Search

Orientador: Maria Isabel Felisberti Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Mestrado

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Cristiana Maria Pedroso Yoshida Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Um novo conceito de embalagens para alimentos vem sendo estudado, conhecido como embalagem ativa, combinando áreas da tecnologia de alimentos, biotecnologia, embalagem e ciência dos materiais. Estes sistemas consistem na incorporação de aditivos tais como, agentes antimicrobiano, antioxidantes, antiumectantes, microrganismos antagonistas, bactericidas, antibióticos, enzimas e outros, na embalagem ao invés de serem adicionados diretamente nos alimentos. Os filmes de quitosana vem sendo estudados para aplicação como embalagem ativa devido às suas propriedades antimicrobianas, elasticidade, flexibilidade, biodegradabilidade e por fornecerem uma boa barreira ao oxigênio. O objetivo deste trabalho foi agregar valor ao filme de quitosana incorporando aditivos e, a partir de então, a aplicação deste em coberturas de papelão, formando uma embalagem bioativa. De acordo com a atuação esperada, diferentes aditivos foram incorporados à matriz padrão (filme de quitosana). Com o intuito de reduzir a passagem de umidade para o interior das embalagens foi incorporado o agente sequestrante de umidade, sílica micronizada Siloyd FP244 (filme-sílica) e para atuar na oxidação no interior das embalagens foi incorporado ácido cítrico, um agente antioxidante. Após a obtenção dos filmes bioativos, estes foram aplicados em coberturas de papelão, dando origem ao sistema embalagem papelão-filme, o qual foi caracterizado quanto às propriedades de barreira (permeabilidade ao vapor d¿água, permeabilidade ao oxigênio e isotermas de sorção) e quanto às propriedades mecânicas (esmagamento de onda, compressão na coluna e absorção de água). A incorporação de sílica nos filmes de quitosana e consequente aplicação em coberturas de papelão reduziu a passagem de umidade através das coberturas de papelão, absorvendo a umidade. As propriedades mecânicas do sistema embalagem papelão filme-sílica demonstraram um decréscimo no esmagamento, quando comparado aos outros sistemas de embalagem, mas apresentou uma maior capacidade de absorção de água. O sistema embalagem papelão filme-cítrico atuou reduzindo a passagem de oxigênio através das coberturas de papelão e promoveu uma melhoria nas propriedades mecânicas, devido à maior rigidez do papelão Abstract: Active packaging can be defined as a kind of packaging where package, product the environment interact to increase shelf life, maintaining the final quality. It combines advances in food technology, biotechnology, packaging and material science. These packaging systems are based on additives incorporation directly into polymeric matrix, such as antimicrobial agents, antioxidants, antiumectants, antagonists, bactericides, antibiotics, enzymes, etc. Chitosan is natural polymer derived by deacetylation of chitin. Chitosan presents a good film- form properties and has studied as a potential polymers of food packaging. This natural polymers are biodegradable, easily decomposable and environmentally friendly. This work studied a new package system formed by a bilayer of paperboard card and chitosan films containing different additives and moisture-absorbing agent (silica siloyd FP 244) were incorporated into chitosan matrix films. The barrier properties (water vapor and oxygen permeabilities) and mechanical properties were characterized. WVP reduced as silica was incorporated into chitosan films. The water absorbing capacity increased, indicating that the silic acted as a moisture absorbing agent. The mechanical properties of active moisture package systems decreases in comparisom of paperboard cards without coating. The active package systems containing citric acid reduced the oxygen permeability and increase the rigidity Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Julio Roberto Bartoli Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Uma aplicação importante do poli (tereftalato de etileno) - PET - pós consumo a ser considerada e ainda pouco explorada diz respeito ao seu reaproveitamento em outros setores diferentes, tais como o de compósitos de fibra de vidro com matriz polimérica, para aplicações diversas na área de engenharia. Desde modo, se fez necessário um estudo sistemático de compósitos de PET reciclado, reforçado com fibra de vidro, no sentido de explorar as melhores condições de processamento e aditivação destes materiais, a fim de se obter materiais com bom desempenho termo-mecânico. Neste trabalho, foi enfocado o desenvolvimento e a caracterização termo-mecânica de compostos de PET reciclado (padrão) e de compósitos de PET reciclado com fibra de vidro pica_ processados em diferentes condições de extrusão e na presença de antioxidante. A fração em peso de fibra de vidro utilizada no compósito foi de 30% e do antioxidante (0,5%), sendo o mesmo processado em um extrusora dupla rosca. Para tanto, foram usadas diversas técnicas de análise bem conhecidas, e indispensáveis, tais como: Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC), Análise Termogravimétrica (TOA), Temperatura de Deflexão Térmica, medidas de viscosidade intrínseca (VI) e de índice de fluidez (MFI) da resina PET reciclada antes e após etapas de processamentos; e ensaios de tração dos compósitos a base de PET. Um planejamento experimental das condições de processamento por extrusão (velocidade da rosca e torque) foi feito para se obter as melhores propriedades termo-mecânicas versus condições de processamento. Uma alta redução na relação de aspecto da fibra de vidro foi encontrada nos compósitos de PET reciclado depois da extrusão. A propriedade mecânica (Módulo de Young) dos compósitos de PET reciclado aumentou depois da adição da fibra de vidro no PET reciclado Abstract: An important application of post-consumer poly(ethylene terephtalate) - PET - to be considered, and still not well explored, i5 its re-use in other different sectors, such as the obtaintion of PET composites reinforced with fibre glass, for several applications in the engineering area. In this way, it is necessary a systematic study of several recycled PET composites reinforced with fibre glass to explore the bes1 processing conditions and additivation to get materials with good performance. In this work, i1 was focused the development and thermo-mechanical characterization of recycled PET composites reinforced with fibre glass and processed at different extrusion conditions. The glass fibre and antioxidant weight fractions in composite were 30 wt % and 0,5 wt %, respectively. Several techniques of analysis well known of these composites were used such as: Differential Scaning Calorimetry (DSC), Termogravimetric analysis (TOA), Deflection Temperature, Measurements of intrinsic viscosity (VI) and melt flow index of recycled resin PET before and after the processing in a twin screw extruder and tensile versus strain evaluation. A Factorial Experimental Design of the processing conditions during extrusion (screw speed and torque) was done to get the best thermo-mechanical properties versus processing conditions. A very high reduction in the aspect ratio of the fibre glass was found in the recycled PET composites after the extrusion. Mechanical properties as Young' s Modulus increased after the addition of fibre glass in recycled PET matrix Mestrado Ciência e Tecnologia de Materiais Mestre em Engenharia Química

