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Fiberglass/thermoset matrix composite present important properties, such as specific mass and mechanical strength, aiming to replace some engineering materials. However, its mixture of different materials transforms them into an environmental problem, due to the complex recycling process. The highlight is meeting the demands of environmental pressures and for establishing recycling mechanisms, the proposal is to study physical recycling processes, focusing on the microwave-assisted pyrolysis process and also recovering fiberglass. The results were: humidity around 3 wt. %; the average loss of mass around 68 wt. %; the tensile strength is reduced by about 76 % when a composite with recycled fiberglass is laminated, as compared to the use of virgin fiberglass. This work establishing the physical recycling mechanism and route for composite materials, identifying the thermal degradation processes, for thus applying them to other materials, still considered environmental issues, technically and economically making these materials manufacturing processes viable, as well as establishing a recycling route.

O presente artigo se propõe a abordar o uso da impressão tridimensional, como recurso de ensino na aprendizagem ativa. Analisou-se a impressão tridimensional como um mecanismo de apoio na aprendizagem e como pode ser aplicada, como material complementar, produzindo modelos impressos em aulas e, consequentemente, auxiliando no desenvolvimento de modelagem e pensamento crítico, a partir da criação direta dos alunos. Os participantes do estudo foram alunos regulares do curso de engenharia, com ou sem conhecimento prévio em modelagem, e design que tiveram a oportunidade de produzir modelos impressos na aula experimental. A coleta de dados para interpretação de resultados foi feita a partir de um questionário, “Uso de Impressão 3D no Ensino”, entregue para aos professores solicitando que fossem respondidos logo após a aula. O questionário continha perguntas referentes ao modelo, à didática e a visão do professor. Observou-se que, na visão dos professores obteve-se um resultado positivo na compreensão, visualização de modelos e principalmente na aprendizagem.

This work aims to study the influence of cutting parameters (cutting speed, feed rate, cutting depth and tool cutting edge angle) regarding surface roughness and burr formation during the milling of a mixed structure comprised of titanium and carbon fiber (stack). The parameters were varied from maximum to minimum, just as the tool cutting edge angle of the insert, through a full factorial design with 32 trials. The analyses were performed by measuring the surface roughness and burr size along with metallographic analyses through optic microscopy and scanning electron microscopy. The results showed that the surface roughness was higher for carbon fiber and burr size was higher for titanium. There were a number of tests with delamination of the carbon fiber, and the best cutting parameters to minimize surface roughness and burr formation were tool cutting edge angle of 45o, a feed rate of 0.028 mm/tooth, cutting depth equal to 0.26 mm and cutting speed equal to 150 m/min.

Researches about nanomaterials related to properties such as superhydrophobicity, self-cleaning, corrosion and scratching resistance can be directly related to the materials’ wettability. This characteristic is quantified by the contact angle made between the surface and a water droplet, in which angles above 90 degrees are considered to be hydrophobic and those above 150 degrees, superhydrophobic. The focus of this work was the development of a superhydrophobic self-cleaning surface, using silica nanoparticles with a particle diameter around 400 nm to 800 nm (produced via sol-gel, referring to the classic Stöber method) functionalized with perfluorooctyltriethoxysilane (POTS) on a polymeric substrate polymethyl methacrylate (PMMA). Four different surface treatment conditions were analyzed: untreated, treated with non-functionalized silica nanoparticles, treated only with POTS and treated with silica nanoparticles functionalized with POTS. For this last condition, a static water contact angle of (150.0 ± 0.44) degrees and a dynamic water contact angle of (7.5 ± 0.38) degrees were obtained, which is a typical value of a superhydrophobic surface. However, the surface treated with POTS alone had a contact angle of 115 degrees. The high contact angle value was due to the low surface energy obtained, which was of (1.45 ± 0.02) dyn/cm. The modified superhydrophobic surface revealed a superior self-cleaning performance by freely rolling spherical water drops on the non-wettable solid surface. The stability of the modified surface has been proven by water jet impact.

