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 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 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.

A Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE) foi utilizada para investigar propridades e processos de relaxação de polímeros termorrígidos após a reação de cura. O sistema estudado é baseado no 1,4-butanodiol diglicidil éter (EP), anidrido do ácido cis-1,2-Ciclohexanodicarboxílico (CH) e trietilamina (TEA) em uma ampla faixa de composições, incluindo misturas com excesso de anidrido, formulação estequiométrica e excesso de epóxi. A reação de cura foi realizada a 1200C, por um período de duas horas. As medidas dielétricas foram feitas em uma faixa de freqüências entre 10-1 à 106 Hz. A EIE mostrou ser uma técnica adequada para caracterizar resinas epóxi curadas, pertmitindo o cálculo da resistividade (ρ) e capacitância (σ), as quais variam com a composição. Através da representação da resistividade como função da fração molar de epóxi (xEP) foi possível determinar as composições críticas de gelificação para excesso de anidrido (xc1) e epóxi (xc2) de acordo com a teoria de flory. Para a investigação dos processos de relaxação foram utilizadas as seguintes funções elétricas complexas: permissividade, módulo elétrico, impedância, tanδ e admitância. Picos de relaxação foram observados somente nos diagramas de impedância imaginária (Z”) e módulo elétrico (M”) como função do logaritmo da freqüência. As frequências de relaxação obtidas por Z” e M” são distintas, devido ao fato dessas funções elétricas terem diferentes tempos de relaxação. / The Electric Impedance Spectroscopy (EIS) was utilized to investigate the dielectric properties and relaxation processs of thermostting polymers after cure reaction. The system studied is based on 1,4-butanodiol diglycidyl ether (EP), cis-1,2- cyclohexanedicarboxylic anhydride (CH) and triethylamine (TEA) over wide range compositions, including mixtures with anhydride excess, stoichiometric formulation and epoxy excess. The cure reaction was realized at 1200C, for two hour. The dielectric measurements was done over range frequencies between 10-1 at 106 Hz. The EIS showed be adequated technique to characterize cured epoxy resins, allowing the valuation of resistivity ans capacitance, which changed with composition. The system resistivity presented values between 107 and 109 Ω.cm . Through of the resisivity representation in function of epoxy molar fraction (xEP) was possible to determine the gelation critical composition for anhydride excess (xc1) and epoxy excess (xc2) in agreement with the Flory theory. To investigate the relaxation process were utilized the following complex electric functions: permittivity, electric modulus, impedance, tan δ and admitance. Relaxations peaks were observed only in the imaginary impedance and electric modulus diagrams in function of logarithm of frequency. The relaxation frequences obtained by Z” and M” are distincts because this electric functions have different characteristic relaxation times

A Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE) foi utilizada para investigar propridades e processos de relaxação de polímeros termorrígidos após a reação de cura. O sistema estudado é baseado no 1,4-butanodiol diglicidil éter (EP), anidrido do ácido cis-1,2-Ciclohexanodicarboxílico (CH) e trietilamina (TEA) em uma ampla faixa de composições, incluindo misturas com excesso de anidrido, formulação estequiométrica e excesso de epóxi. A reação de cura foi realizada a 1200C, por um período de duas horas. As medidas dielétricas foram feitas em uma faixa de freqüências entre 10-1 à 106 Hz. A EIE mostrou ser uma técnica adequada para caracterizar resinas epóxi curadas, pertmitindo o cálculo da resistividade (ρ) e capacitância (σ), as quais variam com a composição. Através da representação da resistividade como função da fração molar de epóxi (xEP) foi possível determinar as composições críticas de gelificação para excesso de anidrido (xc1) e epóxi (xc2) de acordo com a teoria de flory. Para a investigação dos processos de relaxação foram utilizadas as seguintes funções elétricas complexas: permissividade, módulo elétrico, impedância, tanδ e admitância. Picos de relaxação foram observados somente nos diagramas de impedância imaginária (Z”) e módulo elétrico (M”) como função do logaritmo da freqüência. As frequências de relaxação obtidas por Z” e M” são distintas, devido ao fato dessas funções elétricas terem diferentes tempos de relaxação. / The Electric Impedance Spectroscopy (EIS) was utilized to investigate the dielectric properties and relaxation processs of thermostting polymers after cure reaction. The system studied is based on 1,4-butanodiol diglycidyl ether (EP), cis-1,2- cyclohexanedicarboxylic anhydride (CH) and triethylamine (TEA) over wide range compositions, including mixtures with anhydride excess, stoichiometric formulation and epoxy excess. The cure reaction was realized at 1200C, for two hour. The dielectric measurements was done over range frequencies between 10-1 at 106 Hz. The EIS showed be adequated technique to characterize cured epoxy resins, allowing the valuation of resistivity ans capacitance, which changed with composition. The system resistivity presented values between 107 and 109 Ω.cm . Through of the resisivity representation in function of epoxy molar fraction (xEP) was possible to determine the gelation critical composition for anhydride excess (xc1) and epoxy excess (xc2) in agreement with the Flory theory. To investigate the relaxation process were utilized the following complex electric functions: permittivity, electric modulus, impedance, tan δ and admitance. Relaxations peaks were observed only in the imaginary impedance and electric modulus diagrams in function of logarithm of frequency. The relaxation frequences obtained by Z” and M” are distincts because this electric functions have different characteristic relaxation times

A Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE) foi utilizada para investigar propridades e processos de relaxação de polímeros termorrígidos após a reação de cura. O sistema estudado é baseado no 1,4-butanodiol diglicidil éter (EP), anidrido do ácido cis-1,2-Ciclohexanodicarboxílico (CH) e trietilamina (TEA) em uma ampla faixa de composições, incluindo misturas com excesso de anidrido, formulação estequiométrica e excesso de epóxi. A reação de cura foi realizada a 1200C, por um período de duas horas. As medidas dielétricas foram feitas em uma faixa de freqüências entre 10-1 à 106 Hz. A EIE mostrou ser uma técnica adequada para caracterizar resinas epóxi curadas, pertmitindo o cálculo da resistividade (ρ) e capacitância (σ), as quais variam com a composição. Através da representação da resistividade como função da fração molar de epóxi (xEP) foi possível determinar as composições críticas de gelificação para excesso de anidrido (xc1) e epóxi (xc2) de acordo com a teoria de flory. Para a investigação dos processos de relaxação foram utilizadas as seguintes funções elétricas complexas: permissividade, módulo elétrico, impedância, tanδ e admitância. Picos de relaxação foram observados somente nos diagramas de impedância imaginária (Z”) e módulo elétrico (M”) como função do logaritmo da freqüência. As frequências de relaxação obtidas por Z” e M” são distintas, devido ao fato dessas funções elétricas terem diferentes tempos de relaxação. / The Electric Impedance Spectroscopy (EIS) was utilized to investigate the dielectric properties and relaxation processs of thermostting polymers after cure reaction. The system studied is based on 1,4-butanodiol diglycidyl ether (EP), cis-1,2- cyclohexanedicarboxylic anhydride (CH) and triethylamine (TEA) over wide range compositions, including mixtures with anhydride excess, stoichiometric formulation and epoxy excess. The cure reaction was realized at 1200C, for two hour. The dielectric measurements was done over range frequencies between 10-1 at 106 Hz. The EIS showed be adequated technique to characterize cured epoxy resins, allowing the valuation of resistivity ans capacitance, which changed with composition. The system resistivity presented values between 107 and 109 Ω.cm . Through of the resisivity representation in function of epoxy molar fraction (xEP) was possible to determine the gelation critical composition for anhydride excess (xc1) and epoxy excess (xc2) in agreement with the Flory theory. To investigate the relaxation process were utilized the following complex electric functions: permittivity, electric modulus, impedance, tan δ and admitance. Relaxations peaks were observed only in the imaginary impedance and electric modulus diagrams in function of logarithm of frequency. The relaxation frequences obtained by Z” and M” are distincts because this electric functions have different characteristic relaxation times

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Resumo: Esta pesquisa visa o processamento de compósitos termorrígidos laminados multifuncionais, via moldagem por compressão a quente, constituídos por fibras de carbono, resina epóxi e mantas de poli(butadieno) (BR) produzidas via processo de eletrofiação. Estas mantas têm como função proporcionar maior tenacidade ao compósito obtido, aumentando sua tolerância ao dano e consequentemente, elevando sua aplicabilidade no setor aeroespacial. Para o desenvolvimento deste trabalho de pesquisa, primeiramente, foram produzidas mantas de poli(butadieno) por eletrofiação. Todas as condições de processamento foram avaliadas nesta etapa do projeto. Posteriormente, estas mantas foram utilizadas para a obtenção de diferentes compósitos com resina epóxi e fibra de carbono, utilizando-se oito distintas configurações, processados via moldagem por compressão a quente. A qualidade dos compósitos fabricados foi avaliada a partir de ensaios de digestão ácida, microscopia, análise dinâmico mecânica (DMA) e inspeção acústica por ultrassom. Com o intuito de se avaliar eventuais ganhos na tenacidade à fratura dos laminados, foram realizados ensaios de excitação por impulso e resistência ao impacto, o qual foi seguido pela técnica de ultrassom. Também foram realizados ensaios de End-Notched Flexure (ENF) pelo modo II de fratura (modo de deslizamento) e ensaios de cisalhamento interlaminar (ILSS) e após os respectivos ensaios, os compósitos também foram avaliados por microscopia. A partir da técnica de eletr... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This research aims the processing of multifunctional laminated thermosetting composites by hot compression molding, consisting of carbon fibers, epoxy resin and polybutadiene (BR) mats produced by electrospinning. These mats can provide greater toughness to the composite obtained, increasing its damage tolerance and consequently increasing its applicability in the aerospace field. For the development of this research, polybutadiene mats were produced by the electrospinning process. All processing conditions were evaluated at this stage of the project. Subsequently, these mats were used to obtain different epoxy resin/ carbon fiber composites with 8 distinct configurations, processed by hot compression molding process. The quality of the manufactured composites was evaluated using acid digestion tests, microscopy, dynamic mechanical analysis (DMA) and acustic inspection by ultrasound. After processing, in order to evaluate possible gains in fracture toughness, these laminates were submitted impulse excitation tests, impact resistance, and after tests the specimens were analyzed by ultrasound. Also, End-Notched Flexure (ENF) testes were performed using mode II fracture (sliding mode) and interlaminar shear tests (ILSS) and after the respective tests, the composites were also evaluated by microscopy. Using the electrospinning technique, it was possible to manufacture polybutadiene microfibers successfully, and use them to process laminated composites consisting of carbon fibers ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor