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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Instituto Presbiteriano Mackenzie Fundo Mackenzie de Pesquisa Outros A new generation of graphitic structure nanomaterials such as graphene and its derivatives (graphene oxide - GO and reduced graphene oxide - rGO) has been exponentially studied due to their potential for use in several areas, including biomaterials. The objective of this research is to produce nanoparticles in the form of GO with appropriate characteristics (lateral dimension, number of sheets stacked and oxidation level) for use as a reinforcing filler for a diaphragm made with polycarbonate-urethane (PCU) showing high mechanical performance for use in a ventricular assist device (DAV) pediatric size. Initially two types of GO were produced with different levels of oxidation following a methodology based on the oxidation of graphite via the modified Hummers Method. The characterization of these materials was performed by gravimetric thermal analysis (TGA), x ray diffraction (XRD), Raman and infrared spectroscopy (FTIR), atomic force microscopy (AFM) and x ray photoelectronic spectroscopy (XPS). These materials presented different oxidation levels and they also have different structures in terms of lateral sizes and number of stacked sheets. PCU-GO nanocomposites were produced by mixing in an aprotic solvent when using the two types of GO in concentrations by weight of 0.2%, 0.4%, and 2.0%. Polymeric films were obtained by solvent evaporation, characterized by exploratory differential calorimetry (DSC), dynamic-mechanical analysis (DMA), contact angle measurements, mechanical tensile strength, and transmission electron microscopy (MET). The results obtained by DMA and DSC clearly indicated that the action of GO particles occurs mainly along the rigid segments of the PCU structure, largely due to the polar chemical similarity of these structures. The GO particles oxidized for two hours (GO-II) and inserted in the PCU matrix were better distributed and dispersed (mainly at lower concentrations, 0.2wt%), consequently, better mechanical responses for the PCU-GO-II nanocomposites were obtained when compared to the composites produced with the GO oxidized for 4 hours. This result is a consequence of the lower number of stacked layers and higher degree of oxidation for the GO-II produced which led to a better and larger polymer-particle interaction area. The biological behavior of the nanocomposite when applied to the VAD diaphragm manufacturing was evaluated for cytotoxicity and cell viability, cell proliferation and adhesion. The response time to the pressure pulse and the resistance to fatigue for VAD assembly was also measured. The results suggest that the mechanical performance of the new diaphragms is adequate for their use in ventricular assist devices. Uma nova geração de nano materiais com estrutura grafítica como o grafeno e seus derivados (óxido de grafeno – GO e óxido de grafeno reduzido – rGO) tem sido exponencialmente estudada devido ao seu potencial de uso em diversas áreas, incluindo a área dos biomateriais. O objetivo deste trabalho é produzir nanopartículas na forma de GO com caraterísticas adequadas (dimensão lateral, quantidade de folhas empilhadas e nível de oxidação) para utilização como carga de reforço em um diafragma fabricado com policarbonato-uretano (PCU) apresentando elevado desempenho mecânico para ser utilizado em um dispositivo de assistência ventricular (DAV) pediátrico. Inicialmente foram produzidos dois tipos de GO com níveis de oxidação diferentes seguindo uma metodologia baseada na oxidação do grafite via Método de Hummers modificado. A caracterização desses materiais foi realizada por técnicas de análise termogravimétrica gravimétrica (ATG), difração de raios x (DRX), espectroscopia Raman e no infravermelho (FTIR), microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia de fótons excitados por raios x (XPS). Esses materiais apresentaram níveis de oxidação diferentes, e também possuem estruturas distintas em termos de tamanhos lateral e número de folhas empilhadas. Nanocompósitos PCU-GO foram produzidos por mistura em solvente aprótico utilizando os dois tipos de GO em concentrações em massa de 0,2%, 0,4% e 2,0%. Filmes poliméricos foram obtidos por evaporação do solvente, sendo esses caracterizados por calorimetria diferencial exploratória (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), medidas de ângulo de contato, ensaios mecânicos de tração e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados obtidos por DMA e DSC indicaram claramente que a atuação das partículas de GO ocorre principalmente junto aos segmentos rígidos da estrutura do PCU, devido à similaridade química polar dessas estruturas. As partículas de GO oxidado por duas horas (GO-II) inseridas na matriz de PCU apresentaram-se mais bem distribuídas e dispersas (especialmente em concentrações em massa inferiores, 0,2%), consequentemente, melhores respostas mecânicas para os nanocompósitos PCU-GO-II foram obtidas quando comparadas com os compósitos produzidos com o GO oxidado por 4 horas. Esse resultado é uma consequência do menor número de camadas empilhadas e maior grau de oxidação para o GO-II produzido que conduziu a uma melhor e maior área de interação polímero-partícula. O comportamento biológico do nanocompósito foi avaliado quanto a citotoxicidade e viabilidade celular, proliferação celular e adesão celular. Foram também medidos o tempo de resposta ao pulso de pressão e resistência `a fadiga no conjunto do DAV montado com diafragmas produzidos. Os resultados mostraram-se promissores para a produção de diafragmas com performance mecânica adequada para uso em dispositivos de assistência ventricular. Laboratório de Bioengenharia do Instituto do Coração - INCOR-HCFMUSP

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:30:05Z No. of bitstreams: 1 Joao Paulo Lemos Ferreira.pdf: 10043767 bytes, checksum: 3ad2e371a08a17006c4b7fd4f3093a7b (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:30:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joao Paulo Lemos Ferreira.pdf: 10043767 bytes, checksum: 3ad2e371a08a17006c4b7fd4f3093a7b (MD5) Previous issue date: 2019-07-29 From food, clothing, crafts, to its use in construction and engineering in general, it is remarkable to use bamboo over time and civilizations. Bamboo is a functional material due to its diverse possibilities of use, properties, cost and strong environmental appeal. Brazil, with its vast natural wealth and huge demand for wood products, has bamboo as a great ally in the development of new products that meet the prospects of sustainability. This paper presents an initial methodology for the production of a prototype of a composite of bamboo fibers and thermoset polymer resin. Despite the absence of established norms for this type of composite, the physical and mechanical properties were evaluated according to the norms ABNT NBR 7190; ASTM D143 and ISO 22157-1. The tests demonstrated the great feasibility in the production of this composite in substitution of the traditional high density wood used in structures in Brazil. Desde a alimentação, vestuário, artesanato, até a sua utilização na construção civil e na engenharia de maneira geral, é notável a utilização do bambu ao longo dos tempos nas civilizações. O bambu é um material funcional devido as suas diversas Possibilidades de uso, propriedades, custo e apelo ambiental. O Brasil, com sua vasta riqueza natural e enorme demanda por produtos oriundos da madeira, tem o bambu como grande aliado no desenvolvimento de novos produtos, que atendam as perspectivas da sustentabilidade. Neste estudo é apresentada uma metodologia para a produção de um protótipo de um compósito de fibras de bambu e resina polimérica termorrígida. Apesar da não existência de normas estabelecidas para este tipo de compósito, foram avaliadas as propriedades físicas e mecânicas conforme as normas NBR 7190; ASTM D143 e ISO 22157-1. Os ensaios realizados demonstram a grande viabilidade na produção desse compósito em substituição às madeiras de alta densidade tradicionais usadas em estruturas no Brasil.