Orientador: Wagner dos Santos Oliveira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: As resinas compostas vêm sendo desenvolvidas para o mercado odontológico desde a segunda metade do século passado, devendo atender a uma série de requisitos necessários para o bom desempenho da restauração. Isto pode ser conseguido através da variação da composição das resinas compostas, em relação aos monômeros que compõem a matriz polimérica e as cargas inorgânicas, como também de parâmetros relacionados ao aparelho fotopolimerizador, tais como intensidade e tipo de fonte. Os objetivos desta pesquisa foram avaliar a influência causada nas propriedades mecânicas e térmicas, de duas resinas comercias, Z100(3M) e Charisma (Heraues Kulzer). Bem como, a influência do tipo de fotopolimerizador, utilizando fontes do tipo luz halógena e diodo emissor de luz, LED. As avaliações foram realizadas por análise termodinâmico mecânica, DMA e calorimetria diferencial exploratória, DSC. Um planejamento fatorial 22 (2 variáveis 2 níveis cada variável) foi utilizado para analisar os resultados. As variáveis foram resina comercial e aparelho fotopolimerizador, sendo os níveis para a primeira as resinas Z100e Charisma, e para a segunda, os níveis foram os fotopolimerizadores tipo LED e tipo luz halógena. As duas resinas apresentaram diferentes propriedades mecânicas e térmicas. Além disso o tipo de aparelho fotopolimerizador também influenciou os resultado. As resinas fotopolimerizadas por luz halógena apresentaram melhores propriedades mecânicas e térmicas. Pôde-se observar que a resina Charisma apresentou cura térmica no decorrer das duas análises. Esta mesma resina obteve o melhor desempenho no DMA provavelmente por ser susceptível a pós cura Abstract: The resins composite have been developed to dentistry purposes since the second half of the last century. The research of these materials must take into account a serie of requirements that further a suitable performance to the restoration. Due to the resins composite are submitted to the oral environment, they will must be biocompatible, and to present thermal, dimensional e mechanical stability. This can be obtained to differences in resin and filler composition and the parameters related to the light cure unit, as intensity and type of source. The aim of this study was to evaluate mechanical and thermal properties of two commercial resins. The data were obtained by use of resins Z100 and Charisma. The materials were irradiated by halogen light source and light emission diode (LED). The specimens obtained were analyzed by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). A factorial planning 22 (2 variable and 2 levels) was utilized to evaluate the data. The results showed different mechanical and thermal properties to each resin and type of light unit cure. The resins photopolimerized by halogen light presented better mechanical and thermal properties. It was observed that Charisma resin presented thermal cure in elapsing of the two analyses and showed better mechanical properties probably for being receptive postcure Mestrado Ciência e Tecnologia de Materiais Mestre em Engenharia Química

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Este trabalho teve como objetivo principal a otimização da formulação e a caracterização físicomecânica biológica de compósitos fotossensíveis para uso na odontologia. Como matriz foi utilizada uma mistura de monômeros acrílicos. A carga utilizada estava formada por partículas de cerâmicas, obtidas pelo processo sol-gel. Na otimização da formulação foi determinada a relação par iniciador-monômero, relação mistura iniciadora-carga e a distribuição do tamanho das partículas de carga.Diferentes técnicas analíticas, como a espectroscopia de infravermelho, a difração de raios X, a microscopia eletrônica de varredura, e a calorimetria diferencial de varredura, foram utilizadas na caracterização das cerâmicas obtidas por sol gel. A relação entre a concentração de íons cálcio e as características calorimétricas das cerâmicas, foi também estudada. No processo de avaliação foram determinadas as propriedades físico-mecânicas, segundo a metodologia descrita na norma 1.8.0. 4049, e a dependência dessas determinações com as condições experimentais. Realizou-se um estudo complementar para determinar a relação entre a microestrutura e as propriedades mecânicas fazendo uso da Microscopia Eletrônica de Varredura. A avaliação biológica preliminar também foi realizada. Os resultados obtidos permitem afirmar que o compósito obtido cumpre com todos os requisitos físicos, mecânicos e biológicos exigidos para ser utilizados como obturantes dentários. Além disto concluiu-se que os valores obtidos do comportamento mecânico dos compósitos são relativos, pois os mesmos dependem das condições experimentais. O estudo da microestrutura demonstrou que, além da dureza da carga, as variações no comportamento mecânico destes materiais com a porcentagem de carga dependem da interface entre o monômero e a carga formada no compósito Abstract: This paper presents the optimization, characterization and evaluation of a light cured composites with odontological applications. The composite was formulated from de mixture of some ones acrylic monomers and sol-gel ceramics. In the composition optimization study, a initiator-monomer relationship, a monomer- filler relationship and the filler partic1e were determinate.Different analytical techniques, as well as an infrared spectroscopy, XR diffraction, Scanning electron microscopy and the differential scanning calorimetric were used in the ceramic characterization study. The relationship between a calcium concentration and the ceramic calorimetric properties was studied too. In the evaluation process the mechanical and physical properties were obtained, along with result the dependence of those results with the experimental conditions. The methodology used was the one defined in I. S. O 4049. A supplemental study to obtain the micro structural-mechanical properties relationship by making use of the Scanning Electronic Microscopy was accomplished.The results showed that the obtained composite complied with all the physical-mechanical requirements, demanded for the dental resin-based restorative materials. Another conc1usion was that the mechanical behavior of the composites are relative, because the same ones depend on the experimental conditions. The micro-structural study proved that the variations in the mechanical properties with the filler concentration depend on the hardness of the filler and the monomer-filler interface formed in the composite Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica

A locomoção de materiais com o uso de esteiras transportadoras é amplamente utilizada e de extrema importância, sobretudo no setor de mineração. Para a realização desse tipo de transporte, comumente são utilizados sistemas de esteiras transportadoras compostos por diversos rolos, que também sustentam o peso proveniente do material transportado. A manutenção desse tipo de componente promove um alto custo anual e, quando executada, devido ao elevado peso do produto, são proporcionados riscos à integridade física do operador responsável pela reposição do componente danificado. Como forma de redução do peso, a adoção de materiais poliméricos em sua fabricação, ao invés dos usuais metálicos, é uma possível alternativa. Além disso, técnicas de otimização também podem ser utilizadas para tal fim. Nesse contexto, este trabalho propõe realizar a otimização estrutural paramétrica de rolos metálicos e poliméricos utilizando uma metodologia com uso de scripts escritos na plataforma Matlab e de um modelo numérico elaborado em software comercial de elementos finitos. Nos processos tradicionais de otimização, costumam ser demandadas muitas iterações, o que pode ser inviável quando a avaliação da função objetivo e/ou das restrições possuir um elevado custo computacional. Visando solucionar esse problema, fez-se uso de metamodelos de base radial (RBF), que são modelos substitutivos para representar uma função de alto custo. Com isso, a otimização é realizada no próprio metamodelo, com o uso do algoritmo Globalized Bounded Nelder-Mead (GBNM) e de um processo iterativo de refino do metamodelo. No presente caso, o problema é definido como a minimização da massa do sistema, que está sujeito à restrição do ângulo de desalinhamento dos mancais de rolamento e à uma tensão admissível. Como parâmetros a serem variados (variáveis de projeto), tem-se dimensões do tubo e do eixo. Com esta estratégia, foi obtida uma diminuição de 32,3% da massa em um projeto de rolo metálico e 18,9% em um rolo polimérico, confirmando a funcionalidade da metodologia proposta. The locomotion of materials with the use of conveyor belts is widely used and is of extreme importance, especially in the mining sector. In order to carry out this type of transport, conveyor systems composed of several rollers are commonly used. The rollers also support the weight of the transported material. The maintenance of this type of component promotes a high annual cost and, when performed, due to the high weight of the product, it might provide risk to the physical integrity of the operator who is responsible for the replacement of the damaged component. As a way of weight reduction, the adoption of polymeric materials in its manufacture, rather than the usual metallic ones, is a possible alternative. Besides, optimization techniques can also be applied for this purpose. In this context, this work proposes to perform the parametric structural optimization of metallic and polymeric rollers using a methodology with the usage of scripts written in the Matlab platform and a numerical model built in commercial finite element code. In the traditional optimization processes, many iterations are often required, which may be impracticable when the evaluation of the objective function and/or constraints have a high computational cost. In order to overcome this drawback, metamodels based on radial base functions (RBF), which are surrogate models to represent a high-cost function, were used herein. Hence, the optimization is performed in the metamodel itself using the Globalized Bounded Nelder-Mead (GBNM), and an iterative process for refining the metamodel. In the present case, the problem is defined as minimizing the mass of the system, which is subject to the constraints of an allowable misalignment angle of the bearings and an allowable stress. The parameters to be changed (the design variables) are the dimensions of the roller and the shaft. With this strategy, it was obtained a decrease of 32.3% in the mass of a metallic roller project and of 18.9% in a polymeric roller, confirming the functionality of the proposed methodology.