Desenvolveu-se neste trabalho um procedimento para incorporação de nanotubos de carbono (NTC) em uma resina fenol / epóxi a ser utilizado como matriz de um compósito de fibra de carbono. Realizando para tal, a oxidação dos NTC com o uso de micro-ondas e sua funcionalização com 3-amino-propil-tri-etoxi-silano, usado com agente de acoplamento entre a resina e o NTC. Após o processamento, como resultado da adição dos NTC na resina, obteve-se um aumento na sua temperatura de transição vítrea e uma melhora no limite de resistência à flexão e impacto. No material compósito fibra de carbono, obtido por laminação manual, onde a resina fenol / epóxi mais NTC foi usada como matriz, obteve-se o aumento do limite de resistência à tração e ao impacto, confirmado por uma análise de variância com 95% de confiança, mostrando a eficácia no tratamento dos NTC. This work has developed a procedure for incorporating carbon nanotubes (CNT) on a phenol / epoxy matrix to be used as a carbon fiber composite. Performing for such oxidation of the NTC with the use of microwaves and their functionalization with 3- aminopropyl-triethoxysilane, a coupling agent used between the resin and CNT. After processing, as a result of the addition of CNT, the resin obtained an increase in the glass transition temperature and an improvement in flexural strength and impact resistence. In the carbon fiber composite, hand lay-up prepared, where the phenol / epoxy and CNT was used as a matrix, we obtained the increase in the limit of tensile strength and impact resistance, confirmed by an analysis of variance with 95% confidence, showing efficacy in the treatment of CNT.

Neste trabalho propôs-se a construção de um tubo de material compósito híbrido, com fibra de vidro e fibra de carbono, para utilização como prolongador de prótese de membro inferior a serem fabricadas pela AACD - Associação de Assistência à Criança Deficiente. O objetivo é avaliar as solicitações da prótese para otimizar custo e reduzir a massa. Fez-se inicialmente um levantamento das propriedades dos materiais comerciais utilizados para a fabricação do prolongador para referenciar o desenvolvimento do componente da prótese. Utilizou-se modelagem por elementos finitos para otimizar o componente em função dos esforços biomecânicos a que a prótese é submetida. Nesta modelagem, estudaram-se várias disposições, quantidade e material das camadas de forma a atender às solicitações e minimizar os custos. O levantamento bibliográfico permitiu encontrar uma rota de menor custo para a fabricação de compósito que utiliza um processo de transferência de resina auxiliado a vácuo e pré-formados de vidro e carbono. Como referência, foi fabricado um componente pelo processo de bobinagem filamentar que produz materiais compósitos de qualidade reconhecida. O processo de moldagem por transferência de resina assistido à vácuo, apesar de ter alguns insumos importados, pela sua simplicidade pode ser realizado na própria AACD e se mostrou capaz de obter componentes com custo que viabiliza sua produção sem grandes investimentos em equipamentos. Apesar da redução de algumas das propriedades em relação à peça de referência, o tubo apresentou vantagens na redução de massa e na absorção de impacto. In this work it was considered a construction of a pipe of hybrid composite material, with carbon and glass fibre, for use as prosthesis extension of inferior member to be manufactured for the Associação de Assistência à Criança Deficiente AACD. The objective is to evaluate the requests of prosthesis to optimize cost and to reduce weight. A survey of the properties of the commercial materials commonly used for the manufacture extension became initially a reference to the development of the final component. A finite element modeling was used to optimize the component in the biomechanics function related to the efforts which the prosthesis is submitted. In this modeling some disposals and numbers of layers, amount and material have been studied to take care of the requests and to minimize the cost. A bibliographical survey allowed finding a shipper route for the manufacture of composite that uses a process of vacuum assisted resin transfer molding and preforms of glass with carbon. As reference, a component was produced using filament winding process to compare the quality of the obtained composite pipe. The process, although to have some imported feed-stock, can be proper carried out by AACD and if it showed capable to produce components with cost that makes possible its production internally. Despite the reduction of some of the properties in relation to the reference part, the component presented advantages such as weight reduction and the impact absorption.