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:30:00Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JulyanaFerroFragoso.pdf: 2308279 bytes, checksum: 4da0c7bd193c2f4e6831d7acb2d3af62 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:30:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JulyanaFerroFragoso.pdf: 2308279 bytes, checksum: 4da0c7bd193c2f4e6831d7acb2d3af62 (MD5) Previous issue date: 2019-07-11 The problem of polymeric materials disposal has been made worrying due to the high decomposition time of these materials. Recycling of polymers is an important factor, since discarded materials may be returned return to the market in new forms and with different applications. This work aims to evaluate the linear low density metallocene polyethylene (mPELDB) samples crystallization process, submitted to multiple extrusions and exposure to ultraviolet radiation. Two types of mPELBD were used: the conventional one, presenting only short branches and the "easy to process", which has short and long branches. The multiple extrusions process is a known method used to simulate the reprocessing of polymeric materials, evaluating the impact of thermo mechanical degradation on material. Exposure to ultraviolet radiation has the aims to simulate the material exposure to the weather, and thus, to evaluate the decomposition degree of material post consumption. The evaluations were performed through crystallization kinetics study of virgin polyethylene, multiprocessed and exposed to UV radiation. Polyethylene is a material widely used in flexible packaging, where weldability is an considered an important property. The polyethylene solidification in the weld is strongly dependent on crystallization behavior, so the focus of this work was to evaluate the long branches effect on the kinetics of isothermal and nonisothermal crystallization in polyethylene samples treated by capable simulating processes of primary and secondary recycling. This study was performed by Exploratory Differential Calorimetry (DSC). In isothermal crystallization kinetics the samples are subjected to various heating processes, followed by rapid cooling and isotherms of 109°C, 107°C, 105°C and 103°C. These results are analyzed based on Avrami's Theory. In non-isothermal crystallization kinetic the samples are heated at a given temperature, kept for 5 minutes and cooled at rates of 2.5; 5; 7.5 and 10°C/min. The modified Ozawa Theory by the Jeziorny Model and the Mo Theory are used for non-isothermal crystallization kinetics analysis. O problema de descarte de materiais poliméricos tem se tornado preocupante devido ao elevado tempo de decomposição desses materiais. A reciclagem de polímeros é um fator importante, uma vez que materiais descartados podem retornar ao mercado sob novas formas e com diversas aplicações. Este trabalho tem como objetivo avaliar o processo de cristalização de amostras de polietileno metalocênico linear de baixa densidade (mPELDB), submetidos a múltiplas extrusões e exposição à radiação ultravioleta. Foram empregados dois tipos de mPELBD: o convencional, apresentando apenas ramificações curtas e o de fácil processamento , que possui ramificações curtas e longas. O processo de múltiplas extrusões é um método utilizado para simular o reprocessamento de materiais poliméricos, avaliando o impacto da degradação termo mecânica no material. A exposição à radiação ultravioleta tem como objetivo simular a exposição do material às intempéries e, desta forma, avaliar o grau de decomposição do material pós-consumo. As avaliações foram realizadas através do estudo da cinética de cristalização do polietileno virgem, multiprocessado e exposto à radiação UV. O polietileno é um material amplamente empregado em embalagens flexíveis, onde a soldabilidade é considerada uma propriedade importante. A solidificação do polietileno na solda é fortemente dependente do comportamento de cristalização, portanto o enfoque deste trabalho foi avaliar o efeito das ramificações longas na cinética de cristalização, isotérmica e não isotérmica, nas amostras de polietileno tratadas por processos capazes de simular as reciclagens primária e secundária. Este estudo foi realizado por Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC). Na cinética de cristalização isotérmica as amostras são submetidas a diversos processos de aquecimento, seguidos de um rápido resfriamento e isotermas de 109°C, 107°C, 105°C e 103°C. Os resultados são analisados com base na Teoria de Avrami. Na cinética de cristalização não isotérmica as amostras são aquecidas a uma dada temperatura, mantidas por 5 minutos e resfriadas a taxas de 2,5; 5; 7,5 e 10°C/min. A Teoria de Ozawa modificada pelo modelo de Jeziorny e a Teoria de Mo, são utilizadas para análise da cinética de cristalização não isotérmica.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:29:52Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_PriscilaNogueiraLacerda.pdf: 5921898 bytes, checksum: 65298fd3f16c794fb43b8e937e62bafe (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:29:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_PriscilaNogueiraLacerda.pdf: 5921898 bytes, checksum: 65298fd3f16c794fb43b8e937e62bafe (MD5) Previous issue date: 2019-01-31 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The search for synthetic biomaterials for application in bone grafts with characteristics more similar to natural bone has been the subject of studies by many researchers, since these materials with such characteristics impact in a positive way the quality of the population s life. In this context, the main objective of the present work is the development and the characterization of hybrid composites consisting of polypropylene (PP), niobium pentoxide (Nb2O5) and beta-tricalcium phosphate (Ca3O8P2) and the avaliation of the effect of the addition of silver nanoparticles (AgNPs) with antimicrobial characteristics, indicate as a better economic alternative for bone grafts applied to the dental area, is also one of this work s objectives. In order to achieve the proposed objectives, the effect of the incorporation of Nb2O5 and Ca3O8P2 in the PP matrix was investigated through conventional mechanical tests (traction, flexion impact), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC), morphological tests by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and microbiological analysis. In particular, it was performed microbiological tests for the hybrid composites containing AgNPs in order to evaluate the antimicrobial effect played by these particles against the Escherichia coli bacteria. The results, from the thermal analyzes, showed that the incorporation of the filler promoted the increase in the thermal stability and the degree of crystallinity in the final composites produced. The micrographs evidenced the occurrence of adhesion between the filler and the matrix and the formation of small particle agglomerates. Through the XRD analysis the formation of a subtle β phase in the PP was observed using 3.75% (w/w) of particles of Nb2O5 and a more intense β phase with the addition of 11,25% (w/w) of particles of Ca3O8P2. Besides that, the increase in the degree of crystallinity of the matrix by the incorporation of inorganic fillers was evidenced. The mechanical and microbiological analysis showed that the hybrid composites formulated with 3.75% Nb2O5 and 11.25% Ca3O8P2 stood out among the other composites analyzed. These hybrid composites doped with AgNPs showed greater control in the growth of Escherichia coli bacteria. A busca por biomateriais sintéticos com características mais semelhantes ao osso natural para aplicação em enxertos ósseos, vem sendo alvo de pesquisas de inúmeros pesquisadores, uma vez que esses materiais apresentam grande impacto na qualidade de vida da população. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e caracterização de compósitos híbridos constituídos por polipropileno (PP), pentóxido de nióbio (Nb2O5) e beta tri-cálcio-fosfato (Ca3O8P2) e a avaliação o efeito da adição de partículas de nanopartículas de prata (AgNPs) com características antimicrobianas, indicada como uma melhor alternativa econômica para enxertos ósseos aplicados inicialmente à área odontológica. De forma a alcançar os objetivos propostos, o efeito da incorporação do Nb2O5 e Ca3O8P2 na matriz de PP foi investigado através das análises termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória de varredura (DSC), testes morfológicos através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaios mecânicos convencionais (tração, flexão e impacto), análise de difração de raio X (DRX) e análise microbiológica. Em especial, para os compósitos híbridos contendo AgNPs foram realizados ensaios microbiológicos de forma a avaliar o efeito antimicrobiano desempenhado por estas partículas frente às bactérias Escherichia coli. Os resultados, a partir das análises térmica, mostraram que incorporação das cargas promoveu o aumento na estabilidade térmica e no grau de cristalinidade nos compósitos finais produzidos. As micrografias evidenciaram a ocorrência de adesão entre a carga e a matriz e a formação de pequenos aglomerados de partículas. Através da análise de DRX foi observado a formação de uma fase β sútil no PP utilizando 3,75% (m/m) de partículas de Nb2O5 e uma fase β mais intensa com a adição de 11,25% (m/m) de partículas de Ca3O8P2. Além disso, foi evidenciado o aumento no grau de cristalinidade da matriz com a incorporação das cargas inorgânicas. Os ensaios mecânicos e microbiológicos mostraram que os compósitos híbridos formulados com 3,75% Nb2O5 e 11,25%Ca3O8P2 se destacaram entre os demais compósitos analisados. Esses compósitos híbridos aditivados com AgNPs apresentaram maior controle no crescimento das bactérias Escherichia coli.