimérico. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da presença do agente funcionalizante ou compatibilizante (AC) nas propriedades físicas, mecânicas, térmicas, químicas, reológicas e morfológicas da madeira plástica. Os compósitos termoplásticos foram produzidos a partir de plásticos pós-uso (PEAD e PP) e pó de madeira da espécie eucaliptus grandis (EU). Este desenvolvimento foi realizado em várias etapas, porém mantendo constante o teor de pó de EU em 30 % m/m. Na primeira etapa foram testados três agentes compatibilizantes em matriz de PEAD pós-uso a fim de selecionar o melhor AC. Num segundo passo, com o AC que apresentou melhores resultados na primeira etapa, foram formulados novos compósitos utilizando diferentes concentrações de AC, a fim de definir a concentração ótima a ser utilizada de acordo com os resultados de suas propriedades. Selecionado o AC (PEgAM) e teor ótimo (3 % m/m), na terceira etapa foi incorporado um outro polímero (PP pós-consumo), produzindo compósitos através de blendas de PP/PEAD pós-uso com proporções de 80/20 e 50/50 com a fibra vegetal de EU (30%). Os AC’s usados nesta etapa foram o polietileno e o polipropileno graftizados com anidrido maleico (PEgAM e PPgAM). Todos os compósitos foram formulados com 30 % de EU e 3% m/m de AC, sendo processados por extrusão e após moldados por injeção. Resultados da caracterização mecânica mostraram que os compósitos termoplásticos polímero-madeira com AC apresentaram um melhor desempenho mecânico em relação aos compósitos não compatibilizados. Estes resultados puderam ser comprovados também pela análise morfológica, onde se percebeu uma adesão entre as fases nos compósitos compatibilizados. Em relação aos resultados do teste de ângulo de contato com a superfície dos compósitos, este mostrou que a incorporação do AC conduziu a um aumento de energia superficial da matriz polimérica promovendo assim uma melhor interação com a carga vegetal. Entre as propriedades físicas, químicas, térmicas e reológicas, mostrou-se que em geral os compósitos compatibilizados também apresentaram bons resultados em relação aos sem AC, sendo assim viável a utilização de materiais residuais, podendo diminuir o impacto ambiental e agregar valores a esses novos materiais. / A very interesting way used in the reuse of waste cellulose derivatives such as wood is its incorporation into thermoplastics, forming thermoplastics composites usually so-called "wood plastic "(WP). As the olefin polymers have no interaction with cellulose derivatives, owing to its apolar characteristics, it is necessary the use of interfacial or coupling agents in order to improve adhesion at the interface between the components. Thus, some compatibilizing agents have been used in the modification of plant fibers, to enhance the interfacial adhesion between the cellulosic reinforcement and the polymeric matrix and thereby improve the properties of the polymeric composite. In this sense, the objective of this study was to evaluate the presence of the functionalizing agent or compatibilizer (CA) in the physical, mechanical, thermal, chemical, rheological and morphological characteristics of wood plastic. The composites were produced from after use thermoplastic (HDPE and PP) and wood powder of eucalyptus grandis species (EU). This development was carried out in several stages, while maintaining constant the level of EU powder in 30% w/w. In the first stage were tested tree compatibilizing agents an only one matrix type (HDPE) to select the best CA. A second step, with the AC showed better results in the first phase, new composite made using different concentrations of AC in order to define the optimal concentration to be used according to the results of their properties. Selected the CA (HDPEgMA) and your great level (3% w/w), in the third stage was built another polymer (PP post-use), producing composites through blends of PP/HDPE post-use with proportions of 80/20 and 50/50 and with the EU plant fiber. The CA's used in these steps were graft polyethylene and polypropylene with maleic anhydride (HDPEgMA and PPgMA). All composites were formulated with 30% EU and 3% w/w of CA, being extruded and after injection molding. Results showed that the mechanical characterization of wood plastic with CA had a higher mechanical performance compared to no-compatibilized composites. These results could be supported also by morphological analysis, where we noticed a adhesion between the phases in the compatibilized composites. Regarding the results of the test contact angle with the surface of the composites, this showed that the incorporation of CA led to an increase in surface energy of the polymeric matrix promoting a better interaction with the filler plant. Among the physical, chemical, thermal and rheological properties, it was shown that generally compatibilized composites also showed good results compared to those without CA, and thus feasible to use waste materials, can reduce the environmental impact and add value to these new materials.