Termoplásticos reforçados com fibra vegetal têm atraído a atenção de pesquisadores devido especialmente a sua vantagem relacionada à reciclabilidade. A baixa resistência ao impacto, especialmente em baixas temperaturas, limita as aplicações de alguns termoplásticos, como o polipropileno (PP). Para minimizar esta dificuldade, modificadores de impacto são utilizados, entre eles o terpolímero de etileno-propilenodieno (EPDM). Estes materiais podem ser aplicados em diversos setores, desde o automotivo e de embalagens até a construção civil. As fibras vegetais têm muitas vantagens por serem de fonte renovável, biodegradável, de baixo custo, e de baixo peso, com um desempenho mecânico satisfatório. O presente trabalho teve como objetivo produzir termoplásticos elastoméricos de blendas de PP e EPDM reforçados com fibras de sisal, tratadas ou não com solução de NaOH, e avaliar as características físicas, mecânicas, termo-mecânicas e morfológicas destes materiais tricomponente. Os resultados indicaram que o índice de fluidez diminui em maiores teores de fibras, pois as fibras dificultam o escoamento aumentando a viscosidade. A inclusão da fibra provocou em geral um aumento no módulo de elasticidade e na resistência, especialmente em flexão, atuando como um agente de reforço. O aumento do teor de fibra provocou o aumento da absorção de água com valores mais significativos em maiores tempos de imersão. Através da morfologia pode-se observar vazios na superfície de fratura correspondentes às fibras que foram facilmente destacadas (pullout) no ensaio de impacto, especialmente para fibras não tratadas. / Thermoplastics reinforced with vegetal fibers have attracted much attention from researchers due to their advantages, especially regarding recyclability. However, the poor impact strength, particularly at low temperatures limits the application of some thermoplastics, such as polypropylene (PP). In order to minimize this deficiency, impact modifiers are used, among them the terpolymer of ethylene-propylene-diene (EPDM). These materials can be applied in several sectors, from automotive and packaging to construction. The vegetal fibers have many advantages such as renewable origin, biodegradability, low cost, low weight and suitable mechanical performance. The aim of this work was to study thermoplastic elastomeric blends of PP and EPDM reinforced with sisal fibers, either treated with a NaOH solution or not, and to evaluate the physical, mechanical, thermo-mechanical and morphological characteristics of these ternary materials. The results indicated that flow rate decreases at higher fiber content, because the fibers hinder the flow by increasing viscosity. The addition of the fiber, in general, increased elastic modulus and strength, especially under flexure, acting as a reinforcement. The increase in fiber content led to higher water absorption particularly for longer immersion times. Morphological observations of the fracture surface revealed the presence of voids corresponding to fibers that had been decoupled from the matrix (pull-out) during impact testing, especially for non-treated fibers.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:42:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339486.pdf: 5617824 bytes, checksum: 0f8ddf49ac4cb947e8a226791966bf3e (MD5) Previous issue date: 2015 / Devido ao amplo uso de polímeros termoplásticos com função mecânica na indústria, faz-se cada vez mais necessário o desenvolvimento de metodologias robustas para a caracterização de comportamento mecânico destes materiais. O presente trabalho apresenta uma proposta de metodologia de ensaios para caracterização mecânica de termoplásticos, contemplando carregamentos trativo, compressivo uniaxial e compressivo biaxial, em regime de deformações finitas, com deslocamentos monotônicos e cíclicos. Para a implementação experimental da proposta foram projetados e fabricados três novos dispositivos de fixação e posicionamento da amostra para estes ensaios. Foi projetado também, um novo conceito de transdutor de deslocamento biaxial para corpos de prova de pequenas dimensões, capaz de medir simultaneamente as deformações longitudinal e transversal do corpo de prova. Nos ensaios experimentais a curva tensão-deformação verdadeira foi obtida utilizando-se a técnica de correlação de imagens digitais (DIC) e transdutores de deslocamento do tipo LVDT. Como estudo de caso foram realizados ensaios de caracterização mecânica do Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (UHMWPE), material utilizado para aplicações médicas nas superfícies de contato articulado de próteses para artroplastia de joelho, quadril e ombro, principalmente. A metodologia proposta possibilitou a obtenção da curva tensão-deformação verdadeira para o material analisado e a determinação dos parâmetros associados. Foram detectadas diferenças no comportamento do material quando testado nas diferentes direções com relação ao sentido da extrusão da barra original. Os dispositivos projetados foram capazes de obter, com homogeneidade, deformações acima de 50% e seus projetos estão autorizados para reprodução. Os desenhos técnicos estão disponíveis nos apêndices deste documento. Os resultados completos dos ensaios realizados podem ser acessados no site deste projeto.<br> / Abstract: Due to the extensive use of thermoplastic polymers with special mechanical characteristics in the industry, the development of robust methods for the characterization of the mechanical behavior of these materials is increasingly important. This master thesis proposes a method for mechanical characterization of thermoplastics, contemplating specimens under tensile, compressive uniaxial and biaxial compression under conditions of finite strains, with monotonic and cyclic loads. For the experimental implementation of the proposal three new fixtures and positioning systems were designed and manufactured. It was also designed a new concept of biaxial displacement transducer for small specimens, capable of simultaneously measuring the longitudinal and transverse strains of the specimen. In experimental trials the true stress-strain curve was obtained using the digital image correlation technique (DIC) and displacement transducers of the LVDT type. At the study case, mechanical characterization tests of Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) were performed. This material is used for medical applications in articulated contact surfaces of prostheses for knee arthroplasty, hips and shoulder, especially. With the proposed methodology it was possible to obtain true stress-strain curve for the analyzed material and the associated parameters. Differences in the behavior of the material when tested in different directions with respect to the direction of extrusion of the original bar were identyfied. The designed devices were able to reach, with homogeneity, over 50% of strain. Their designs are authorized for reproduction and are available in the appendices of this document. The full results of mechanical tests are available on the website of this project.