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:29:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_LeonardoLuisEsteves.pdf: 2909961 bytes, checksum: 22b61db26d6487ccf75ca9bd5c584872 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:29:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_LeonardoLuisEsteves.pdf: 2909961 bytes, checksum: 22b61db26d6487ccf75ca9bd5c584872 (MD5) Previous issue date: 2018-09-27 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Polypropylene is one of the most widely used commodity polymers in the world due to its properties of interest such as ease of processing, flexibility, hardness, barrier property and good chemical resistance. Being an olefinic polymer, it presents a great tendency to degradation when exposed to oxidizing atmospheres, ultraviolet light (UV) and by thermal effects, for example, due to successive processing in a recycling application. During its processing it is common to use antioxidants to ensure the quality and applicability of the material throughout its life cycle. Synthetic substances are commonly used to promote the antioxidant effect in polymers, which can have a very high toxicity level and bring environmental impact, and in some cases the use of these additives by legislation is not advisable. From this scenario, we sought to study the effects of vegetable oils of grape seed, Brazil nuts and castor bean oil added to a recycled polypropylene, having as main focus their antioxidant properties. In addition, other properties of interest were analyzed for example, flow index, viscosity, tensile strength, young modulus and its properties as plasticizing agent. In order to investigate the thermal stability of polypropylene containing vegetable oils, thermal analysis techniques such as differential scanning calorimetric (DSC), thermo gravimetric analysis (TGA) and attenuated total reflectance (ATR) technique were used, where the polymer was mixed with and processed consecutively in an extruder eight (8) times to simulate a condition of thermo-oxidative degradation. To verify thermal stability, kinetic models of degradation and crystallization described in the literature and different heating rates were applied in order to determine and compare the activation energies involved in the processes. The results of the thermal analysis and the activation energies obtained for the thermo-oxidative degradation process allow us to conclude that grape oils, Brazil nuts and to a lesser degree castor bean oil, have played a role of potential antioxidant agents for polypropylene. It can be inferred that the vegetable oils used in this dissertation present favorable characteristics for the substitution of synthetic commercial phenolic or amine antioxidants used in industry. O polipropileno é um dos polímeros de commodities mais utilizados no mundo, devido as suas propriedades de interesse como, por exemplo, facilidade de processamento, flexibilidade, dureza, propriedade de barreira e boa resistência química. Por ser um polímero olefínico, apresenta uma grande tendência a degradação quando exposto a atmosferas oxidantes, luz ultravioleta (UV) e por efeitos térmicos, como por exemplo, devido a sucessivos processamentos numa aplicação em reciclagem. Durante o seu beneficiamento é comum que se utilize substâncias antioxidantes para garantir a qualidade e aplicabilidade do material ao longo de seu ciclo de vida. Comumente se utilizam substâncias sintéticas para promover o efeito antioxidante nos polímeros, que podem apresentar um nível de toxidade muito alto e trazer impacto ambiental, sendo em alguns casos desaconselhável a utilização destes aditivos por força da legislação. Diante deste fato, buscou-se estudar os efeitos dos óleos de origem vegetal de uva, castanha do Brasil e de mamona adicionados a um polipropileno reciclado, tendo como foco principal suas propriedades antioxidantes. Além disso, foram analisadas outras propriedades de interesse como por exemplo, índice de fluidez, viscosidade, limite de resistência à tração, módulo de elasticidade e suas propriedades como agente plastificante. Para as investigações da estabilidade térmica do polipropileno contendo os óleos vegetais, foram utilizadas as técnicas de análise térmica como calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA) e a técnica de refletância total atenuada (ATR), onde o polímero foi misturado aos óleos e processado consecutivamente numa extrusora monorosca por 8 (oito) vezes, para simular uma condição de degradação termo-oxidativa. Para verificação da estabilidade térmica foram feitas análises de modelos cinéticos de degradação e cristalização descritos na literatura, aplicando-se diferentes taxas de aquecimento a fim de se determinar e comparar as energias de ativação envolvidas nos processos. Os resultados das análises térmicas e das energias de ativação obtidas para o processo de degradação termo-oxidativa, permitem concluir que os óleos de uva, castanha do Brasil e em menor grau o de mamona, desenvolveram um papel de potenciais agentes antioxidantes para o polipropileno. Podemos inferir desta forma, que os óleos vegetais utilizados nesta dissertação apresentam características favoráveis para substituição dos antioxidantes comerciais sintéticos do tipo fenólico ou amina, utilizados na indústria.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:31:12Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_HugoDeSouzaCaldeira.pdf: 3413423 bytes, checksum: 653c1f60b39308189cb4cb49e511d816 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:31:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_HugoDeSouzaCaldeira.pdf: 3413423 bytes, checksum: 653c1f60b39308189cb4cb49e511d816 (MD5) Previous issue date: 2017-09-01 The sol-gel method is based on the transition from the sol system to the gel system, through reactions in precursor materials, which can be metal alkoxides or inorganic salts. Among the reactions, since getting the sol until reach the gel, hydrolysis, condensation and polymerization are mentioned. This method is widely used because of its versatility and low temperature treatment. The lyophilized powder of CxOy/Al2O3 was obtained by the process of lyophilization of the properly frozen sol. The characterization of the powder was performed through the TG, DTA and DSC thermal analyzes for checking the behavior of the material when subjected to a programmed heating rate. The crystalline structures were evaluated by X-ray diffraction according to the Rietveld method, that do the refinement of the generated peaks making easy the interpretation of the results. Four types of samples were synthetized with different types of composition involving the mixed oxides. A portion of the sol generated by the initial reactions was aged and used for deposition on glass substrates. The deposition was done by the dip coating method, which is a simple and easy method of handling the substrates. The tests to assess the level of wettability of the substrates were done on the coated substrates of the mixed oxides obtained. O método sol-gel se baseia na transição de sistema sol para um sistema gel, através de reações em materiais precursores, que podem ser alcóxidos metálicos ou sais inorgânicos. Entre as reações, desde a obtenção do sol até a obtenção do gel, cita-se a hidrólise, condensação e polimerização. Esse método é muito utilizado devido a versatilidade e tratamento em baixas temperaturas. O pó liofilizado de CexOy/Al2O3 foi obtido pelo congelamento do sol e, posteriormente, o processo de liofilização. A caracterização desse pó foi feita através de análises térmicas de TG, DTG e DSC para a verificação do comportamento do material quando submetido a uma taxa de aquecimento programada. As estruturas cristalinas foram avaliadas por difração de raios X de acordo com o método Rietveld, que faz o refinamento dos picos gerados, facilitando a interpretação dos resultados. Foram sintetizados 4 tipos de amostras com diferentes tipos de composição envolvendo os óxidos mistos. Uma parte do sol gerado pelas reações iniciais, foi envelhecido e utilizado para a deposição em substratos de vidro. A deposição foi feita pelo método dip coating, que é um método simples e de fácil manuseio dos substratos. Os testes para avaliar o nível de molhabilidade da superfície foram feitos nos substratos revestidos dos óxidos mistos obtidos.