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-10-08T16:01:57Z No. of bitstreams: 1 2014_JorgeRibeiroCunhaSilva.pdf: 4492776 bytes, checksum: d71866642f3496ddb73e5751fa061f50 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2014-10-14T19:50:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JorgeRibeiroCunhaSilva.pdf: 4492776 bytes, checksum: d71866642f3496ddb73e5751fa061f50 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-14T19:50:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JorgeRibeiroCunhaSilva.pdf: 4492776 bytes, checksum: d71866642f3496ddb73e5751fa061f50 (MD5) / Em todo o mundo mais de um bilhão de pessoas convivem com alguma deficiência, muitos necessitam do uso de prótese para suprir a ausência de um membro funcional. Na busca pela utilização de novas tecnologias a prototipagem rápida se apresenta como uma solução viável, pois o fator econômico é fundamental. A partir de um modelo de prótese de mão, disponibilizado na internet, é proposta a construção de um novo modelo, utilizando uma metodologia de impressão em 3D com a utilização de dois plásticos. A avaliação dos materiais se faz necessária para segurança do produto e para isto foram feitos dois ensaios mecânicos, sendo o primeiro um ensaio de fadiga em corpos de prova normatizados, realizado para avaliar as propriedades apenas do produto elástico de dois fornecedores, um nacional e outro importado, pois o plástico rígido não será exposto a carregamento significativo no produto em questão. Como resultado, verificou-se que tanto o nacional quanto o importado atendem as necessidades de carga a que serão submetidos, sendo que de forma descritiva, os corpos nacionais apresentaram uma carga média maior quando comparados ao importado, para o mesmo estiramento. Da mesma forma, os corpos nacionais apresentaram uma queda de carga media menor quando comparados ao importado, para o mesmo estiramento. Um segundo ensaio é proposto para teste em um modelo de dedo impresso, ajustado ao formato de um corpo de prova padronizado, sendo para isso construída uma máquina de ensaio mecânico, adaptada para as condições básicas do funcionamento do dedo, utilizando-se dos valores de referencia para próteses. Neste segundo ensaio, os resultados apresentados para os limites de utilização estabelecidos foram satisfatórios. Verificou-se conclusivamente que, analisando-se o conjunto de ensaios realizados nos corpos de prova e nos dedos impressos, as articulações construídas atendem as necessidades básicas, para a utilização desta tecnologia com segurança para possíveis aplicações em próteses e órteses. ___________________________________________________________________________ ABSTRACT / Worldwide over one billion people live with some kind of disability; many of them require the use of prosthesis to compensate the absence of a functional limb. By seeking the use of new technologies to meet this demand, the rapid prototyping with 3D printer, is presented as a viable solution, since the economic factor is critical. The building of a new prosthesis model is proposed based on a template available on the Internet, using a printing 3D methodology with two types of plastic. A review of the materials becomes necessary for the safety of the product and for this two mechanical tests were made. The first being a fatigue test in standardized specimens, conducted to assess only the elastic materials properties of products of two suppliers, one national and the other imported, because the hard plastic will not be exposed to significant load on the product in question. As a result, it was found that both the national and imported meet the needs of the load that will be submitted, and descriptively, national specimens had a higher average load when compared to the imported ones for the same stretch. Similarly, national specimens fell by less average load when compared to the imported for the same stretch. A second test is proposed to test a model of finger printed, adjusted to the standardized specimen format, a machine of mechanical test was built for this, adapted to the basic conditions for the functioning of the finger, using the reference values for prostheses. In this second test, the results for the preset use limits were satisfactory. It was observed conclusively that, by analyzing the set of trials in the specimens and in printed fingers, constructed joints meet the basic needs for the use of this technology safely for possible applications in prosthetics and orthotics.

