Caracterização mecânica e ótica de materiais compósitos constituidos por PDMS-parafina e PDMS-cera de abelha

Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná Esta dissertação de mestrado foi elaborada com o intuito de aquisição do grau de Mestre em Engenharia Industrial. Atualmente o ser humano dispõem de diversos materiais de construção para objetos. Cada material apresenta suas características e propriedades particulares, porém, com o grande desenvolvimento tecnológico no decorrer dos anos, torna-se necessário a descoberta e caracterização de novos materiais. Visto isso, neste trabalho pretende-se caracterizar o comportamento mecânico e ótico de materiais compósitos com características hiperelásticas. Um compósito feito a partir da mistura de Polidimetilsiloxano (PDMS) e pequenas quantidades de parafina e cera de abelha. Mais especificamente, os materiais utilizados foram o silicone Sylgard 184, a parafina pura e a cera de abelha com origem da região norte de Portugal. Para a caracterização deste material, foram fabricados provetes no Laboratório de Mecânica dos Fluídos e Hidráulica do Instituto Politécnico de Bragança. Os provetes foram submetidos a alguns ensaios experimentais como de tração, espectrofotometria, inspeção visual, molhabilidade e dureza. Nos resultados obtidos, os compósitos com cera de abelha e parafina tiveram uma menor resistência à tração do que o PDMS puro. Com o ensaio no espectrofotômetro foi possível avaliar a variação da transparência dos materiais analisados à temperatura ambiente e quando aquecido. Os materiais compósitos, à temperatura ambiente, apresentam-se opacos e quando aquecidos aumentam significativamente o seu índice de transparência, enquanto que, com o PDMS puro, a transparência mantém-se sempre elevada, independentemente da temperatura a que o ensaio foi realizado. Na inspeção visual notou-se que a mudança de transparência está diretamente relacionada com o material adicionado e seus pontos de amolecimento e fusão. Na molhabilidade é possível notar a variação do ângulo de contato com a adição de cera de abelha ou parafina, deixando o PDMS ainda mais hidrofóbico. E, por fim, no ensaio de dureza, verificou-se um aumento da dureza com a presença de parafina e uma redução com a cera de abelha, comparado com o material original na proporção recomendada. Com este trabalho foi possível notar que outras propriedades e comportamentos podem ser obtidos a partir de misturas de pequenas quantidades de parafina e cera de abelha no PDMS. This master's thesis has the purpose of getting the Master's degree in Industrial Engineering. Currently the human being has several options of building materials for objects. Each material has its particulars characteristics and properties, however, with the great technological development over the years, it is necessary to discover and characterize new materials. Given this, this work aims to characterize the behavior of the mechanical and optical properties of composite materials with hyperelastic characteristics. A composite made from the mix of Polydimethylsiloxane (PDMS) and small amounts of paraffin or beeswax. More specifically, the materials used were Sylgard 184 silicone, pure paraffin and beeswax from northern Portugal. To perform the characterization of this material, specimens were experimentally manufactured in the Laboratory of Fluid Mechanics and Hydraulics of the Polytechnic Institute of Bragança. The specimens were submitted to some tests such as traction, spectrophotometry, visual inspection, wettability and hardness. The results obtained was that the composites with beeswax and paraffin had a lower tensile strength than the pure PDMS. With the spectrophotometer assay, it was possible to evaluate the variation of the transparency of the analyzed materials: at room temperature and when heated. Composite materials at room temperature are opaque and when heated significantly increase their transparency level, meanwhile, with pure PDMS, the transparency level is always high, regardless of the temperature that the test was performed. In visual inspection it was noted that the change in transparency is directly related to the added material and its softening and melting points. In wettability it is possible to notice the variation of the angle of contact with the addition of beeswax or paraffin, causing the PDMS to be even more hydrophobic. Finally, in the hardness test, there was an increase in hardness with the presence of paraffin and a reduction in hardness with beeswax, compared with the original material in the recommended proportion. This work made possible to notice that other properties and behaviors can be obtained from mixtures of small amounts of paraffin and beeswax in the PDMS.