Orientadores: Carlos Alberto Rodrigues Anjos, Marisa Padula Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: O processamento por alta pressão é uma tecnologia emergente de preservação de alimentos acondicionados com perda mínima de qualidade nutricional e sensorial dos produtos. Além do processamento por alta pressão em temperaturas baixas a moderadas, a aplicação de altas temperaturas, também vem sendo considerada, como alternativa à esterilização térmica convencional. Nesse contexto, a seleção de embalagens de alimentos adequadas para essa tecnologia, torna-se extremamente importante, uma vez que o processamento pode causar alterações nos aspectos visuais e nas propriedades dos materiais, comprometendo de alguma forma a vida útil e a segurança dos alimentos processados por alta pressão. Sendo assim, essa tese teve o objetivo de avaliar o efeito de diferentes condições de processamento por alta pressão sobre as propriedades de diferentes materiais de embalagens flexíveis. Cinco materiais de embalagem que são amplamente utilizados na indústria de alimentos foram selecionados, sendo eles: PEBD/PA/PEBD, PEBD/EVOH/PEBD, PET/PEBD/PA/EVOH/PA/PEBD, PET/Al/PA/PP e PETimpressão/PETmet/PEBDcoex (PEBD: polietileno de baixa densidade; PA: poliamida; EVOH: etileno e álcool vinílico; PET: poli(etileno tereftalato); Al: folha de alumínio; PP: polipropileno). Em seguida, as embalagens foram preenchidas com simulante de alimentos e processadas a 600 MPa/25 °C/10 min e 600 MPa/90 °C/10 min. Para efeitos de comparação o processamento em alta temperatura e pressão atmosférica foi considerado (0,1 MPa/90 °C/10 min). Além disso, materiais não processados também foram avaliados. Os diferentes materiais foram avaliados quanto as suas propriedades morfológicas, térmicas, mecânicas e de barreira, bem como o potencial de migração. Os resultados mostraram que o processamento a 600 MPa/90 °C/10 min resultou em defeitos superficiais em 20% das embalagens de PET/Al/PA/PP. Em geral, as propriedades térmicas de todas amostras apresentaram boa estabilidade após os diferentes processamentos. Em relação às propriedades mecânicas, foram observadas reduções na resistência à tração, termoselagem e delaminação após os processamentos. No entanto, essas mudanças ficaram dentro da faixa de 25% que é aceitável pela indústria. As diferentes condições de processamento tiveram pouco efeito na barreira ao vapor de água e não afetaram a barreira à luz da embalagem. Foi observado que o processamento a 600 MPa/90 °C/10 min aumentou a permeabilidade ao oxigênio em 1,15, 2,24, 1,65 e 13,10 vezes para embalagens de PEBD/PA/PEBD, PEBD/EVOH/PEBD, PET/PEBD/PA/EVOH/PA/PEBD, e PETimpressão/PETmet/PEBDcoex, respectivamente. A migração total de todas as amostras em contato com simulante de alimentos aquosos e ácidos ficaram abaixo do limite de quantificação do método empregado. A migração específica de ?-caprolactama das embalagens de PEBD/PA/PEBD e PET/PEBD/PA/EVOH/PA/PEBD em contato com simulantes de alimentos aquoso, ácido e gorduroso foi maior quando processado a 0,1 MPa/90 °C/10 min do que quando processado por alta pressão. No entanto, todas as amostras avaliadas apresentaram valores de migração específica de ?-caprolactama inferiores ao limite estabelecido pelas legislações vigentes. Juntos, os resultados demonstram que os materiais avaliados podem ser utilizados no acondicionamento de alimentos tratados por alta pressão. No entanto, recomenda-se uma avaliação das características dos produtos, das condições de processamento e da vida útil pretendida, para determinar o melhor material a ser utilizado, pois a redução da barreira ao oxigênio pode comprometer a estabilidade dos produtos Abstract: High-pressure processing is an emerging technology for preserving packaged foods with minimal loss of nutritional and sensory quality of products. In addition to high-pressure processing at low to moderate temperatures, the application of high temperatures has also been considered, as an alternative to conventional thermal sterilization. In this context, the selection of suitable food packaging to these technologies becomes extremely important, since processing can cause changes in visual aspects and material properties, compromising in some way the shelf life and safety of high-pressure processed foods. Therefore, this thesis aimed to evaluate the effect of different conditions of high-pressure processing on the properties of different flexible packaging materials. Five packaging materials that are widely used in the food industry have been selected, being them: LDPE/PA/LDPE, LDPE/EVOH/LDPE, PET/LDPE/PA/EVOH/PA/LDPE, PET/Al/PA/PP and PETprinting/PETmet/LDPEcoex (LDPE: low density polyethylene; PA: polyamide; EVOH: ethylene vinyl alcohol copolymer; PET: poly (ethylene terephthalate); Al: aluminum foil; PP: polypropylene). Then, the packages were filled with food simulant and processed at 600 MPa/25 °C/10 min and 600 MPa/90 °C/10 min. For the purposes, processing at high temperature and atmospheric pressure was considered (0.1 MPa/90 °C/10 min). In addition, unprocessed materials were also evaluated. The different materials were evaluated for their morphological, thermal, mechanical and barrier properties, as well as the potential for migration. The results showed that processing at 600 MPa/90 °C/10 min resulted in surface defects in 20% of PET/Al/PA/PP packaging. In general, the thermal properties of all samples showed good stability after different processing. Regarding the mechanical properties, reductions in tensile strength, heat sealing and delamination were observed after processing. However, these changes were within the 25% range that is acceptable to the industry. The different processing conditions had little effect on the water vapor barrier and did not affect the light barrier of the packaging. It was observed that processing at 600 MPa/90 °C/10 min increasing oxygen permeation by 1.15, 2.24, 1.65 and 13.10 times for LDPE/PA/LDPE, LDPE/EVOH/LDPE, PET/LDPE/PA/EVOH/PA/LDPE, and PETprinting/PETmet/LDPEcoex, respectively. The overall migration of all samples in contact with aqueous and acidic food simulants was below the quantification limit of the method employed. The specific migration of ?-caprolactam from the LDPE/PA/LDPE and PET/LDPE/PA/EVOH/PA/LDPE packages in contact with aqueous, acidic and fatty food simulants was greater when processed at 0.1 MPa/90 °C/10 min than when processed by high pressure. However, all samples evaluated showed ?-caprolactam specific migration values below the limit established by current legislation. Together, the results demonstrate that the evaluated materials can be applied with the packaging of foods treated by high pressure. However, an evaluation of the characteristics of the products, the processing conditions and the intended shelf life is recommended to determine the best material to be used, as the loss of oxygen barrier can compromise the stability of the products Doutorado Tecnologia de Alimentos Doutor em Tecnologia de Alimentos FAPESP 2018/05588-0 CNPq, CNPQ 140793/2017-8 CAPES 001