Uma forma muito interessante utilizada no reaproveitamento de resíduos derivados celulósicos como a madeira é a sua incorporação a termoplásticos, formando compósitos poliméricos que são normalmente chamados de “madeira plástica”(MP). Como os polímeros olefínicos não possuem interação com os derivados celulósicos, em virtude de suas características apolares, faz-se necessário o uso de agentes interfaciais ou de acoplamento, a fim de melhorar a adesão na interface entre os componentes. Assim, alguns agentes compatibilizantes têm sido utilizados na modificação de fibras vegetais, para aumentar essa adesão interfacial entre o reforço celulósico e a matriz polimérica e com isso melhorar as propriedades do compósito polimérico. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da presença do agente funcionalizante ou compatibilizante (AC) nas propriedades físicas, mecânicas, térmicas, químicas, reológicas e morfológicas da madeira plástica. Os compósitos termoplásticos foram produzidos a partir de plásticos pós-uso (PEAD e PP) e pó de madeira da espécie eucaliptus grandis (EU). Este desenvolvimento foi realizado em várias etapas, porém mantendo constante o teor de pó de EU em 30 % m/m. Na primeira etapa foram testados três agentes compatibilizantes em matriz de PEAD pós-uso a fim de selecionar o melhor AC. Num segundo passo, com o AC que apresentou melhores resultados na primeira etapa, foram formulados novos compósitos utilizando diferentes concentrações de AC, a fim de definir a concentração ótima a ser utilizada de acordo com os resultados de suas propriedades. Selecionado o AC (PEgAM) e teor ótimo (3 % m/m), na terceira etapa foi incorporado um outro polímero (PP pós-consumo), produzindo compósitos através de blendas de PP/PEAD pós-uso com proporções de 80/20 e 50/50 com a fibra vegetal de EU (30%). Os AC’s usados nesta etapa foram o polietileno e o polipropileno graftizados com anidrido maleico (PEgAM e PPgAM). Todos os compósitos foram formulados com 30 % de EU e 3% m/m de AC, sendo processados por extrusão e após moldados por injeção. Resultados da caracterização mecânica mostraram que os compósitos termoplásticos polímero-madeira com AC apresentaram um melhor desempenho mecânico em relação aos compósitos não compatibilizados. Estes resultados puderam ser comprovados também pela análise morfológica, onde se percebeu uma adesão entre as fases nos compósitos compatibilizados. Em relação aos resultados do teste de ângulo de contato com a superfície dos compósitos, este mostrou que a incorporação do AC conduziu a um aumento de energia superficial da matriz polimérica promovendo assim uma melhor interação com a carga vegetal. Entre as propriedades físicas, químicas, térmicas e reológicas, mostrou-se que em geral os compósitos compatibilizados também apresentaram bons resultados em relação aos sem AC, sendo assim viável a utilização de materiais residuais, podendo diminuir o impacto ambiental e agregar valores a esses novos materiais. / A very interesting way used in the reuse of waste cellulose derivatives such as wood is its incorporation into thermoplastics, forming thermoplastics composites usually so-called "wood plastic "(WP). As the olefin polymers have no interaction with cellulose derivatives, owing to its apolar characteristics, it is necessary the use of interfacial or coupling agents in order to improve adhesion at the interface between the components. Thus, some compatibilizing agents have been used in the modification of plant fibers, to enhance the interfacial adhesion between the cellulosic reinforcement and the polymeric matrix and thereby improve the properties of the polymeric composite. In this sense, the objective of this study was to evaluate the presence of the functionalizing agent or compatibilizer (CA) in the physical, mechanical, thermal, chemical, rheological and morphological characteristics of wood plastic. The composites were produced from after use thermoplastic (HDPE and PP) and wood powder of eucalyptus grandis species (EU). This development was carried out in several stages, while maintaining constant the level of EU powder in 30% w/w. In the first stage were tested tree compatibilizing agents an only one matrix type (HDPE) to select the best CA. A second step, with the AC showed better results in the first phase, new composite made using different concentrations of AC in order to define the optimal concentration to be used according to the results of their properties. Selected the CA (HDPEgMA) and your great level (3% w/w), in the third stage was built another polymer (PP post-use), producing composites through blends of PP/HDPE post-use with proportions of 80/20 and 50/50 and with the EU plant fiber. The CA's used in these steps were graft polyethylene and polypropylene with maleic anhydride (HDPEgMA and PPgMA). All composites were formulated with 30% EU and 3% w/w of CA, being extruded and after injection molding. Results showed that the mechanical characterization of wood plastic with CA had a higher mechanical performance compared to no-compatibilized composites. These results could be supported also by morphological analysis, where we noticed a adhesion between the phases in the compatibilized composites. Regarding the results of the test contact angle with the surface of the composites, this showed that the incorporation of CA led to an increase in surface energy of the polymeric matrix promoting a better interaction with the filler plant. Among the physical, chemical, thermal and rheological properties, it was shown that generally compatibilized composites also showed good results compared to those without CA, and thus feasible to use waste materials, can reduce the environmental impact and add value to these new materials.