Termoplásticos reforçados com fibra vegetal têm atraído a atenção de pesquisadores devido especialmente a sua vantagem relacionada à reciclabilidade. A baixa resistência ao impacto, especialmente em baixas temperaturas, limita as aplicações de alguns termoplásticos, como o polipropileno (PP). Para minimizar esta dificuldade, modificadores de impacto são utilizados, entre eles o terpolímero de etileno-propilenodieno (EPDM). Estes materiais podem ser aplicados em diversos setores, desde o automotivo e de embalagens até a construção civil. As fibras vegetais têm muitas vantagens por serem de fonte renovável, biodegradável, de baixo custo, e de baixo peso, com um desempenho mecânico satisfatório. O presente trabalho teve como objetivo produzir termoplásticos elastoméricos de blendas de PP e EPDM reforçados com fibras de sisal, tratadas ou não com solução de NaOH, e avaliar as características físicas, mecânicas, termo-mecânicas e morfológicas destes materiais tricomponente. Os resultados indicaram que o índice de fluidez diminui em maiores teores de fibras, pois as fibras dificultam o escoamento aumentando a viscosidade. A inclusão da fibra provocou em geral um aumento no módulo de elasticidade e na resistência, especialmente em flexão, atuando como um agente de reforço. O aumento do teor de fibra provocou o aumento da absorção de água com valores mais significativos em maiores tempos de imersão. Através da morfologia pode-se observar vazios na superfície de fratura correspondentes às fibras que foram facilmente destacadas (pullout) no ensaio de impacto, especialmente para fibras não tratadas. / Thermoplastics reinforced with vegetal fibers have attracted much attention from researchers due to their advantages, especially regarding recyclability. However, the poor impact strength, particularly at low temperatures limits the application of some thermoplastics, such as polypropylene (PP). In order to minimize this deficiency, impact modifiers are used, among them the terpolymer of ethylene-propylene-diene (EPDM). These materials can be applied in several sectors, from automotive and packaging to construction. The vegetal fibers have many advantages such as renewable origin, biodegradability, low cost, low weight and suitable mechanical performance. The aim of this work was to study thermoplastic elastomeric blends of PP and EPDM reinforced with sisal fibers, either treated with a NaOH solution or not, and to evaluate the physical, mechanical, thermo-mechanical and morphological characteristics of these ternary materials. The results indicated that flow rate decreases at higher fiber content, because the fibers hinder the flow by increasing viscosity. The addition of the fiber, in general, increased elastic modulus and strength, especially under flexure, acting as a reinforcement. The increase in fiber content led to higher water absorption particularly for longer immersion times. Morphological observations of the fracture surface revealed the presence of voids corresponding to fibers that had been decoupled from the matrix (pull-out) during impact testing, especially for non-treated fibers.