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:31:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_PhilipeLopesJurgeTardin.pdf: 4301858 bytes, checksum: d6bbaa1d5a6c4074475c9049be9657fb (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:31:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_PhilipeLopesJurgeTardin.pdf: 4301858 bytes, checksum: d6bbaa1d5a6c4074475c9049be9657fb (MD5) Previous issue date: 2017-09-01 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The main purpose of this work is to perform the thermal characterization of standard briquettes produced by the hermetic batching technique and also to perform some analysis to complement the characterization. Of the techniques used we have: analysis of composition by firing, which showed percentages of cellulose / hemicellulose above 90%; lignin analysis, which obtained values below 10% and humidity between 9-17%; infrared analysis, which allowed to identify as main functional groups of the samples the alkanes, alcohols, phenols and aromatics; ash content analysis. which allowed us to calculate and compare the ash percentages of each sample, which were between 2-16%; X-ray spectroscopy analysis, which showed iron oxide in one of the samples and the particle size distribution analysis, which allowed to calculate the average particle size distribution of ash particles between 200 μm and 400 μm with the use of ultrasound. A new briquetting equipment was produced for the correction of some aspects of the briquettes and a thermal analysis of the briquettes produced in this new equipment, called standard briquettes, was also carried out. Values above 10kJ / g were found as calorific value. The results point to the accomplishment of new tests of thermal analysis with calorimetric pump. O presente trabalho tem como finalidade principal realizar a caracterização térmica dos briquetes padronizados produzidos pela técnica de briquetagem por batelada hermética e também fazer algumas análises para complementar a caracterização. Das técnicas utilizadas temos: análise de composição por queima, a qual evidenciou percentuais de celulose/hemicelulose acima dos 90%; análise de lignina, que obteve valores abaixo de 10% e de umidade entre 9-17%; análise por infravermelho, que permitiu identificar como principais grupos funcionais das amostras os alcanos, álcoois, fenóis e aromáticos; análise de teor de cinzas. que permitiu calcular e comparar os percentuais de cinzas de cada amostra, os quais ficaram entre 2-16%; análise de espectroscopia de raios-x, que mostrou óxido de ferro em uma das amostras e a análise de distribuição de tamanho de partículas, que permitiu calcular a média da distribuição de tamanhos das partículas de cinzas das amostras, que ficou entre 200μm e 400μm com a utilização do ultrassom. Foi produzido um novo equipamento de briquetagem para a correção de alguns aspectos dos briquetes e uma análise térmica dos briquetes produzidos nesse novo equipamento, chamado de briquetes padronizados, também foi realizada. Foram encontrados como poder calorífico valores acima dos 10kJ/g. Os resultados apontam para realização de novos testes de análise térmica com bomba calorimétrica.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:31:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_DanielGuidaAndrade.pdf: 2751178 bytes, checksum: 48f6f25ed25214c6cb54359fd4abb169 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_DanielGuidaAndrade.pdf: 2751178 bytes, checksum: 48f6f25ed25214c6cb54359fd4abb169 (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 The use of solid waste in cementitious matrix composites has shown promising results in the last decades, especially for providing a final destination to non-biodegradable materials and for reducing natural aggregates extraction. This paper aims to analyze the feasibility and the influence of poly (ethylene co-vinyl acetate) - EVA - wastes additions on the Portland cement concrete mechanical strength. The EVA wastes were not processed at any time. The EVA waste characterization was carried out using X-Ray Fluorescence (XRF) spectroscopy and Termogravimetric Analysis (TGA) techniques. The EVA waste, that had similar granulometric compositions, was used as part substitutes of fine gravel and two mixtures were made (50% and 100% substitution, in volume). From each mixture, eight cylindrical shaped specimens, according to the NBR 5738 Brazilian Standard, and two rectangular floor plates were prepared. Eight cylindrical specimens were also made with no aggregate substitution in order to be the reference material. Axial compression tests were carried out according to the Brazilian Standard NBR 5739 and tensile strength through diametral compression test according to the NBR 7222, by the age of 28 days for both tests. EVA waste has shown significant amounts of calcium carbonate, a compound that can lead to corrosion of steel reinforcement in concrete. In addition, it could be verified an average vinyl acetate proportion of 28% and thermal stability until 300ºC. Lightweight concrete was produced due to the substitution of fine gravel in both mixtures with specified EVA volumes. For both mixtures it was also noticeable the compression and tensile strength reduction with the EVA volume substitution increase. The highest axial compression strength was observed at the reference material (23,10 MPa), and the lowest strength was observed at the mixture of 100% aggregate substitution (0,98 MPa). The concrete produced from EVA waste substitution is a lightweight concrete with non-structural application. The floor plate shown to be feasible for the dimensions produced. O aproveitamento de resíduos sólidos na produção de compósitos de matriz cimentícia tem mostrado resultados promissores nas últimas décadas, especialmente por oferecer uma destinação para materiais não biodegradáveis e reduzir a extração de agregados naturais. Este trabalho busca analisar a viabilidade e a influência da adição de resíduos de poli(etileno-co-acetato de vinila) - EVA - sobre a resistência mecânica em concreto de cimento Portland. O resíduo de EVA foi utilizado sem processamento. Foi realizada a caracterização por fluorescência de raios X (FRX) e análise termogravimétrica do resíduo de EVA. O resíduo de EVA, que apresentava granulometria similar àquela da brita 0, foi utilizado como substituto de parte dos agregado graúdo do concreto e foram preparados dois traços (50% e 100% de substituição em volume). A partir de cada uma das misturas obtidas foram confeccionados oito corpos-de-prova em formato cilíndrico conforme a norma NBR 5738 e duas placas retangulares de concreto para piso. Foram preparados também corpos-de-prova cilíndricos sem substituição de agregados que serviram como material de referência. Os ensaios de compressão axial foram realizados de acordo com a norma NBR 5739, na idade de 28 dias e neste mesmo período foram realizados os ensaios de tração por compressão diametral de acordo com a norma NBR 7222. O resíduo de EVA apresentou quantidade significativa de carbonato de cálcio, carga que pode provocar corrosão de armadura em estruturas de concreto armado. Também constatou-se que o resíduo de EVA apresenta teor de acetato de vinila de 28% e estabilidade térmica até a temperatura de 300ºC. A substituição de agregado graúdo por resíduo de EVA nas proporções volumétricas usadas permitiu a produção de concreto leve. Para os dois traços experimentais obtidos pode-se notar uma redução da resistência à compressão axial e à tração com o aumento da fração volumétrica de substituição de agregados. O maior valor de resistência à compressão axial foi apresentado pelo traço de referência (23,10 MPa), e o menor valor foi apresentado pelo traço com 100 % de substituição de agregados por resíduos de EVA (0,98 MPa). O concreto obtido da substituição do resíduo leve foi um concreto leve, porém sem função estrutural. Sua utilização na placa para piso demonstrou ser viável nas dimensões utilizadas.