The polymer demand for geotechnical applications has been growing. The geomembrane is a geosynthetic, manufactured, polymeric product and is often specified in environmental and hydraulic projects. Over the past forty years, millions of square meters of HDPE geomembrane have been used in different applications. One of the most important issues for HDPE geomembranes is the durability, involving very long-term property requirements. This work analyzed exhumed and laboratory aged HDPE geomembrane samples using physical and thermal analyses. The virgin samples evaluated in this research were smooth and with nominal thicknesses of 1.0 (1L sample), 1.5 (1.5L sample) and 2.0 mm (2L sample). The exhumed samples were collected in different Brazilian construction works in many geotechnical and environmental applications. The CLIQ sample was exhumed from an industrial water pond after 2.25 years of field exposure. The LTE sample was exhumed from an aeration pond by sewage treatment after 2.75 years of exposure. The LCH sample was exhumed from a municipal landfill leachate pond after 5.17 years of exposure. The MIN and MIN2 samples were exhumed from mining facilities after, respectively, 7.92 and 10.08 years of exposure. The LDO sample was exhumed from a biodegradable waste pond after 15.17 years of exposure. The CAM, CAM1 and CAM2 samples were exhumed from shrimp farming ponds, that the CAM and CAM1 samples were exhumed from the same pond, but the CAM sample was taken from the bottom liner and the CAM1 sample from the slope liner, both after 8.25 years of exposure. The CAM2 sample was taken from another shrimp farming pond after 3.0 years of field exposure. The analyzed exhumed geomembranes demonstrated several changes in their properties, including low stress crack resistance (SCR) values and low Std. OIT (oxidative-induction time), which could conduct a liner rupture in a short-term, except for the LCH sample, the thickest exhumed sample, which presented good performance in the physical properties, but some changes in thermal decomposition. For the UV fluorescent radiation, after 8760 h of exposure, the 1L sample demonstrated losses in tensile properties and a considerable antioxidant depletion, changing its performance as a liner. It was observed that the 1.5 mm-thick HDPE geomembrane had losses in SCR, high antioxidant consumption, a change in the thermal behavior before the melting point, but maintained the viscosity of the polymer and preserved the ductility. The virgin samples presented several changes in some evaluated properties after the thermal exposure (8760 h) and the synergy exposure to UV radiation (8760 h) and thermal aging (4380 h), highlighting for the MFI (melt flow index) results, which demonstrated the occurrence of cross-linking reactions for all samples. Moreover, all samples presented considerable changes in SCR behavior and high antioxidant depletion. Finally, this research evidenced the necessity to homogenise the resins and additives of the Brazilian HDPE geomembranes to guarantee products with long-term durability, avoiding losses in terms of human lives, environmental impacts, and financial costs. A demanda de polímeros para aplicações geotécnicas vem crescendo. A geomembrana é um produto geossintético, manufaturado, polimérico e frequentemente especificado em projetos ambientais e hidráulicos. Nos últimos quarenta anos, milhões de metros quadrados de geomembrana de PEAD foram usados em diferentes aplicações. Uma das questões mais importantes para geomembranas de PEAD é a durabilidade, envolvendo requisitos de propriedade de muito longo prazo. Este trabalho analisou amostras de geomembrana de PEAD exumadas em campo e envelhecidas em laboratório usando análises físicas e térmicas. As amostras virgens avaliadas nesta pesquisa eram lisas e com espessuras nominais de 1,0 (amostra 1L), 1,5 (amostra 1,5L) e 2,0 mm (amostra 2L). As amostras exumadas foram coletadas em diferentes obras brasileiras em diversas aplicações geotécnicas e ambientais. A amostra CLIQ foi exumada de uma lagoa de água industrial após 2,25 anos de exposição em campo. A amostra LTE foi exumada de uma lagoa de aeração de uma estação de tratamento de esgoto após 2,75 anos de exposição. A amostra de LCH foi exumada de uma lagoa de chorume de um aterro sanitário após 5,17 anos de exposição. As amostras MIN e MIN2 foram exumadas de obras de mineração após, respectivamente, 7,92 e 10,08 anos de exposição. A amostra LDO foi exumada de uma lagoa de resíduos biodegradáveis após 15,17 anos de exposição. As amostras CAM, CAM1 e CAM2 foram exumadas de lagoas de carcinicultura, As amostras CAM (base) e CAM1 (talude) foram exumadas da mesma lagoa, ambas após 8,25 anos de exposição. A amostra CAM2 foi retirada