O concreto é um material de larga aplicação nas estruturas em todo o mundo, logo seu envelhecimento e deterioração são inevitáveis, sendo a reabilitação de estruturas de concreto armado é uma necessidade real. Existem várias técnicas para a recuperação e reforço de estruturas, dentre elas os reforços com aplicação de compósitos reforçados com fibra de carbono (CRFC), que são leves, possuem alta resistência à tração e são de fácil instalação. Esta pesquisa apresenta a análise experimental do comportamento à flexão de dez vigas de concreto armado que foram carregadas previamente até a ruína e foram recuperadas e reforçadas à flexão com uma ou duas camadas tecido de fibra de carbono coladas com resinas epoxídicas (CRFC). As dez vigas de concreto armado reabilitadas foram carregadas e ensaiadas à flexão em quatro pontos até se obter as cargas últimas e deslocamentos máximos. O objetivo do trabalho foi verificar a possibilidade de reabilitação de vigas de concreto armado em ruína, após reforço à flexão com tecido de fibra de carbono (CRFC). As vigas reforçadas com 1 camada de CRFC resistiram a uma carga média 49,70% superior à carga analítica calculada para a viga de referência sem reforço e sem carregamento prévio, já as vigas reforçadas com 2 camadas de CRFC suportaram uma carga 56,66% superior à carga analítica da viga de referência sem qualquer tipo de reforço externo. Com relação à análise de resistência da estrutura comparada ao projeto do reforço para vigas íntegras, as vigas com 1 camada de CRFC suportaram cargas em média 4,65% inferiores que o projeto e as vigas reforçadas com 2 camadas de CRFC suportaram cargas 5,05% inferiores que a projetada, mostrando uma boa acurácia entre o projetado por Pivatto (2017) para reforço de vigas íntegras sem carregamento prévio e a análise experimental das vigas recuperadas e reforçadas. Na presente pesquisa percebeu-se que as vigas romperam por não resistirem às tensões cisalhantes. Ademais, foi verificada a possibilidade da reabilitação das peças estudadas por meio da recuperação e reforço à flexão com CRFC que tenham atingido a ruína conforme NBR 6118 (ABNT, 2014) no que tange o suporte de carga. Concrete is a material widely applicable in structures all over the world. Therefore, its deterioration and problems caused over time are inevitable. Considering this fact, the structures of concrete recovery is a real need. There are numerous techniques structural recover and repair. The system using carbon fibre reinforced polymer (CFRP) is among them. CFRP is lightweight, presents high tensile strength and is easy to be installed. This research presents an experimental analysis about the monotonic flexural behaviour and ultimate capacity of ten reinforced concrete beams partially damaged and cracked after preloading in flexure. The beams were externally repaired using one or two layers of CFRP fabrics and bonded with epoxy resin over a pre-treated substrate aiming better adhesion. Each beam was loaded and tested by a flexural tensile strength in four points bending test. The ultimate load and maximum deflection were recorded. The aim of this study was to verify the effectiveness of the CRFP as reinforcement of the damaged structure of reinforced concrete. It was observed that specimens reinforced with one layer of CRFP increased, in average, 49,70% of the tensile strength while using two layers improved it in 56,66% when compared to the control beams with no additional external reinforcement. When analysing the actual behaviour of the CRFP reinforced beams with the designed, it was observed an average achievement 4,65% less than the expected for the group using one layer and 5,05% less with 2 layers of CRFP. Therefore, the accuracy of the results was satisfactory when compared to the project presented by Pivatto (2017). During the structural analysis, it was observed that the shear force caused the failure of the beams. Additionally, it was verified the effectiveness of the CFRP when used as an external reinforcement to recover the damaged structures of reinforced concrete studied, submitted to their peak flexural tensile strength.