Materiais poliméricos termoplásticos são largamente utilizados pela população devido a suas propriedades mecânicas e baixo custo. Essas propriedades conferem ao material baixa biodegradabilidade, causando persistência e acúmulo no ambiente. Alternativamente, tem sido proposta a utilização de materiais de maior degradabilidade, entre eles os intrinsecamente biodegradáveis, os hidro-biodegradáveis e os oxi-biodegradáveis. O custo mais elevado destes materiais ocasionou o surgimento no mercado de inúmeros polímeros, supostamente biodegradáveis. Assim, este trabalho teve como objetivo identificar as melhores condições metodológicas para expressar o potencial de biodegradação desses polímeros e avaliar o desempenho daqueles três tipos de materiais poliméricos biodegradáveis, com destaque para os oxi-biodegradáveis, que apresentam propriedades e custo muito próximos aos termoplásticos tradicionais. O trabalho constou da avaliação prévia da metodologia e das condições ótimas para a degradação, sendo posteriormente avaliados quatorze polímeros classificados como biodegradáveis, e, por último, da avaliação de dois polímeros oxibiodegradáveis (polietileno e poliestireno). Verificou-se que o emprego de composto maduro e perlita misturados com o polímero, a 58ºC e a 50% de umidade foram as melhores condições encontradas para os testes respirométricos. Entre os polímeros testados, foi observada a maior mineralização nos polissacarídeos de celulose e amido e nos poliésteres lineares poli(ácido lático), poli(e-caprolactona) e poli(3-hidróxi-butirato). Com mineralização intermediária, destacaram-se os poliésteres alifático-aromáticos poli(butileno-succinato-tereftalato) e poli(butileno-adipato-tereftalato) e sua blenda com amido; poli(álcool vinílico); poli(3-hidróxi-butirato-3-hidróxi-valerato) e a blenda de lignina com fibras vegetais. As mais baixas mineralizações foram observadas, além de um poliuretano, nos polímeros oxi-biodegradáveis polietileno e poliestireno. O polietileno aditivado apresentou mineralização de até 12,5 % em três meses de incubação, ao passo que o poliestireno espumado foi mineralizado em até 5 %. Estas mineralizações foram dependentes das condições prévias de degradação oxidativa e da formulação empregada. Para estes materiais, existem grandes potenciais para melhorar a sua degradação biótica e abiótica. Conclui-se que já existem no mercado polímeros apresentando alta biodegradabilidade, assim como materiais de baixo custo e de propriedades físicas e químicas plenamente satisfatórias, mas de baixa biodegradabilidade. / Thermoplastic polymeric materials are largely used by the population due to their good mechanical properties and low cost. Those properties confer to the material low biodegradability, causing persistence and accumulation in the environment. Alternatively, the use of materials of higher degradability has been proposed, among them the intrinsically biodegradable, the hydro-biodegradable and the oxo-biodegradable polymers. The higher cost of these materials lead to the uprising of many polymers, supposedly, biodegradable. This work had as objective to identify the best methodological conditions to express the biodegradation potential of these polymers and to evaluate the performance of these three types of biodegradable polymeric materials, with distinction to the oxo-biodegradable ones, which present properties and cost close to the traditional thermoplastic materials. The work consisted of the previous evaluation of the methodology and of the optimal conditions for the degradation, followed by the evaluation of fourteen polymers classified as biodegradable, and at last, of the evaluation of two oxo-biodegradable polymers (polyethylene and polystyrene). It was verified that the use of mature compost and perlite mixed with the polymers, at 58ºC and 50% humidity were the best conditions found for the respirometric tests. Among the polymers tested, the largest mineralization was observed in the polysaccharides cellulose and starch and in the aliphatic polyesters poly(e-caprolactone), poly(lactic acid) and poly(3- hydroxy-butyrate). A group showing intermediate mineralization was represented by the aliphatic-aromatic polyesters poly(butylene-succinateterephtalate), and poly(butylene-adipate-terephtalate) and its blend with starch; by poly(vinyl alcohol); by poly(3-hydroxy-butyrate-3-hydroxy-valerate) and by the blend of lignin and vegetal fibers. The lowest mineralization were observed, apart from polyurethane, for oxo-biodegradable polyethylene and foamed polystyrene. The polyethylene with pro-degrading additives presented mineralization of up to 12,5% in three months of incubation, while the polystyrene was mineralized in up to 5%. These mineralizations were dependent on the previous conditions of oxidative degradation and on the formulation used. For these materials, there are great potentials to improve their abiotic and biotic degradability. It is concluded that there are already in the market polymeric materials showing high biodegradability as well as low cost materials with adequate physical and chemical properties, but with slow biodegradation.