de outra lagoa de carcinicultura após 3,0 anos de exposição em campo. As geomembranas exumadas analisadas demonstraram várias alterações em suas propriedades, incluindo baixos valores de resistência ao stress cracking (SCR) e baixos valores de OIT padrão (tempo de indução oxidativa), podendo conduzir a ruptura da barreira de fluxo em curto prazo, exceto para a amostra LCH, a mais espessa, que apresentou bom desempenho nas propriedades físicas, mas algumas alterações na decomposição térmica. Para a radiação UV fluorescente, após 8760 h de exposição, a amostra 1L demonstrou perdas nas propriedades de tração e um considerável consumo de antioxidantes, alterando seu desempenho como barreira de fluxo. Observou-se que a geomembrana de PEAD de 1,5 mm de espessura apresentou perdas no SCR, alto consumo de antioxidantes, alteração do comportamento térmico antes do ponto de fusão, mas manteve a viscosidade do polímero e preservou a ductilidade. As amostras virgens apresentaram diversas alterações em algumas propriedades avaliadas após a exposição térmica (8760 h) e exposição sinérgica à radiação UV (8760 h) e envelhecimento térmico (4380 h), com destaque para os resultados de índice de fluidez (MFI), que demonstraram a ocorrência de reações de ligação cruzada para todas as amostras. Além disso, todas as amostras apresentaram mudanças consideráveis no comportamento do SCR e alto consumo de antioxidantes. Por fim, esta pesquisa evidenciou a necessidade de homogeneizar as resinas e aditivos das geomembranas brasileiras de PEAD para garantir produtos com durabilidade de longo prazo, evitando perdas em vidas humanas, impactos ambientais e custos financeiros.

Além de serem um problema ambiental, os resíduos sólidos possuem materiais poliméricos em suas composições que podem ser reintroduzidos na fabricação de novas peças, com tecnologias sem grandes investimentos aplicados no desenvolvimento de novas rotas com a reciclagem. A mistura de dois ou mais polímeros pode apresentar incompatibilidade, e é possível obter a miscibilidade a partir da compatibilização. O objetivo do projeto é identificar as propriedades da poliamida (PA) têxtil irradiada por fonte ionizante de radiação gama nas doses de 80, 120 e 150 kGy, com formação de blenda a partir da junção com o polímero polietileno de alta densidade (PEAD) reciclado e aditivo anidrido maleico (MAH), realizada a partir do processamento por reciclagem mecânica. Foram processadas em extrusora dupla-rosca com perfil de temperatura de médio de 235°C e rotação da rosca no processo de 120 rpm. A metodologia utilizada para acompanhar e avaliar as mudanças físicas e químicas das amostras compõe-se dos ensaios de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Espectroscopia de absorção na região do infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Índice de fluidez (MFI), ensaio de tração e de impacto. Os resultados dos experimentos mostraram que para as doses iniciais de 80 e 120 kGy, os resultados não foram satisfatórios, comparando com a amostra não irradiada e levando em consideração todos os resultados dos ensaios. Já para a amostra obtida na dose de 150 kGy foi possível observar compatibilização entre as moléculas de PA e PEAD, com alterações significativas. In addition to being an environmental problem, solid waste has polymeric materials in its compositions that could be reintroduced in the manufacture of new parts, with technologies without large investments applied in the development of new routes, with the involvement of recycling. The mixture of two or more polymers can show incompatibility, and it is possible to obtain the miscibility from the compatibilization. The aim of the project is to identify the properties of textile polyamide (PA) irradiated by an ionizing source of gamma radiation at doses of 80, 120 and 150 kGy, with blend formation from the addition of recycled high density polyethylene polymer (HDPE) and maleic anhydride compatibilizer (MAH), carried out from processing by mechanical recycling. They were processed in a twin-screw extruder with an average temperature profile of 235°C and screw rotation in the 120 rpm process. The methodology used to monitor and evaluate the physical and chemical changes of the samples consists of Scanning Electron Microscopy (SEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Melt Flow Index (MFI), mechanical tensile and impact testing. The results of the experiments showed that for the initial doses of 80 and 120 kGy, the results were not satisfactory, comparing with the non-irradiated sample and taking into account all test results. For the sample obtained at a dose of 150 kGy, it was possible to observe compatibilization between PA and HDPE molecules, with significant changes.