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-09-13T17:51:18Z No. of bitstreams: 1 875268.pdf: 1960505 bytes, checksum: a16b8ac898247584f57f8b1860c00c20 (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-13T17:51:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 875268.pdf: 1960505 bytes, checksum: a16b8ac898247584f57f8b1860c00c20 (MD5) Previous issue date: 2017-03 O PVDF é um polímero de engenharia com ampla versatilidade, sendo utilizado nas indústrias química, mecânica, eletrônica, petrolífera, etc. Nesta última em especial, a quantidade de resíduo deste polímero gerado para a fabricação de dutos flexíveis é significativamente alta. O PVDF tem sido bastante estudado por apresentar quatro fases cristalinas com características distintas, sendo a fase beta (β) de grande interesse científico e tecnológico por apresentar propriedades piezo e piroelétricas. Visando contribuir para a sustentabilidade e conferir ao resíduo de PVDF uma nova aplicabilidade foram produzidos neste trabalho, compósitos de PVDF na fase apolar alfa (α) carregados com partículas de negro de fumo, polianilina e grafite, com objetivo de aumentar a condutividade elétrica do polímero. Os resultados de DRX e FTIR mostraram que a inserção das diferentes cargas condutoras não induziu a formação de fase β no polímero, entretanto, houve aumento da condutividade elétrica (AC) para os compósitos devido ao alcance do limiar de percolação elétrico. As propriedades térmicas dos compósitos foram avaliadas por TGA e DSC, as propriedades mecânicas por DMA e a morfologia por MEV. Além disso, foi investigado o comportamento reológico, bem como, a capacidade de blindagem de interferência eletromagnética dos compósitos. PVDF is a versatile engineering polymer, and finds applications in different industrial sectors, such as chemical, mechanical, electronic, oil and gas, etc. Especially in the last one, the amount of PVDF residue generated from flexible pipes manufacturing is high. The PVDF has been widely studied due to its four crystalline phases with distinct characteristics, of which the beta phase (β) is of great scientific and technological interest due to its piezo and pyroelectric properties. In this work, in order to contribute to sustainability and give the PVDF residue a new applicability, PVDF based composites were manufactured with the polymer in the non-polar alpha phase (α) loaded with carbon black particles, polyaniline and graphite, added to increase the electrical conductivity of the polymer. The results of XRD and FTIR showed that the insertion of different conductive charges did not induce the formation of β phase in the polymer, however, there was an increase in the electrical conductivity (AC) of the composites since the electrical percolation threshold was achieved. The thermal properties of the composites were evaluated by TGA and DSC, the mechanical properties by DMA and the morphology by SEM. In addition, the rheological behavior and the electromagnetic interference shielding characteristics of the composites were investigated.

A geração de resíduos de construção civil (RCC), no Brasil e no mundo são de grandes proporções. Porém, o seu reaproveitamento não se dá na mesma medida em que são gerados pela construção civil, soma-se a isso, a necessidade de encontrar soluções para o depósito em aterros destes resíduos, a insustentabilidade do consumo de recursos naturais, onde jazidas já apresentam sinais de escassez de agregados. Logo, a utilização da cerâmica vermelha como agregado para concreto traz consigo a consciência de cooperação ambiental e sustentabilidade. Neste cenário, onde a bibliografia ainda se encontra escassa com relação às propriedades de durabilidade do concreto com este tipo de agregado, este trabalho teve como objetivo melhorar e difundir o conhecimento a respeito deste resíduo na construção civil. Para isso, foram produzidas misturas com relação água/cimento de 0.45; 0.55 e 0.65, onde, o agregado miúdo natural foi substituído pelo agregado miúdo cerâmico em 0%, 12,5% e 25%, e cada porcentagem foi submetida às taxas de pré-molhagem de 40%, 60% e 80%. Posteriormente, foi avaliada a durabilidade dos concretos produzidos com agregado miúdo cerâmico (AMC), através de ensaios de absorção por capilaridade, carbonatação, resistividade elétrica e penetração de íons cloretos. Com os resultados obtidos, pode-se concluir que o abatimento foi satisfatório na maioria das misturas, e em relação à durabilidade, de modo geral, todas as misturas com agregado reciclado cerâmico apresentaram maior durabilidade que as de referência, principalmente nas misturas com 25% AMC. As taxas de pré-molhagem mostraram-se eficientes na maioria das misturas, mostrando satisfatória influência nos resultados finais em todos os ensaios realizados. Portanto, conseguiu-se mostrar grande viabilidade da utilização deste resíduo no concreto, melhorando o seu desempenho. The generation of waste from civil construction (WCC) in Brazil and in the world are of great proportions. However, its reuse does not occur in the same proportions that are generated by construction, is added to this, the need to find solutions for the landfilling of these wastes, unsustainable consumption of natural resources, where deposits already present signals aggregate shortage. Therefore, the use of red ceramic as recycled aggregate, reduces costs for the production of concrete, brings awareness of environmental cooperation and sustainability. In this scenario, the literature is still scarce in relation to the concrete durability properties for this kind of aggregate. Thus, this study aimed to improve and disseminate knowledge about these waste in construction. To this end, mixtures were made with water / cement ratio of 0.45; 0.55 and 0.65, where the aggregate has been replaced by natural fine ceramic aggregate in 0%, 12.5% and 25%, each percentage was subjected to pre-wetting rate of 40%, 60% and 80%. Subsequently, the durability of concrete produced with fine ceramic aggregate (FCA) was evaluated through capillary absorption, carbonation, electrical resistivity and chloride ion penetration. With the results obtained it can be concluded that the slump test was satisfactory in most mixtures, with respect to durability, in general, all mixtures with ceramic recycled aggregate had higher durability than the reference, especially in mixtures with 25% AMC. Pre-wetting rates were effective in most mixtures, showing satisfactory influence on the final results in all tests. So it managed to show great feasibility of using this waste in concrete, improving their performance.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:30:34Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_MilenaDinizLessa.pdf: 3253076 bytes, checksum: 2ab24672bc12d6220289893bc1200d6c (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:30:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_MilenaDinizLessa.pdf: 3253076 bytes, checksum: 2ab24672bc12d6220289893bc1200d6c (MD5) Previous issue date: 2015-01-23 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In recent years, the share of polymers in the municipal solid waste has increased significantly. Among all types of polymers found in urban waste, high density polyethylene (HDPE) is emphasized, as are present in large quantities. Recycling of plastics, in this context, appears as an important way to reduce the amount of this material in dumps and landfills. However, it is known that articles produced from recycled materials have inferior properties. Another important point is the knowledge of the structure-property, this knowledge is essential in the application of any material. Thus, the HDPE samples taken from urban waste have been characterized by differential scanning calorimetry (DSC). Using models of modified Avrami and Liu, we observed that depending on the type of load or colorant found, there are important differences in the formation and morphology of the crystals. Nos últimos anos, a presença dos polímeros nos resíduos sólidos urbanos tem aumentado significativamente. Dentre todos os tipos de polímeros encontrados no lixo urbano, o polietileno de alta densidade (PEAD) ganha destaque, pois está presente em grande quantidade. A reciclagem de plásticos, neste âmbito, se configura como uma importante forma de reduzir a quantidade deste material nos lixões e aterros. Entretanto, sabe-se que os artefatos produzidos com material reciclado possuem propriedades inferiores. Outro ponto importante é o conhecimento da relação estrutura-propriedade, este conhecimento é fundamental na aplicação de qualquer material. Sendo assim, foram caracterizadas amostras de PEAD (embalagens pós-consumo) retiradas do lixo urbano através da calorimetria exploratória diferencial (DSC). Utilizando-se os modelos cinéticos de Avrami modificado e Liu, foi possível verificar que dependendo do tipo de carga ou colorante encontrado, há diferenças importantes na formação e morfologia dos cristais.