A utilização de termoplásticos reforçados em peças técnicas, produzidas pelo processo de injeção, tem crescido, alcançando destaque na indústria de transformação polimérica. No presente estudo, dois diferentes materiais (Lanxess e Technyl) de poliamida (PA 6) reforçados com 30% em massa de fibra de vidro foram experimentados em distintas condições de processamento, como: diferentes métodos de hidratação (Wet Pack e Imersão nas condições, imediata e após 24 horas) e temperatura de molde a 60 °C e a 80 °C na injeção. Buscando definir o melhor desempenho de matéria-prima, e as condições de hidratação que propiciassem maior tenacidade e resistência do componente mecânico na junção de maca, corpos de prova foram produzidos por injeção nas condições citadas. Como caracterização, foram realizados ensaios mecânicos de resistência à tração, resistência à flexão, resistência ao impacto e por análise térmica, Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC). Nesse sentido, com o auxílio de estudo estatístico das comparações múltiplas, via ANOVA-Fisher, concluise que o método de hidratação Wet Pack não é indicado, pois as amostras apresentaram baixa tenacidade. Os ensaios de DSC não apontaram diferenças significativas no grau de cristalinidade das amostras hidratadas nas temperaturas de molde de 60 °C e 80 °C. A análise da tenacidade e os ensaios de resistência à tração e flexão evidenciaram que a melhor condição de hidratação foi por imersão após 24 horas, e a resistência ao impacto apontou a condição de hidratação por imersão imediata como a melhor. Comparativamente, a matériaprima da marca Lanxess mostrou propriedades superiores ao material da marca Technyl no ensaio de resistência ao impacto e tenacidade. Conclui-se então, que foi possível definir as melhores condições de processamento para maximizar a tenacidade do componente junção de macas, indicando o compósito Lanxess injetado na temperatura de molde 80 °C e hidratado por imersão imediata ou após 24 horas com o melhor desempenho. / Bolsa de Desenvolvimento Tecnologia e Inovação / The use reinforced thermoplastics in technical parts, produced by the injection process, has grown, reaching prominence in polymer transformation industry. In this study, two different materials (Lanxess and Technyl) made of polyamide (PA 6) reinforced with 30% by mass of glass fiber were tested in different processing conditions, such as: different methods wetting (Wet Pack and Immersion in the conditions, immediate and after 24 hours) and mold temperature at 60 ° C and 80 ° C in the injection. Aiming to define the best performance of raw material, and hydration conditions that provided greater toughness and strength of the stretcher junction mechanical component, test specimens were produced by injection under the mentioned conditions. As characterization, mechanical tests of tensile strength, flexural strength, impact strength and thermal analysis by Exploratory Differential Calorimetry (DSC), were performed. In this sense, with aid statistical study of multiple comparisons, by ANOVAFisher, it was concluded that the Wet Pack hydration method is not indicated, since the samples presented low tenacity. The DSC assays did not show significant differences in crystallinity degree of the hydrated samples at mold temperatures of 60 ° C and 80 ° C. Tenacity analysis and tensile and flexural strength tests showed that the best hydration condition it were by immersion after 24 hours, and the impact strength indicated the immediate immersion condition as the best. Comparatively, raw material Lanxess brand showed upper properties to the material Technyl brand in impact strength test and toughness. It was possible to conclude the best processing conditions to maximize the stretcher junction component strength, indicating the Lanxess composite injected at mold temperature 80 ° C and hydrated by immediate immersion or after 24 hours as best process.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES

Orientador: Marco-Aurelio De Paoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_PauloAparecidodos_M.pdf: 1844642 bytes, checksum: 28867d508759886e272ceb5e054c9b1e (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O emprego de fibras vegetais para o reforço de resinas plásticas não é novo; contudo, houve preferência pelas fibras de vidro e cargas minerais como materiais de reforço com alto desempenho, devido às fibras vegetais possuírem grande volume ( baixa densidade aparente ), pouca estabilidade térmica e alta absorção de umidade. Na última década, porém, o interesse pelas fibras vegetais aumentou novamente, devido às seguintes vantagens: são provenientes de fontes renováveis; são bio-degradáveis; são