Um dos maiores problemas econômicos da indústria é a corrosão e toda gama de problemas e custos secundários atrelados a esse processo. Para evitá-la comumente se utiliza revestimentos orgânicos para proteger substratos metálicos. Porém, os revestimentos comuns são falhos e propensos a sofrer com intempéries, perdendo sua funcionalidade rapidamente. Uma alternativa para prolongar a vida útil dos revestimentos é através da inserção de microcápsulas na matriz do revestimento, transformando-o em um smart coating. Os smart coatings são revestimentos capazes de responder a certos estímulos, atuando de maneira independente sem a necessidade da intervenção humana, para reparos ou manutenções. Neste trabalho microcápsulas de ureia-formaldeído contendo óleo de tungue foram sintetizadas pelo método de polimerização in situ. As microcápsulas foram caracterizadas comprovando a presença do óleo de Tungue por FTIR. Logo após a caracterização elas foram incorporadas na matriz de um revestimento alquídico monocomponente comercial, e foram realizadas avaliações do desempenho e das propriedades anticorrosivas deste revestimento, que passou a ser um ―smart coating‖ ou revestimento inteligente, pela inserção das microcápsulas. Estas foram adicionadas na mesma proporção em que é adicionado o inibidor de corrosão comercial rico em íons zinco. Estes juntamente com uma amostra de revestimento sem aditivos anticorrosivo foram testados mediante meio salino corrosivo de NaCl 3,5%, simulando a água do mar. Para isso foi comprovada a capacidade estímulo-responsivas das microcápsulas mediante rompimento mecânico. Foi observado que o revestimento aditivado apresentou uma excelente performance para aplicação em corpos de prova de aço carbono 1020, mantendo propriedades como brilho, aderência e rugosidade melhorada ou praticamente inalteradas. O desempenho de proteção contra a corrosão do revestimento foi avaliada mediante análises eletroquímicas, como espectroscopia de impedância eletroquímica e potencial de circuito aberto e estes testes mostraram que as microcápsulas na matriz do revestimento ocasionaram um benéfico aumento na propriedade de barreira do mesmo, além de protegerem o substrato metálico quando este sofre um defeito mecânico, através da liberação do óleo e da sua proteção ativa condicionada ao revestimento. One of the biggest economic problems in the industry is the corrosion and the whole range of problems and secondary costs tied to this process. To avoid it commonly organic coatings are used to protect metal substrates. However, ordinary coatings are flawed and prone to weathering, losing their functionality quickly. An alternative to extend the life of the coatings is through the insertion of microcapsules in the coating matrix, transforming it into a smart coating. Smart coatings are coatings capable of responding to certain stimuli, acting independently without the need for human intervention, for repairs or maintenance. In this work microcapsules of ureaformaldehyde containing tung oil were synthesized by the in situ polymerization method. The microcapsules were characterized by the presence of Tungue oil by FTIR. Soon after the characterization they were incorporated into the matrix of a commercial monocomponent alkyd coating, and evaluations of the performance and the anticorrosive properties of this coating, which happened to be a smart coating, through the insertion of the microcapsules. These were added in the same proportion as the commercial corrosion inhibitor rich in zinc ions. These, together with a coating sample without anti-corrosive additives, were tested by means of corrosive saline 3.5% NaCl, simulating sea water. For this, the stimulus-responsive capacity of the microcapsules was demonstrated through mechanical disruption. It was observed that the additive coating presented an excellent performance for application in 1020 carbon steel specimens, maintaining properties such as gloss, adhesion and roughness improved or practically unchanged. The corrosion protection performance of the coating was evaluated by electrochemical analysis such as electrochemical impedance spectroscopy and open circuit potential and these tests showed that the microcapsules in the coating matrix caused a beneficial increase in the barrier property of the coating, besides protecting the metallic substrate when it undergoes a mechanical defect, through the release of the oil and its active protection conditioned to the coating.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:30:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_PaolaDaSilvaRichterQuintanaNunes.pdf: 3059438 bytes, checksum: 03f0ebbda51132784428b5fb65a9672b (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:30:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_PaolaDaSilvaRichterQuintanaNunes.pdf: 3059438 bytes, checksum: 03f0ebbda51132784428b5fb65a9672b (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Currently a large part of the waste routinely discarded in Brazil is composed of plastic material such as, for example, high density polyethylene (HDPE), which is very common in household waste. In this thesis, HDPE post-consumer packaging were collected and ground. After processing in the extruder, the material defined as recycled HDPE (mixture of white containers, ivory and colorless) was injected and the mechanical properties were evaluated and compared with commercial HDPE sample (HD7600U). Thermal analysis by differential scanning calorimetry (DSC), together with the statistical analysis of the experimental results was also conducted. Regarding the tensile strength, the difference between the samples of recycled HDPE and commercial HDPE were so insignificant that within the adopted experimental conditions, it can be said that the recycled material is equivalent to commercial. In turn, the kinetic models applied to the thermal analysis showed that the sample of commercial HDPE shows a process of nucleation and growth of single crystals and more homogeneous, while the activation energy is significantly higher than the other samples of HDPE. Atualmente grande parte dos resíduos descartados rotineiramente no Brasil é composta por material plástico como, por exemplo, o polietileno de alta densidade (PEAD), o qual é muito comum no lixo doméstico. Nesta Dissertação, embalagens de PEAD pós-consumo foram coletadas e moídas. Após processamento em extrusora, o material definido como PEAD reciclado (mistura de embalagens brancas, marfins e incolores) foi injetado e as propriedades mecânicas foram avaliadas e comparadas com uma amostra de PEAD comercial (HD7600U). A análise térmica através da calorimetria exploratória diferencial (DSC), em conjunto com a análise estatística dos resultados experimentais, também foi conduzida. Em relação à resistência à tração, a diferença entre as amostras de PEAD reciclado e PEAD comercial foram tão pouco expressivas que, dentro das condições experimentais adotadas, se pode afirmar que o material reciclado é equivalente ao comercial.Por sua vez, os modelos cinéticos aplicados na análise térmica revelaram quea amostra de PEAD comercial demonstra um processo de nucleação e crescimento dos cristais mais homogêneo e simples, embora a energia de ativação seja consideravelmente maior do que o das demais amostras de PEAD.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:30:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_AndreColonese.pdf: 956646 bytes, checksum: 52c7d1f9f01068a57e4c84b7f5bb9bb5 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:30:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_AndreColonese.pdf: 956646 bytes, checksum: 52c7d1f9f01068a57e4c84b7f5bb9bb5 (MD5) Previous issue date: 2015-02-09 In this work, composites of high density polyethylene HDPE with calciumdeficient hydroxyapatite were synthesized in order to obtain materials with good mechanical properties and bioactivity. The addition of calcium-deficient hydroxyapatite resulted in an increase in elastic modulus (high rigidity), lower impact resistance and lower HDPE crystallinity degree, promoting, in these materials, a higher bioactivity. Scanning thermal analysis (non-isothermal system) was carried out by differential scanning calorimetry (DSC), and it was evaluated the calcium phosphate content added and the screw speed in the processing. In non-isothermal crystallization studies it was observed a decrease in crystallization temperature as the cooling rate was increased for all produced materials. The activation energy of crystallization was evaluated by Kissinger and Ozawa methods. The sample with 5 wt.% of calcium-deficient hydroxyapatite and processed at 200 rpm screw speed showed the lower value of activation energy (262 kJ/mol) and the lower deviation from linearity. Calcium-deficient hydroxyapatite does not promote the crystallization process due to the high activation energy determined by the described methods. Probably the screw speed promotes the dispersion of the filler in the HDPE matrix and hinders the crystallization process. Correlation coefficients in Osawa-Avrami method indicated loss in the linear correlation. These losses might be associated with a small percentage of secundary crystallization and/or the temperatures chosen to determine the crystallization rate. The parameters obteined from Mo method, the lower percentages of crystallization showed a great deviation from linearity, with correlation coefficient much smaller than 1, when increasing the percentage of crystallization, the deviation from linearity decreases, getting closer to 1.The results of Mo and Osawa-Avrami models were not able to set the kinetic behavior of the materials produced in this study. No presente trabalho, foram processados compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com hidroxiapatita deficiente de cálcio (HA), com o objetivo de obter materiais com melhores propriedades mecânicas e bioatividade. A adição da HA deficiente de cálcio proporcionou um aumento no módulo de elasticidade (maior rigidez), menor resistência ao impacto e decréscimo do grau de cristalinidade do PEAD, proporcionando uma maior bioatividade ao material. A análise térmica exploratória (sistema não isotérmico) foi realizada por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e foram avaliados os teores de fosfato de cálcio e a velocidade de rotação da rosca no processamento dos materiais. No estudo da cristalização não-isotérmica observou-se uma diminuição da temperatura de cristalização com o aumento da taxa de resfriamento para todos os materiais sintetizados. A energia de ativação (Ea) da cristalização dos materiais foi avaliada por meio dos métodos Kissinger e Ozawa. A amostra com 5% de HA deficiente de cálcio e velocidade de processamento de 200 rpm foi a que apresentou menor valor de energia de ativação, 262 kJ/mol, menor desvio da linearidade e a que mais se assemelhou à matriz de PEAD sem HA. O teor de hidroxiapatita deficiente de cálcio não favorece o processo de cristalização devido à alta energia de ativação determinada pelos métodos descritos. Provavelmente, a velocidade de rotação, favorece a dispersão da carga na matriz de PEAD, dificultando o processo de cristalização. Na aplicação do método de Osawa-Avrami, os coeficientes de correlação indicaram perda na correlação linear. Estas perdas podem estar associadas a uma pequena percentagem de cristalização secundária e/ou à escolha das temperaturas utilizadas para determinar a velocidade de cristalização. Na determinação dos parâmetros pelo método de Mo, as menores percentagens de cristalização apresentaram um grande desvio da linearidade, com coeficiente de correlação bem menor que 1 e com o aumento da percentagem de cristalização, o desvio da linearidade diminui, ficando próximo de 1. Os resultados obtidos mostraram que o modelo de Mo e de Osawa-Avrami não foram capazes de definir o comportamento cinético dos materiais produzidos neste trabalho.

Orientador : Prof. Dr. Jucélio Tomás Pereira Co-orientador : Prof. Dr. Carlos Alberto Bavastri Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 27/02/2015 Inclui bibliografia Área de concentração: Fenômenos de transporte e mecânica dos sólidos Resumo: Materiais viscoelásticos (MVEs) têm sido amplamente empregados como materiais estruturais. Entretanto, seu uso de forma adequada exige o conhecimento do seu comportamento bem como de um modelo matemático que os descrevam com precisão. Uma importante propriedade mecânica desse tipo de material é a função módulo de relaxação que, segundo experimentos, possui dependências do tempo, da temperatura e da pressão no material. Este trabalho trata do desenvolvimento de uma metodologia para identificação do comportamento mecânico de MVEs no domínio do tempo, descrito através do modelo de Wiechert (Séries de Prony) e considerando as influências da temperatura, da pressão e da temperatura e pressão simultaneamente. Para tanto, parte-se de um conjunto de dados experimentais obtidos através de ensaios uniaxiais de tração, considerando várias taxas de deformação, em diferentes temperaturas de ensaio. Através do modelo material de Wiechert e de modelos que consideram as influências da temperatura e da pressão, os parâmetros característicos do comportamento material são obtidos utilizando técnicas de otimização. Mais especificamente, é utilizada uma técnica híbrida de otimização baseada na aplicação inicial de algoritmos genéticos para aproximar o ponto de mínimo global, e no posterior uso de técnicas de programação não linear, para melhor aproximar esse ponto de ótimo. A metodologia de identificação é implementada no ambiente MatLab® e os resultados se mostram promissores, modelando de forma adequada o comportamento do MVE empregado, com baixo custo computacional. Palavras-chave: Viscoelasticidade linear. Modelos constitutivos. Séries de Prony. Abstract: Viscoelastic materials (VEMs) have been widely used as structural materials. Although, their use in a correctly way requires knowledge of its behavior as well of a mathematical model that describes them accurately. A very important mechanical property involving this type of material is the relaxation modulus function which, according to experiments, shows dependence of time, temperature and pressure. This work deals with the development of a methodology to identify the mechanical behavior of VEMs in time domain, described through the generalized Maxwell model (Prony series) and considering the influence of temperature, pressure and temperature and pressure simultaneously. Therefore, it starts up from a set of experimental results obtained by uniaxial traction, considering various strain rates at different test temperatures. Through Wiechert's material model and other models which include dependence of temperature and pressure, the characteristic parameters of the material behavior are obtained by optimization techniques. Specifically, it is used a hybrid optimization technique based on the initial application of genetic algorithms, in order to approximate the minimum global point followed by a nonlinear programming to better approximate the global optimum point. The identification methodology is implemented on MatLab® and the results are promising, modeling appropriately the behavior of the employed the VEM, with low computational costs. Key words: Linear Viscoelasticity. Constitutive models. Prony Series.