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:30:30Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_NancyIsabelAlvrezAcevedo.pdf: 3025302 bytes, checksum: 7e2fda46987b58c84bf68c599d912b49 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:30:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_NancyIsabelAlvrezAcevedo.pdf: 3025302 bytes, checksum: 7e2fda46987b58c84bf68c599d912b49 (MD5) Previous issue date: 2014-03-18 Brazil is a producer of clay and has large reserves of this natural resource. However, most of its production is sold dried and milled." The development of clays for use as reinforcement in polymer nanocomposites is an option for these raw material producers, who would thus have a product with higher added value . This study aims to evaluate the potential use as nanofiller of two national clays from Taubaté basin, São Paulo, called ALIGRA and SANTA FE. In this experiment, the fractions of particles with average size of less than 0.02 obtained through wet sieving were used. The characterization studies involving granulometric, chemical, mineralogical, morphological, thermal and textural analysis, revealed very similar characteristics in both the clays. Clay fraction (< 2μm) is higher 70%. Chemical composition as the definition of clay and its components show intermediate values between those present by bentonite and kaolinitic clays used here for purposes of comparison. It should be underlined good adsorptive properties. Specific surface area BET (aBET) around of 120 m2/g, this value is higher than showed by many bentonites (74.5 m2/g). They are predominantly mesoporous, the pores predominantly in slit-shape in accordance to the characteristic layered structure of the clays. Low cationic exchange capacities (CEC), 12 meq/100 g. XRD results for samples saturated with ethylene glycol and heated revealed the predominance of illite/smectite, kaolinite and quartz in ALIGRA clay, and illite, kaolinite and quartz in the clay SANTA FE. Work continued with the clay ALIGRA the preparation of organoclay. The organoclay was obtained by ion exchange with the quaternary ammonium salt: cetril trimethyl ammonium chloride, after homogenized in sodium with sodium chloride. FTIR and TGA analyzes indicated that there was integration of organic cations Preliminary tests were performed by preparing mixtures of clays with a polypropylene matrix, and using polypropylene grafted with maleic anhydride as a compatibilizer. Results of tensile tests made in the polypropilene- purified clay compositions have reported some improvements in some tested properties. With polipropilene-organofilized compositions only improved elongation on break. More detailed studies are which would be required. O Brasil é produtor de argilas e conta com grandes reservas deste recurso natural. Porém, grande parte da sua produção é comercializada seca e moída . O desenvolvimento de argilas para seu uso como reforço em nanocompósitos poliméricos constitui uma opção para os produtores desta matéria prima que teriam assim um produto com maior valor agregado. Este trabalho visa avaliar o potencial uso como nanocarga de duas argilas nacionais provenientes da Bacia de Taubaté, São Paulo, denominadas ALIGRA e SANTA FÉ. As frações de tamanho de partícula médio menor de 0,02 mm, obtidas por peneiramento á úmido da argila homogeneizada e seca, foram utilizadas no desenvolvimento do trabalho experimental. Os estudos de caracterização, envolvendo análise granulométrica, química, mineralógica, morfológica, térmica e textural, revelaram características muito semelhantes em ambas às argilas. Fração argila, maior de 70% em massa. Composição química conforme a definição química de uma argila e os teores de seus componentes mostram valores intermédios entre as apresentadas pelas bentonitas e argila caulinítica usadas com fins de comparação. Ressaltamse boas propriedades adsorventes. Área superficial específica BET ao redor de 120 m2/g, valor maior do que o apresentado por muitas bentonitas naturais (74,5 m2/g). Predominantemente mesoporosas, com poros, maiormente em forma de fenda, característicos da estrutura em camadas das argilas. Baixa capacidade de troca catiônica, 12 meq/100g. Difratogramas de raios-X revelaram a predominância do estratificado ilita/esmectita, caulinita e quartzo na argila ALIGRA, e de ilita, caulinita e quartzo na argila SANTA FÉ. Prosseguiu-se com a argila ALIGRA a preparação da argila organofílica. A argila organofílica foi obtida por troca catiônica com o sal quaternário de amônio: cloro cetril trimetil amônio, depois de homogeneizada em sódio com cloreto de sódio. Análises FTIR e TGA indicaram que houve inserção dos cátions orgânicos. Testes preliminares foram feitas, preparando misturas das argilas com matriz de polipropileno e usando como agente compatibilizante polipropileno enxertado com anidrido maleico. Resultados de ensaios de tração reportam algumas melhoras nas propriedades testadas com as composições preparadas com as argilas purificadas. Com as composições com argilas organofílicas somente foi melhorado o alongamento na rotura. Estudos ais aprofundados são recomendados.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:30:28Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JulioCesarDaCostaSaboya.pdf: 1256274 bytes, checksum: e6b4e25f36736de2f6ca45efe64fdafd (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:30:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JulioCesarDaCostaSaboya.pdf: 1256274 bytes, checksum: e6b4e25f36736de2f6ca45efe64fdafd (MD5) Previous issue date: 2014-01-30 The effect of two vegetable oils, linseed oil and peanut oil, in natural rubber (NR) compositions was available. A conventional system was chosen and, after mixture, rheometer parameters (S ℓ, S h, ts1 e t90) were analyzed. Vulcanization kinetics was studied by two kinetic models a simplified model and a model proposed by Coran. Experimental results allow concluding that vegetable oils alone or combined are able to act as activators and together with others ingredients of composition, vulcanizing the rubber. However crosslinking density adequate is only reached when stearic acid is present. Kinetic model of Coran also allowed to study the different steps of vulcanization and to identify that a critical step is the formation of crosslink precursor (A → B). Probably, significant presence of insaturated fatty acids in the chemical composition of the vegetables oils (mainly, oleic and linolenic acids) allow side reactions unexpected, which decrease the final yield of crosslink in the vulcanizates. O efeito de dois óleos vegetais, óleo de linhaça e óleo de amendoim, em composições de borracha natural (NR) foi avaliado. Um sistema de vulcanização convencional foi escolhido e, após a mistura, os parâmetros reométricos (S ℓ, S h, ts1 e t90) foram analisados. A cinética de vulcanização foi estudada através de dois modelos cinéticos um modelo simplificado e o modelo proposto por Coran. Os resultados experimentais permitem concluir que os óleos vegetais sozinhos ou combinados são capazes de atuar como ativadores e, juntamente com os demais ingredientes da composição, de vulcanizar a borracha. No entanto, uma densidade de ligações cruzadas satisfatória só é atingida quando o ácido esteárico está presente. O modelo cinético de Coran permitiu também estudar os diferentes estágios da vulcanização e verificar que a etapa crítica do processo é a formação do precursor de ligações cruzadas (A → B). Provavelmente, a presença significativa de ácidos graxos insaturados na composição dos óleos vegetais (principalmente, os ácidos oléico e linolênico) permita reações laterais não esperadas, o que diminui o rendimento final em ligações cruzadas dos vulcanizados.