A primeira parte do estudo consistiu em caracterizar as amostras de termoplástico elastomérico poliéster (TPE-E) modificadas via irradiação gama (γ) em presença de atmosfera de oxigênio e irradiadas com fonte de 60 Co nas doses de 5, 10, 20, 30, 50 e 100 kGy. Na segunda parte foram realizadas as caracterizações das dispersões coloidais de prata metálica adsorvida em sílica pirogênica (AgNPs_SiO2) e do óxido de zinco aditivado com prata metálica adsorvida em sílica pirogênica (AgNPs_ZnO). Na terceira e última parte, as concentrações de 250, 500, 1000 e 5000 ppm, em massa , de AgNPs_SiO2, idem para AgNPs_ZnO, foram misturados mecanicamente por 30 minutos com 1 % em massa de óleo ALKEST TW 80, 0.3 % em massa de anti-oxidante Irganox 1010 e grânulos de TPE-E, posteriormente processados, independentemente, via injeção plástica, extrusão monorosca e irradiação com prensagem a quente. As técnicas de caracterização utilizadas no trabalho foram: espectroscopia no infravermelho (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios X (DRX), espectrometria de fluorescência de raios X por dispersão de comprimento de onda (WD-XRF), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia de raios X (MEV-EDS), microscopia eletrônica de transmissão com espectroscopia por dispersão de energia de raios X (MET-EDS), índice de fluidez (MFR) e ensaios de tração. As amostras de TPE-E irradiadas apresentaram diminuição da temperatura de degradação (Tonset) e do índice de fluidez (IF) com o aumento da dose de irradiação. Foi possível observar nos resultados obtidos por espectrometria de fluorescência de raios X por dispersão de comprimento de onda a presença de prata nos compostos de sílica pirogênica e de óxido de zinco com sílica pirogênica. Todas as amostras de TPE-E contendo aditivos AgNPs_SiO2 e AgNPs_ZnO obtidas pelas diferentes técnicas apresentaram atividade bactericida para bactéria Gram-negativa Escherichia coli (E.Coli) e a bactéria Gram-positiva Staphylococcus aureus (S.Aureus), sendo os melhores resultados obtidos nos filmes de TPE-E irradiados e prensados com 0.5 % de AgNPs_ZnO com doses de 20 e 50 kGy e 0.5 % AgNPs_SiO2 com doses de 0 e 20 kGy. The first part of the study consisted of characterizing samples of thermoplastic polyester elastomeric polyester (TPE-E) modified by gamma irradiation (γ) in the presence of oxygen atmosphere and irradiated with a 60 Co source at doses of 5, 10, 20, 30, 50 and 100 kGy. In the second part, the characterization of the colloidal dispersion of silver silicon adsorbed pyrogenic silica (AgNPs_SiO2) and the zinc oxide added with colloidal dispersion of metallic silver adsorbed on silica pyrogen (AgNPs_ZnO). In the third and final part, concentrations of 250, 500, 1000 and 5000 ppm, mass%, of AgNPs_SiO2, identical to AgNPs_ZnO, were mixed mechanically for 30 minutes with 1% by mass of ALKEST TW 80 oil, 0.3% by mass of Irganox 1010 anti-oxidant and TPE-E granules, further processed independently, via plastic injection, monosulfur extrusion and irradiation with hot pressing. The characterization techniques used in the work were: infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectrometry by wavelength dispersion WD-XRF), scanning electron microscopy with X-ray energy dispersion spectroscopy (SEM-EDS), transmission electron microscopy with X-ray energy dispersion spectroscopy (TEM-EDS), melt flow index (MFR) and traction tests. The irradiated TPE-E samples showed a decrease in degradation temperature (Tonset) and melt flow index (IF) with increasing irradiation dose. It was possible to observe in the results obtained by X-ray fluorescence spectrometry by wavelength dispersion the presence of silver in the silica pyrogenic compounds and of zinc oxide with pyrogenic silica. All the TPE-E samples containing additives AgNPs_SiO2 and AgNPs_ZnO obtained by the different techniques presented bactericidal activity for Gram-negative bacteria Escherichia coli (E.Coli) and Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus (S.Aureus), being the best results obtained in the TPE-E films irradiated and pressed with 0.5% AgNPs_ZnO at doses of 0, 20 and 50 kGy and 0.5% AgNPs _SiO2 at doses of 0 and 20 kGy.