Misturas de poliacetal (POM), polímero de engenharia com boas propriedades mecânicas, com poliuretano termoplástico (TPU), um polímero composto por uma fase rígida e outra flexível visam buscar alternativa de materiais a serem utilizadas em bandas externas de roldanas, visando a diminuição da emissão de ruído das roldanas quando utilizadas em sistema de movimentação de portas de armários, em contato com um trilho metálico. Neste trabalho foram avaliadas as propriedades mecânicas, físicas, térmicas e morfológica de misturas de POM/TPU nas proporções 100/0, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50, 40/60 e 0/100 (m/m). As misturas foram preparadas em extrusora dupla rosca corrotante e após os corpos de prova foram injetados em injetora convencional. O aumento dos teores de TPU nas misturas promoveu o aumento da resistência ao impacto, à abrasão e diminuição na dureza do material. Houveram aumentos da temperatura de deflexão térmica das misturas com o aumento do teor de POM. Através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) pode ser analisada uma mistura homogênea com partículas dispersas de TPU em formato de gotículas. A avaliação de emissão de ruído mostrou que com a diminuição do módulo de elasticidade, com o aumento da quantidade TPU na mistura, ocorre a redução da emissão de ruído do mesmo, esta redução fica evidente em frequências acima de 1kHz, ocorrendo uma redução da emissão de ruído de 2-5dB. Bolsa Desenvolvimento de Tecnologia e Inovação Polyoxymethylene (POM), an engineering polymer with good mechanical properties, blended with thermoplastic polyurethane (TPU), a polymer composed by a flexible and a rigid phase, are an alternative of materials to be used in external bands of pulleys, aiming to reduce the noise emission of pulleys when used in system drive cabinets doors, occurring pulleys contact with a metallic rail. In this work, the mechanical, physical, thermal and morphological properties of POM/TPU blends were evaluated in the proportions of 100/0, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50, 40/60 and 0/100 (w/w). The blends were prepared in a twin screw extruder and after the samples were injected in a conventional injector. The increase in the levels of TPU on the blends promoted a rise in the impact resistance, abrasion and a decrease in the material hardness. There was an increase in the deflection heat temperature of the blends with enhanced content of POM. Through scanning electron microscopy (SEM) was observed a blend with the presence of dispersed TPU particles. The noise emission showed that with the decrease in the modulus of elasticity of the polymer occurs a reduction of noise emission. This reduction is evident in frequencies above 1 kHz, causing 2-5dB reduction of noise emission.

Orientador: Ana Rita Morales Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Neste trabalho foram avaliados os efeitos de aditivo modificador térmico (MT), aditivo modificador de impacto (MI) e tratamento de recozimento nas propriedades térmicas e mecânicas do poli(ácido lático), PLA. As propriedades térmicas foram avaliadas por meio de ensaios de temperatura de deflexão térmica (HDT) e ponto de amolecimento Vicat e a partir de curvas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) de cada composição testada. As propriedades mecânicas foram avaliadas a partir de ensaios de resistência à tração. As alterações morfológicas na estrutura cristalina das amostras também foram analisadas por análise de difração de raios¿X. O uso dos aditivos propostos não se mostrou viável para o aumento da temperatura de deflexão térmica (HDT) e do ponto de amolecimento Vicat do PLA estudado. Estas propriedades mostraram-se sensíveis ao aumento do grau de cristalinidade que aumentou de 3% do PLA puro para aproximadamente 12% do PLA modificado, porém não foi suficiente para promover as melhorias esperadas. O tratamento de recozimento foi mais efetivo que os aditivos promovendo aumento no grau de cristalinidade para valores de até 44% e elevou os valores de HDT em torno de 10ºC e de Vicat em mais de 70ºC. A temperatura de transição vítrea, Tg, foi pouco alterada, sendo observados uma tendência de redução pela presença dos aditivos e um discreto aumento pelo recozimento. A cristalização a frio do PLA foi acelerada pelo aditivo nucleante e totalmente eliminada pelo tratamento de recozimento. O módulo de elasticidade apresentou aumento significativo pela adição dos aditivos testados, o que não foi observado para a resistência à tração e para o alongamento. O recozimento também foi significativo, porém, diferentemente do esperado, causou redução em todas as propriedades mecânicas. A maior cristalinidade observada deveria ter aumentado o módulo elástico, bem como a resistência à tração, o que não ocorreu por uma possível degradação causada pelas condições empregadas no tratamento térmico. As modificações no estado cristalino também foram acompanhadas pela alteração na transparência das amostras e por difração de raios-X que identificou a predominância da fase ?, caracterizada por uma célula unitária ortorrômbica. Para potenciais aplicações industriais os teores adequados de aditivos e uma análise detalhada do processo são necessários, incluindo-se o tempo e temperatura de resfriamento durante o processo de moldagem, para que o material final possa apresentar as propriedades desejadas Abstract: This work evaluated the effects of a thermal modifier additive, an impact modifier additive, and an annealing treatment over the thermal and mechanical properties of the poli(lactic acid) (PLA). The thermal properties were evaluated through heat deflection temperature (HDT) and Vicat softening point measurements and through differential scanning calorimetric (DSC) curves of each tested composition. The mechanical properties were evaluated through tensile strength measurements. Morphological changes in the crystalline structure of the samples were also analyzed through X-ray diffraction. The use of the proposed additives was not feasible to increase the heat deflection temperature (HDT), and the Vicat softening point of the studied PLA. These properties were sensitive to the degree of crystallinity that was increased from 3% of the pure to around 12% of the modified PLA, but was not sufficient to promote the expected improvements. The annealing treatment was more effective than the additives and promoted an increasing of the degree of crystallinity to values up to 44%, it also increased the HDT values in approximately 10°C and the Vicat in more than 70°C. The glass transition temperature, Tg, was slightly altered, being observed a tendency of reduction by the presence of additives and a minor increase by the annealing treatment. The cold crystallization of the PLA was accelerated by the nucleating additive and completely eliminated by annealing treatment. The modulus of elasticity was significantly increased by the addition of the tested additives, but not for the tensile strength and the elongation. Annealing was also significant, however, unlike the expected, caused a reduction in all the mechanical properties. The higher crystallinity observed should have increased the elastic modulus and the tensile strength, which did not occur because of a possible sample degradation caused by annealing treatment conditions employed. Changes in the crystalline state were also accompanied by changes in the transparency of the samples and through X-ray diffraction where it was identified the prevalence of the ? phase, characterized by an orthorhombic unit cell. For potential industrial applications the appropriate levels of the additives and a detailed analysis of the process is required, including time and temperature of cooling during the molding process, so that the final material can offer the desired properties Mestrado Engenharia Química Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Vanessa Petrilli Bavaresco Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A área de biomateriais tem crescido e desenvolvido tecnologias para acompanhar e suprir as demandas que tem surgido a cada dia na área médica. Os novos biomateriais são produtos versáteis que atuam, combatem ou reparam inúmeras limitações e patologias. Dentro da classe de biomateriais poliméricos os hidrogéis têm sido cada vez mais estudados devido as suas características serem adequadas para várias aplicações biomédicas, dentre elas a cartilagem articular. As tecnologias de fabricação também tem acompanhado o desenvolvimento dos biomateriais. A prototipagem rápida tem impulsionado as pesquisas na área biomédica e permitido a biofabricação de estruturas complexas que existe no corpo humano e de animais. A biofabricação integra os fundamentos da engenharia e o conhecimento da área biomédica para produzir dispositivos biocompatíveis que possam ser utilizados na área biomédica. Esse trabalho é um estudo para verificar a viabilidade de fabricar substratos de poli (metacrilato de 2-hidroxietila) (pHema) usando um equipamento desenvolvido pelo grupo de pesquisadores do INCT Biofabris da Unicamp. Esse equipamento de biofabricação utiliza os princípios da estereolitografia por irradiação direta com luz UV-Visível para fabricar dispositivos médicos Os substratos foram produzidos utilizando seis diferentes composições químicas, para verificar a influência da composição química nas propriedades mecânicas, biológicas e biotribológicas dos hidrogéis. Foi verificado que os substratos produzidos com maior densidade de reticulação promove maior proliferação celular Abstract: The development of biomaterials area has grown and has developed technologies aimed to satisfy the demands that emerge every day in the medical field. New biomaterials are versatile products that act and repair numerous limitations and diseases. Within the class of polymeric biomaterials, hydrogels have been increasingly studied due to their characteristics that are suitable for various biomedical applications, such as articular cartilage. Manufacturing technologies have also followed the development of biomaterials. Rapid prototyping has driven research in the biomedical field and has allowed the biomanufacturing of complex structures that exist in the human and animals' body. The biomanufacturing integrates the fundamentals of engineering and biomedical knowledge to produce biocompatible devices that can be used in the biomedical field. This work is a study to verify the feasibility for fabrication of substrates of poly (2-hydroxyethyl methacrylate) (pHema) using an equipment developed by the research group of INCT Biofabris Unicamp. This equipment is based on the principle of stereolithography by direct irradiation with UV- visible light to fabricate medical devices. The substrates were produced using six different chemical compositions in order to verify the influence of the chemical composition on the mechanical properties, biological and biotribological properties of hydrogels. It was found that the substrate produced with higher crosslinking density promotes greater cell proliferation Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutora em Engenharia Mecânica