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:29:47Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marcelo Badini Daflon texto completo.pdf: 5708350 bytes, checksum: c60573defbb8b7e6546192aa10db8f3c (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:29:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marcelo Badini Daflon texto completo.pdf: 5708350 bytes, checksum: c60573defbb8b7e6546192aa10db8f3c (MD5) Previous issue date: 2010-09-08 This project aims to present the study of tensile armor wires usually employed in the transport of oil, gas and hydraulic umbilicals in the petroleum industry. This study was developed as a need for better anchoring of the tensile armor wires in order to guarantee that even after the rupture of the wire within the connector it will not slip causing the fall of the flexible riser. Thus was established the adhesion study of the interface of the tensile armor wires of the flexible risers. After the end of the tests a new procedure for improving mechanical adhesion between the wires and the epoxy resin was studied. After the end of the adhesion tests tensile test was performed on each wire of the tensile armor under its mounting on the end fitting for checking the loading that reaches the hook of the armor wires. The trials performed in the 2.5 end fitting show that the tensile armor wire hooks are of great importance for the structural integrity of the flexible riser, as there is no contact between the resin cone formed within the end fitting and the tensile armor wires area. Este projeto tem o objetivo de apresentar o estudo dos arames da armadura de tração que são empregados no transporte de óleo, gás e umbilicais hidráulicos na indústria petrolífera. Este estudo foi desenvolvido sob a necessidade de melhor ancoragem dos arames da armadura de tração de modo a garantir que, mesmo após a ruptura do arame dentro do conector não haverá o escorregamento do mesmo provocando a queda do duto flexível. Assim sendo, foi estabelecido o estudo de aderência da interface dos arames da armadura de tração dos dutos flexíveis. Com os ensaios concluídos se estudou um novo procedimento para o melhoramento de aderência mecânica dos arames com a resina epóxi. Após os ensaios de aderência e adesão concluídos foi realizado ensaio de tração em cada arame da armadura de tração sob sua montagem no conector de extremidade para verificação de carregamento que chegam nos ganchos dos arames da armadura de tração. Os estudos realizados no conector de extremidade de 2,5 demonstram que os ganchos dos arames da armadura de tração são de grande importância para a integridade estrutural do duto flexível, visto que o cone de resina formado dentro do conector não está em contato com toda a área dos arames das armaduras de tração.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:31:21Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Ney Robson Rohem Texto Completo.pdf: 3604060 bytes, checksum: 3a4c44b1923055a6fa411ea6a680c6c5 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:31:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Ney Robson Rohem Texto Completo.pdf: 3604060 bytes, checksum: 3a4c44b1923055a6fa411ea6a680c6c5 (MD5) Previous issue date: 2010-06-01 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The use of polymer matrix composites to repair and strengthen structures in the oil industry has become a common industry practice. The use of these reinforcements extends from covering surfaces with defects, through wall or not, to structural reinforcement. In the last decade, many studies have been done to develop an alternative approach to the strengthening and repairing of pipelines with composite materials. Recently, in 2006, the ISO system of technical standards presented the document technical support "Petroleum, petrochemical and natural gas industries Composite repairs for pipework Qualification, design, installation, testing and inspection" ISO/PDTS 24817. This study aims to develop a repair system using polymer matrix composite materials for repair and reinforcement of piping and pipelines in accordance with ISO 24817:2006. Procedures where developed for the confection of test specimens for mechanical testing, and application of the repair. The system is intended to repair defects such as thickness loss, gouges, and damage through wall or not. In parallel, an entire infrastructure was built for the conception of a laboratory for the study of composite materials at the Laboratory of Adhesion and Adherence. Here are presented the results of the required mechanical tests, the comparison results with theoretical models, and the hydrostatic testing. O emprego de materiais compósitos de matriz polimérica como reparo e reforço em estruturas nas indústrias do petróleo tem se tornado uma prática industrial comum. O uso destes reforços compreende desde o recobrimento de superfícies com defeitos, passantes ou não, até o reforço estrutural. Na última década, muitos estudos foram feitos para o desenvolvimento de uma metodologia alternativa para reforço e reparo de dutos com materiais compósitos. Recentemente, em 2006, o sistema ISO de normas técnicas apresentou a primeira especificação técnica de "Reparo em Compósitos para dutos das indústrias de Petróleo, Petroquímica e de Gás Natural Qualificação, projeto, instalação, testes e inspeção" ISO/PDTS 24817. O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de reparo, utilizando materiais compósitos de matriz polimérica para o reparo e reforço estrutural de dutos e tubulações industriais, em conformidade com a Norma ISO 24817:2006. Foram desenvolvidos procedimentos para a confecção de corpos de prova destinados a ensaios mecânicos, e para aplicação do sistema de reparo. O sistema de reparo é destinado a defeitos tais como perda de espessura, amassamentos e danos transpassantes. Foi construída, em paralelo, toda a infraestrutura para a montagem de um laboratório destinado ao estudo de materiais compósitos, no Laboratório de Adesão e Aderência. São apresentados resultados de parte dos ensaios mecânicos necessários, comparação dos resultados obtidos com modelos teóricos e testes hidrostáticos.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:31:20Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Andre Dias Burlein BDTD.pdf: 8432504 bytes, checksum: 09fa0e85b68dbfb41f6b671d00af4bbf (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:31:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Andre Dias Burlein BDTD.pdf: 8432504 bytes, checksum: 09fa0e85b68dbfb41f6b671d00af4bbf (MD5) Previous issue date: 2010-02-05 The search for new materials that can replace partially or totally polymers from petroleum has been a challenge for researchers in the field of materials science. Recently, a series of research has been undertaken for the development of biodegradable materials.The introduction of biopolymers or natural additives in the formulation of polyolefins used in the packaging industry, to accelerate the degradation of these materials and to obtain favorable cost / benefit ratio.. Castor cake is a lignocellulosic by-product of biodiesel production. Finding more applications for this material is mandatory in order to make the production chain of biodiesel viable. The aim of this study is to evaluate the effect of the addition of castor cake in the properties of mixtures of low density polyethylene (LDPE) and poly (3 hydroxybutyrate) PHB. The evaluation of biodegradation of the products obtained is one of the specific objectives of this work. To achieve the proposed objectives, mixtures of LDPE, PHB, and castor cake in different concentrations were processed in a co-rotating twin-screw extruder. The processability and the mechanical properties of the materials were evaluated by using standard tests. A statistical modeling of mixtures was used in order to evaluate the effect of the proportion of the blends components on the mechanical properties. An experimental design was performed in order to obtain the best processing conditions. Both methodologies were implemented by using Minitab software. The morphology of the blends was evaluated by scanning electron microscopy. Biodegradation was evaluated in simulated soil for different periods of time through determination of mass loss of samples. The results showed that the addition of PHB and castor oil cake to LDPE promotes the increasing of flexural strength and Young's modulus. The tensile and impact properties became poor with the addition of PHB and castor cake as well. The ternary mixtures with higher content of PHB degradation showed more pronounced biodegradation. Under the experimental conditions studied, there was no degradation of polyethylene and castor oil cake blends. The LDPE/PHB/castor oil cake (70/ 20 / 10 wt %) suffered more intense degradation than the binary blends. This fact suggests that the castor oil cake acts as a catalyzer for the blends degradation. A procura por novos materiais que possam substituir parcial ou totalmente os derivados do petróleo, representa um desafio para os pesquisadores na área de ciências dos materiais. Dentro deste contexto, o desenvolvimento de materiais biodegradáveis surge como uma das opções viáveis. A introdução de biopolímeros ou aditivos naturais nas formulações de poliolefinas, utilizadas na indústria de embalagens, tem sido objeto de estudo de vários trabalhos de pesquisa. Acelerar a degradação desses materiais, de modo que a razão custo/benefício de sua produção