recicláveis; representam uma nova fonte de renda para população rural e trazem economia de energia por meio da redução de peso dos componentes. Este trabalho avaliou a utilização da fibra de Curauá, em compósitos com poliamida-6, visando a substituição da fibra de vidro em aplicações automotivas. Inicialmente, foram preparadas amostras em misturador interno empregando-se um planejamento fatorial 4 x 2 com as variáveis: teor de fibra de 0, 20, 30 ou 40 wt % e comprimento de fibra de 0,1 ou 10 mm. As amostras com fibra de Curauá curta e com menor teor de fibra apresentaram melhor balanço de valores de tensão e módulo elástico nos testes de tração realizados. Em seguida, foram obtidas amostras com 20 wt % de fibra curta com tratamento superficial por plasma de N2 ou O2, ou lavadas com solução de NaOH por 30 min ou por 2 h, com o objetivo de aumentar a adesão entre a fibra e a matriz de poliamida-6. Posteriormente, foi realizado o processamento em duas diferentes extrusoras dupla-rosca inter-penetrante co-rotante, das amostras com 20 wt % de fibra de Curauá curta ou longa; com ou sem tratamento. Também foi estudado o efeito da ausência de secagem dos componentes antes da extrusão. Em corpos de prova injetados com essas amostras foram feitos ensaios de tração, flexão, impacto, temperatura de deflexão térmica, absorção de umidade, contração de moldagem, densidade e envelhecimento em estufa. Concluiu-se que: é possível preparar um compósito de poliamida-6 com 20 wt % de fibra de Curauá, desde que seja usado o equipamento adequado; a não secagem dos componentes antes da extrusão não afeta as propriedades mecânicas do compósito e até favorece a adesão fibra/matriz; o tratamento superficial das fibras com solução de NaOH é mais efetivo que por plasma de N2. As propriedades de tração e flexão deste compósito são melhores que as da poliamida-6 pura; porém, inferiores às da reforçada com fibra de vidro. Entretanto, sua menor densidade e sua resistência ao impacto e deflexão térmica comparáveis às da poliamida-6 reforçada com fibra de vidro, podem viabilizar a substituição desta em aplicações específicas / Abstract: The utilization of vegetal fibers as reinforcement for plastic resins is not new; nevertheless, there was a preference to use glass fiber and mineral fillers as high performance reinforcements, due to large volume ( low apparent density ), poor thermal stability and high moisture absorption of vegetal fibers. However, over the last decade, the interest for such material has increased again, because of recognized advantages such as: they come from renewable raw material sources; they are biodegradable; recyclable; they bring new jobs for the rural population and enable energy economy through the components weight reduction. This work has evaluated the utilization of Curauá fibers in polyamide-6 composites, aiming at glass fiber replacement in automotive applications. Initially, samples have been prepared in a internal mixer applying a 4 x 2 design of experiment plan with the following variables: fiber content of 0, 20, 30 or 40 wt % and fiber length of 0.1 or 10 mm. Samples with smaller content and shorter Curauá fiber have shown best balance among tensile strength and elastic modulus tests. Then, samples with 20 wt % of short fibers have been treated with N2 or O2 plasma, or washed with NaOH solution for 30 min or 2 h, focusing on enhancing adhesion between the fiber and polyamide-6 matrix. After that, samples with 20 wt % of short or long fiber, with or without pre-treatment have been compounded in two different co-rotating inter-meshing twin-screw extruders. The effect of not drying raw materials before compounding was also evaluated. Subsequently, test specimens have been injection molded with those samples and submitted to tensile, flexural, impact, heat deflection temperature, moisture absorption, mold shrinkage, density and thermal aging tests. In conclusion, it is possible to prepare polyamide-6 with 20 wt % of Curauá composite, when an appropriate compounding equipment is used. Raw materials without drying before compounding have not affected composite¿s mechanical properties and indeed have improved fiber / matrix interfacial adhesion. Surface treatment with NaOH proved to be more effective than N2 plasma. Tensile and flexural properties of this composite are better than unfilled polyamide-6; but lower than glass fiber reinforced polyamide-6. However, its impact resistance and heat deflection temperature similar to the glass fiber reinforced polyamide-6 and its lower density, can enable it to replace this latter in specific non-critical applications / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química