Resumo: O presente trabalho descreve a preparação, caracterização e estudo de propriedades de materiais nanocompósitos multifuncionais formados por látices poliméricos (borracha natural e poli(estireno co-acrilato de butila)) e nanotubos de carbono (NTCs) preenchidos por espécies de ferro. No preparo dos nanocompósitos foram utilizadas dispersões aquosas partindo-se de NTCs com o tensoativo dodecil sulfato de sódio e NTCs previamente submetidos a um tratamento ácido (mistura de H2SO4/HNO3). Várias amostras foram preparadas contendo diferentes quantidades de NTCs (0,01-10% m.m-1). Os nanocompósitos foram caracterizados por micro-tomografia de raios X, microscopias eletrônicas de transmissão (MET) e varredura (MEV), microscopias de força atômica (AFM) e magnética (MFM), espectroscopias Raman e nfravermelho. As propriedadestérmicas, elétricas e mecânicas foram avaliadas respectivamente por TGA, medidas de resistividade pelo método de quatro pontas e ensaios tensão-deformação. Observou-se que a estruturação dos nanocompósitos preparados, principalmente os de borracha natural, está fortemente associada à concentração de NTCs adicionada, não havendo diferenças significativas ligadas ao tipo de modificação superficial a qual o nanotubo foi submetido. Por meio de imagens de AFM evidenciou-se uma boa adesão entre os NTCs e as matrizes poliméricas estudadas. A incorporação dos NTCs não alterou estruturalmente os polímeros. Graças à formação de redes de NTCs interconectados no interior da matriz, propriedades elétricas nos nanocompósitos tiveram incrementos bastantes significativos comparados aos polímeros puros. A formação de redes de nanotubos também é responsável pela maior resistência à sorção de solventes apresentada pelos nanocompósitos de borracha natural frente ao polímero puro. Foram observadas melhoras significativas nas propriedades mecânicas dos polímeros após a introdução dos nanotubos de carbono. Imagens de MFM confirmaram a natureza magnética dos nanocompósitos, propiciada graças à presença de espécies magnéticas no interior dos nanotubos utilizados, adicionando uma propriedade inédita para este tipo de material.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a utilização de redes de Bragg em fibra ótica (FBG), para a monitoração das deformações mecânicas oriundas do processo de secagem de tintas. No intervalo de tempo referente ao processo de secagem, uma fina camada de tinta sofreu uma mudança de estado físico de líquido para sólido, se transformando em um filme contínuo e mecanicamente estável. As deformações mecânicas presentes neste processo foram mensuradas pelo transdutor, demonstrando a real possibilidade das redes de Bragg serem aplicadas para estes fins. Para o acompanhamento temporal das deformações mecânicas no processo de secagem de uma tinta látex, a FBG foi encapsulada com o objetivo de evitar o contato da tinta com a fibra ótica, devido à ineficaz aderência entre ambas, e consequentemente melhorar a aderência da tinta sobre o dispositivo encapsulado. Este processo de encapsulação da FBG permitiu que as deformações mecânicas oriundas do processo de secagem fossem eficientemente transformadas em perturbações mecânicas mensuradas pelo transdutor. O acompanhamento temporal das deformações mecânicas oriundas do processo de secagem também foi investigado com a utilização de tinta diluída. Finalmente, um estudo sobre as deformações mecânicas de uma segunda camada de tinta (duas demãos) é ainda abordado. As redes de Bragg utilizadas neste trabalho foram produzidas e caracterizadas quanto à deformação mecânica longitudinal e temperatura, no Núcleo de Dispositivos Fotônicos da UTFPR. This work shows results obtained with the use of fiber Bragg grating (FBG) transducer to monitor the drying process of latex paints. When a thin film of wet paint is dried on the substrate surface, the paint film change from a sticky liquid state to a solid state, transforming to a continuous, transparent and mechanically stable film. The mechanical deformations in this process were measured by the FBG sensor head, showing the real possibility of FBG strain sensor application in this area. To monitor the mechanical deformation in the film during the drying process, the FBG was packaged. The FBG packaging has two main functions: allows a better measurement of the paint mechanical deformation inherent to the drying process and also avoids paint poor adhesion to the bare optical fiber. The packaged FBG, showed that this is a promising device to be used for the measurement of stress evolution in paints during the drying time. The mechanical deformation during drying time of diluted latex paint also was investigated. Finally, a study about the mechanical deformation of a second coating application of latex paint was also carried out. The Bragg gratings used in this work were produced in photosensitive fibers by means of a phase-mask interferometric external fabrication technique at Núcleo de Dispositivos Fotônicos laboratories of UTFPR.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-15Bitstream added on 2014-06-13T20:24:13Z : No. of bitstreams: 1 mazur_rl_dr_guara.pdf: 5349444 bytes, checksum: 5546ed3e05f9b04e6ef0e88215a4b018 (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Os compósitos poliméricos avançados têm sido utilizados como materiais estruturais de elevado desempenho em aplicações aeroespaciais nos últimos 40 anos. No entanto, esses materiais podem apresentar problemas quando expostos à umidade, temperatura, radiação ultravioleta e variação térmica, podendo ocorrer sinergia entre os principais mecanismos de degradação. Entre os compósitos termoplásticos, o laminado processado a partir de fibras de carbono/PEKK (poli(éter-cetona-cetona)) mostra excelente balanço de propriedades, incluindo elevada temperatura de transição vítrea, elevados valores de resistência, rigidez e tenacidade à fratura, baixa absorção de umidade e boa resistência ambiental. O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência dos parâmetros de processamento na obtenção do compósito de fibra de carbono/PEKK, via moldagem por compressão a quente, assim como, estudar a influência de diferentes condicionamentos ambientais, como efeito higrotérmico, radiação ultravioleta (UV) e ciclagem térmica nos comportamentos viscoelástico e mecânico do compósito. Neste trabalho, os efeitos da degradação ambiental sobre as propriedades mecânicas e viscoelásticas foram avaliadas por meio de ensaios de compressão, de cisalhamento interlaminar, DMA e vibração livre. O processamento dos compósitos por moldagem por compressão a quente mostrou-se adequado necessitando, porém, da otimização de alguns parâmetros. As análises viscoelásticas das amostras submetidas ao condicionamento por radiação UV mostram que as temperaturas de transição vítrea das amostras não condicionadas e condicionadas encontram-se relativamente próximas (~157°C a 162°C), mas o módulo de armazenamento apresenta uma acentuada degradação, evidenciando o efeito deletério da radiação UV na rigidez do compósito estudado Advanced polymeric composites have been introduced as structural materials for high performance aerospace applications over the last 40 years. However, these materials can present problems when exposed to moisture, temperature, ultraviolet (UV) radiation and thermal cycling, besides it may occur the synergy among the main degradation mechanisms. Among the thermoplastic composite materials, carbon fiber reinforced PEKK (poly(etherketone- ketone)) laminates have shown excellent balance of properties, including high glass transition temperature, high strength, stiffness and fracture toughness values, low moisture absorption and good environmental resistance. The aim of the present work is to evaluate the influence of the processing parameters on the carbon fiber/PEKK composites manufacturing, by hot compression molding, and also the influence of different environmental conditionings as hygrothermal, ultraviolet (UV) radiation and thermal cycling effects on viscoelastic and mechanical behaviors. In this work, the effects of environmental degradation on mechanical and viscoelastic properties were studied by compression, interlaminar shear strengths, DMA and free vibration tests. Hot compression molding showed good to produce the thermoplastic composite, but it need be optimised. The viscoelastic tests of the samples submitted to the UV radiation effects show the glass transition temperatures of non-conditioning and conditioning specimens are near (~157°C to 162°C) when compared between then. On the other hand, the storage modulus presents a significant degradation emphasising the deleterious effect of the UV conditioning on the studied composite stiffness