seja favorável, é um dos objetivos desses estudos. Tem sido relatado que a adição de polidroxibutirato (PHB) à poliolefinas pode contribuir para acelerar a degradação desses materiais. Neste trabalho, misturas de polietileno (PEBD) e PHB foram preparadas em extrusora de rosca dupla, utilizando como carga, a torta de mamona, subproduto do biodiesel. Há um número muito escasso de trabalhos versando sobre a utilização da torta de mamona como aditivo na indústria de plásticos. Há, entretanto, necessidade de se encontrar maiores aplicações para esse resíduo, de forma a tornar a cadeia produtiva do biodiesel mais viável. A avaliação da biodegradação dos produtos obtidos é um dos objetivos específicos deste trabalho. A processabilidade dos materiais e as propriedades mecânicas foram avaliadas por meio dos ensaios convencionais prescritos pelas normas ASTM.. As metodologias de planejamento de experimentos: planejamento fatorial e modelagem de misturas foram utilizadas, respectivamente, para determinação das melhores condições de processamento e para avaliar o efeito da proporção dos componentes das misturas nas propriedades obtidas. O software Minitab foi usado com esta finalidade. A morfologia das misturas foi avaliada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A biodegradação foi avaliada em solo simulado por diferentes períodos de tempo através de determinações de perda de massa das amostras. Os resultados obtidos demonstraram que a adição do PHB e da mamona ao PEBD levam a obtenção de propriedades superiores de flexão e ao aumento de Módulo de Young. A resistência à tração e as propriedades de impacto do PEBD se deterioraram com a adição do PHB, assim como com a adição da carga. As misturas ternárias com maior teor de PHB apresentaram biodegradação mais acentuada. A mistura com a composição polietileno, poli(3-hidroxibutirato) e torta de mamona ( 70%/20%/10%) sofreu degradação mais acelerada que as misturas binárias. Este fato sugere que a torta de mamona catalisa a degradação dos materiais, fato este que pode ser atribuído à morfologia da mistura ternária.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:31:00Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Newton Alves Maia BDTD.pdf: 6429371 bytes, checksum: b6e97d0f6f046f2b2534dd84efcc7f76 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Newton Alves Maia BDTD.pdf: 6429371 bytes, checksum: b6e97d0f6f046f2b2534dd84efcc7f76 (MD5) Previous issue date: 2010-01-18 During the curing process, i.e. crosslinking process, resins suffer significant and irreversible changes on theirs chemical and physical properties, as the alterations in the compressibility coefficient (the inverse of bulk modulus) and in the viscosity. The changes in these properties along a direction inside of a resin, under a curing process, can be estimated with techniques based on pulse-echo ultrasonic waves. With these techniques is possible to obtain the ultrasonic wave speed and the attenuation imposed on the wave by a resin under curing. Before the cure, resins have speeds of wave propagation between 1600 and 1800 m/s, low attenuation and low viscosity. As the curing process evolves, there is a remarkable increase of viscosity, which causes great attenuations. After that, and until the end of the curing process, the viscosity and the attenuation decrease. After the cure and solidification, the wave speed may reach values up to 2500 m/s. Since the density almost does not vary during the cure, the changes in wave speed can be attributed to changes in the resin s bulk modulus. The pulse-echo method, described in this dissertation, allows the monitoring, in a no invasive way, of the variation of the bulk modulus and the changes in viscosity along a direction of propagation of an ultrasonic wave, during the curing process of an epoxy resin. Durante a cura, ou seja, durante o processo de reticulação, resinas sofrem alterações irreversíveis em suas propriedades químicas e físicas, como, por exemplo, alterações significativas em seu coeficiente de compressibilidade (inverso do módulo de compressão volumétrico) e em sua viscosidade. A variação destas propriedades, ao longo de uma dimensão (direção) no interior de uma resina em processo de cura, pode ser obtida a partir de técnicas ultrassônicas baseadas no princípio pulso-eco, que permite a estimativa da velocidade de propagação e das atenuações das ondas. Antes da cura, as resinas apresentam velocidades de propagação entre 1600 e 1800 m/s, com viscosidade e atenuação pequenas. Durante o processo de cura ocorre um aumento notável da viscosidade, que causa grandes atenuações na onda ultrassônica. Chegando ao final do processo de cura, tanto a atenuação quanto a viscosidade voltam a diminuir. Após a reticulação, a velocidade de propagação pode ser superior a 2500 m/s. Visto que a densidade varia pouco durante a cura, a alteração de velocidade, observada durante a cura, pode ser atribuída às mudanças no módulo de compressão volumétrico da resina. O método pulso-eco descrito nesta dissertação permite monitorar, de forma não invasiva, a variação da viscosidade e a variação do coeficiente de compressibilidade durante o tempo de cura de uma resina epóxi, ao longo da direção de propagação de uma onda ultrassônica.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:30:51Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Alex Calcagno de Sales Santos.pdf: 2011783 bytes, checksum: 5c4b1f481cbf66b36e5f68b15f565cc8 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Alex Calcagno de Sales Santos.pdf: 2011783 bytes, checksum: 5c4b1f481cbf66b36e5f68b15f565cc8 (MD5) Previous issue date: 2009-07-17 With the Industrial Revolution and the adoption of urban and industrial economic model, based on consumption, there was an increased in the generation of wastes, as a result of different human activities. Electroplating is a process that embellishes and mechanically protects metallic parts and it is present in the industries of metalmechanical segment of Nova Friburgo. In this process, two important wastes are generated: one from pre-treatment of metal parts, other from industrial sewage station. In this investigation, these wastes, named RGs, were incorporated in the natural rubber (NR) in partial or total replacement to zinc oxide (ZnO). A possible activator effect of RGs upon vulcanization and properties of natural rubber was investigated. Mixes are prepared in a two-roll mixer using a conventional system (CV). Vulcanization kinetics was studied at 150, 160 and 170°C through of rheometric tests and the determination of parameters such as: scorch time (ts1); optimum cure time (t90); minimum torque (Ml); maximum torque (Mh); constants rates (k); and, activation energies. In relation to mechanical properties, tensile and tear strength were determined. NR compositions with RGs presented a diminution in ts1 values, increase in the constants rates and diminution of activation energies. However, tear strength is maintained in a satisfactory level only in the compositions where ZnO was partially replaced in 25%. Com a Revolução Industrial e a adoção do modelo econômico urbano e industrial, baseado no consumo, ocorreu o aumento da geração de resíduos, frutos das diferentes atividades humanas. A galvanoplastia é um processo que embeleza e protege mecanicamente peças metálicas e está presente nas indústrias do setor metal-mecânico de Nova Friburgo. Neste processo, dois resíduos importantes são gerados: um oriundo do pré-tratamento das peças metálicas e outro das estações de tratamento de efluentes industriais. Neste trabalho, tais resíduos, denominados de (RGs), foram incorporados à borracha natural (NR) em substituição total ou parcial ao óxido de zinco (ZnO). O possível efeito ativador dos RGs sobre a vulcanização e as propriedades da borracha natural foi investigado. As misturas foram realizadas em um misturador de calandras, utilizando-se um sistema convencional (CV). A cinética de vulcanização foi estudada nas temperaturas de 150°C, 160°C e 170°C, através de ensaios reométricos e a determinação de parâmetros tais como: tempo de pré-cura (ts1); tempo ótimo de vulcanização (t90); torques mínimo (Ml) e máximo (Mh); constantes de velocidade; e, energias de ativação. Com relação às propriedades mecânicas, a resistência à tração e a resistência ao rasgamento foram determinadas. As composições de NR contendo RGs apresentaram diminuição do tempo ts1, aumento das constantes de velocidade e diminuição das energias de ativação. No entanto, a resistência ao rasgamento foi mantida em um nível satisfatório apenas nas composições em que o ZnO foi substituído parcialmente em 25%.