Os resultados obtidos contribuíram também para ratificar a modelagem termodinâmica do estado de não-equilíbrio dos materiais poliméricos, desenvolvido por Samios, D. e colaboradores.

Esta dissertação tem por objetivo contribuir à compreensão dos mecanismos e efeitos de dissipação de energia em estruturas mediante a utilização de materiais viscoelásticos. São obtidas experimentalmente as propriedades destes polímeros termoplásticos enfatizando seu uso como meio de redução das amplitudes de vibrações em estruturas submetidas a ações dinâmicas. Inicialmente, apresenta-se uma breve resenha histórica sobre o uso de materiais viscoelásticos com finalidade de amortecimento estrutural. São descritos modelos reológicos referentes ao comportamento mecânico, químico e térmico e também modelos matemáticos relacionados ao fenômeno do amortecimento necessários para o desenvolvimento do projeto dos amortecedores. A seguir, descreve-se detalhadamente o projeto, construção e análise de dissipadores de energia confeccionados com polímeros termoplásticos, mediante aplicações de carregamentos harmônicos cíclicos, é análisado seu comportamento. Finalmente, faz-se uma análise numérica da influência da incorporação de dissipadores numa estrutura real com problemas de vibrações excessivas. Conclusões sobre a aplicação deste tipo de amortecedor em estruturas em geral são apresentadas.

Esta dissertação tem por objetivo contribuir à compreensão dos mecanismos e efeitos de dissipação de energia em estruturas mediante a utilização de materiais viscoelásticos. São obtidas experimentalmente as propriedades destes polímeros termoplásticos enfatizando seu uso como meio de redução das amplitudes de vibrações em estruturas submetidas a ações dinâmicas. Inicialmente, apresenta-se uma breve resenha histórica sobre o uso de materiais viscoelásticos com finalidade de amortecimento estrutural. São descritos modelos reológicos referentes ao comportamento mecânico, químico e térmico e também modelos matemáticos relacionados ao fenômeno do amortecimento necessários para o desenvolvimento do projeto dos amortecedores. A seguir, descreve-se detalhadamente o projeto, construção e análise de dissipadores de energia confeccionados com polímeros termoplásticos, mediante aplicações de carregamentos harmônicos cíclicos, é análisado seu comportamento. Finalmente, faz-se uma análise numérica da influência da incorporação de dissipadores numa estrutura real com problemas de vibrações excessivas. Conclusões sobre a aplicação deste tipo de amortecedor em estruturas em geral são apresentadas.

Termoplásticos reforçados com fibra vegetal têm atraído a atenção de pesquisadores devido especialmente a sua vantagem relacionada à reciclabilidade. A baixa resistência ao impacto, especialmente em baixas temperaturas, limita as aplicações de alguns termoplásticos, como o polipropileno (PP). Para minimizar esta dificuldade, modificadores de impacto são utilizados, entre eles o terpolímero de etileno-propilenodieno (EPDM). Estes materiais podem ser aplicados em diversos setores, desde o automotivo e de embalagens até a construção civil. As fibras vegetais têm muitas vantagens por serem de fonte renovável, biodegradável, de baixo custo, e de baixo peso, com um desempenho mecânico satisfatório. O presente trabalho teve como objetivo produzir termoplásticos elastoméricos de blendas de PP e EPDM reforçados com fibras de sisal, tratadas ou não com solução de NaOH, e avaliar as características físicas, mecânicas, termo-mecânicas e morfológicas destes materiais tricomponente. Os resultados indicaram que o índice de fluidez diminui em maiores teores de fibras, pois as fibras dificultam o escoamento aumentando a viscosidade. A inclusão da fibra provocou em geral um aumento no módulo de elasticidade e na resistência, especialmente em flexão, atuando como um agente de reforço. O aumento do teor de fibra provocou o aumento da absorção de água com valores mais significativos em maiores tempos de imersão. Através da morfologia pode-se observar vazios na superfície de fratura correspondentes às fibras que foram facilmente destacadas (pullout) no ensaio de impacto, especialmente para fibras não tratadas. / Thermoplastics reinforced with vegetal fibers have attracted much attention from researchers due to their advantages, especially regarding recyclability. However, the poor impact strength, particularly at low temperatures limits the application of some thermoplastics, such as polypropylene (PP). In order to minimize this deficiency, impact modifiers are used, among them the terpolymer of ethylene-propylene-diene (EPDM). These materials can be applied in several sectors, from automotive and packaging to construction. The vegetal fibers have many advantages such as renewable origin, biodegradability, low cost, low weight and suitable mechanical performance. The aim of this work was to study thermoplastic elastomeric blends of PP and EPDM reinforced with sisal fibers, either treated with a NaOH solution or not, and to evaluate the physical, mechanical, thermo-mechanical and morphological characteristics of these ternary materials. The results indicated that flow rate decreases at higher fiber content, because the fibers hinder the flow by increasing viscosity. The addition of the fiber, in general, increased elastic modulus and strength, especially under flexure, acting as a reinforcement. The increase in fiber content led to higher water absorption particularly for longer immersion times. Morphological observations of the fracture surface revealed the presence of voids corresponding to fibers that had been decoupled from the matrix (pull-out) during impact testing, especially for non-treated fibers.

Os resultados obtidos contribuíram também para ratificar a modelagem termodinâmica do estado de não-equilíbrio dos materiais poliméricos, desenvolvido por Samios, D. e colaboradores.

Orientadores: Lucia H. Innocentini Mei, Jose A. Marcondes Agnelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T22:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_DervaldosSantos_D.pdf: 7507225 bytes, checksum: 784ddecb5ec0c23a241d27677917dee0 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Tem sido crescente o número das aplicações dos termoplásticos em ambientes externos, onde eles são expostos à intempéries, ou seja, à radiação, à temperatura, à poluição, à chuva, ao vento, etc. Estas aplicações tem exigido um sistema de estabilização adequado para estes materiais, porém muitas vezes o desempenho dos produtos confeccionados tem se apresentado abaixo do esperado, acarretando assim um gasto excessivo. Além disso, é notória na literatura a ausência de modelos de correlação entre envelhecimento acelerado e natural, para as condições do Brasil, que permita a previsão do tempo de vida médio dos produtos submetidos à intempéries. A importância desta estimativa de tempo de vida é grande, uma vez que se conhecendo o tempo de vida que um produto terá é possível uma substituição planejada do produto, de maneira que não ocorra perda de receita bem como falha no serviço prestado...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The applieation of thermoplastic materiaIsin outdoors have been inereasing in the last years. In this case, these materials are exposed to several weathering factors like radiation, temperature, pollution, rain, wind, ete. For that reason it is neeessary to find out adequate stabilization systems which allow a good performance for polymeric products. However, the polymeric materials performance is still far from the expected one carrying on excessive substitution costs. In current literature there is hardly any correlation between accelerated and natural aging, specially for Brazilian's conditions, which will allow the medium life time prediction for polymeric products during weathering. The medium life time measurements are also useful to predict the substitution of these materials, and therefore optimizing costs and maintenance services...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

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