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Marcos Akira d'Avila Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: O estudo de nanocompósitos de poli(tereftalato de etileno) reciclado (PETr), principal objeto deste trabalho, foi dividido em duas partes. Preliminarmente, foram preparados nanocompósitos de PETr, com diversos teores (1, 3 e 5% em massa) de montmorilonita organicamente modificada (MMTm), pelo método de intercalação no estado fundido, em uma extrusora de dupla rosca corotacional à velocidade de 250 rpm. Buscando um melhor entendimento sobre as implicações que envolvem a preparação de nanocompósitos com respeito ao sistema PETr/MMTm disponível comercialmente, na segunda parte deste estudo, além de diferentes teores (neste caso 2,5 e 5,0%), distintas velocidades da rosca foram também utilizadas (250 e 150 rpm). Adicionalmente, para efeitos comparativos, foram ainda processados nanocompósitos com equivalentes formulações, porém com matriz de PET virgem. Como na primeira parte, a morfologia dos corpos de prova moldados por injeção foi avaliada por difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). As propriedades térmicas e mecânicas dos nanocompósitos obtidos foram então analisados por calorimetria diferencial exploratória (DSC) e testes de impacto e tração. As imagens de MET mostraram uma morfologia mista exibindo lamelas intercaladas e também algumas esfoliadas. Uma pequena quantidade de agregados pôde também ser observada. Teores mais elevados de MMTm conduziram a valores mais altos de cristalização desenvolvida dentro do molde de injeção, o que indica que a MMTm atuou como agente nucleante como ficou evidenciado pela diminuição e pelo aumento das temperaturas de cristalização, a frio e a partir do fundido, respectivamente, nos nanocompósitos resultantes. Os valores máximos para o módulo de Young foram observados nos nanocompósitos contendo 5% de MMTm processados a 150 rpm. A análise morfológica efetivamente revelou um maior grau de esfoliação para os nanocompósito baseados em matriz de PET virgem. Contudo a termo-estabilidade dos nanocompósitos de PETr, durante o processo de injeção, foi relativamente superior àquela mostrada pelos de PET virgem. A obtenção de nanocompósitos de PET reciclado (com vistas a futuras aplicações de engenharia) mostrou-se viável, mesmo quando comparada à de nanocompósitos com matriz do material virgem Abstract: The study of the recycled poly(ethylene terephthalate) (rPET) nanocomposites, which was the main object of this work, has been divided into two parts. At first, nanocomposites of rPET with several amounts (1, 3 and 5wt.%) of an organic modified montmorillonite (mMMT) were prepared by direct melt intercalation process in a co-rotating twin-screw extruder at 250 rpm. In order to obtain a better understanding about the implications that involve the preparation of nanocomposites regarding the system rPET and a commercial mMMT, in the second part of this study, besides different amounts of mMMT (2.5 and 5.0% in this case), different screw rotation speed (250 and 150 rpm) were also used. In addition, as a reference, nanocomposites with the same formulations but with virgin PET matrix were also processed. As in the first part, the morphology of the injection-molded formulations was evaluated by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). Thermal and mechanical properties of the resulting nanocomposites were then analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), tensile and impact tests. The TEM images showed a mixed morphology with intercalated and some exfoliated platelets, a little amount of aggregated platelets could also be observed. Higher concentrations of mMMT led to higher values of crystallization into the mold. This indicates that mMMT actuated as nucleating agent, as evidenced by a decrease and an increase in both cold and melt crystallization temperatures in the obtained nanocomposites, respectively. Maximum enhancement in Young¿s modulus was observed in the nanocomposites containing 5 wt% of mMMT processed at 150 rpm. The morphological analysis has effectively revealed a better degree of exfoliation for the nanocomposites based in virgin PET matrix. However, the thermal stability of the rPET nanocomposites, during de injection-molding process, was relatively better than those of the virgin PET. The obtaining of rPET nanocomposites, having in mind future engineering applications showed availability even when compared with virgin material nanocomposites Mestrado Ciência e Tecnologia de Materiais Mestre em Engenharia Química

Orientador: Gabriel P. de Souza Co-orientadora: Leni Akcelrud Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 11/09/2006 Inclui bibliografia Área de concentraçao: Engenharia e ciencias de materiais

Orientador: Cecilia Amelia Carvalho Zavaglia, Maria Isabel Felisberti Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Esta tese teve como objetivo a avaliação das propriedades térmicas, mecânicas, termomecânicas e morfológicas de quatro resinas de poliéster insaturado comerciais e da modificação destas pela incorporação do copolímero tribloco poli (estireno-b-isopreno-bestireno). As propriedades térmicas, termo-mecânicas e mecânicas foram avaliadas pelas técnicas TGA, DMA e ensaios mecânicos de tração, flexão e impacto. A cura das resinas foi acompanhada por DSC. Observou-se que o teor de estireno na resina influencia a estabilidade térmica e as propriedades mecânicas, estando este fenômeno relacionado à segregação de fases, como avaliado nos ensaios de análise dinâmico-mecânica. O estudo da influência da dispersão do copolímero tribloco SIS nas propriedades térmicas, mecânicas, dinâmico-mecânicas e no comportamento morfológico das quatro resinas, mostrou que o comportamento mecânico e dinâmico-mecânico são dependentes da composição da resina. A análise da morfologia das misturas resultou em sistemas com separação de fases, porém com baixa adesão entre a matriz vítrea e a fase elastomérica Abstract: This work aims to evaluate thermal, mechanical, thermo mechanical and morphological properties of four trade unsaturated polyester resins modified by poli (styrene-b-isoprene-bstyrene) triblock copolymer. Thermogravimetric and dynamic mechanical analyses and tensile, flexural and impact resistance tests were carried out in order to investigate these properties. The cure of the resin was followed by DSC technique. The mechanical properties and thermal stability of the resins were affected by the styrene content, which is also related to the phase separation observed. The morphology analysis revealed poor adhesion between the glassy matrix and the elastomeric phase Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica