Resumo em Português:

Este trabalho avalia a viabilidade técnica da obtenção de compósitos lignocelulósicos de PVC, utilizando-se resíduo de Pinus elliottii e Pinus taeda como carga reforçativa. Foi desenvolvido um processo simples e economicamente viável de tratamento de resíduos industriais desta madeira, processo este baseado na secagem e revestimento das partículas com lubrificantes funcionais e agentes de acoplamento utilizados como aditivos na indústria do PVC, bem como no uso de equipamentos tradicionais da indústria de processamento deste termoplástico. Foram avaliados os efeitos da incorporação da farinha de madeira em concentrações variáveis e do tipo de agente de tratamento superficial utilizado na processabilidade do composto de PVC, bem como em propriedades finais do compósito. Os resultados mostram que o desenvolvimento deste tipo de material compósito é uma alternativa viável para a substituição da madeira convencional em diversas aplicações.

Resumo em Inglês:

This work evaluates the technical viability of lignocellulosic vinyl composites, using residues of Pinus elliottii and Pinus taeda as the reinforcement fiber. A simple and economically viable process for the treatment of these industrial residues was developed. The process includes sieving, drying and treating the wood particles. Treatment is made with functional lubricants and coupling agents used as additives in the PVC industry. Extrusion was performed using traditional equipment available in the Brazilian PVC processing industry. The effect on the processability of the variable concentrations of the residues incorporated and the type of agent used for the treatment had been evaluated, as well as in the final properties of the composite. The results show that the development of this kind of composite material is a viable alternative for the substitution of conventional wood in diverse applications.

Resumo em Português:

A aplicação de estruturas tridimensionais bio-reabsorvíveis como suporte temporário na engenharia de tecidos tem crescido nos últimos anos. Neste estudo, estruturas porosas de poli(3-hidroxibutirato) (P(3HB)) foram preparadas pelo método de vazamento e lixiviação de partículas. As amostras foram obtidas pela adição de cloreto de sódio em concentrações de 50, 60, 70, 80 e 90% p/p, a uma solução de P(3HB) em clorofórmio. O tamanho das partículas de sal foi controlado nas faixas de 38-53, 53-75 e 75-150 µm. As propriedades térmicas das matrizes poliméricas foram estudadas via calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). A morfologia das amostras foi observada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), onde se constatou a formação de estruturas assimétricas para concentrações de sal de 50, 60 e eventualmente 70%. Os tamanhos dos poros obtidos apresentaram dependência somente com a fração em peso inicial e com o tamanho da partícula do sal empregado. Análises de difração de raios X indicaram que o tipo de sal, a concentração e a granulometria não influenciam as características cristalinas do polímero na estrutura porosa. Pelo teste de bioatividade "in vitro" foi constatada a formação espontânea de uma camada de fosfato de cálcio sobre a superfície das estruturas porosas.

Resumo em Inglês:

Three-dimensional polymeric scaffolds have been widely employed as support in tissue engineering to reconstruct damaged or lost tissue. In this study porous structures were obtained using P(3HB) solution with five concentrations of sieved sodium chloride 50, 60, 70, 80 and 90 wt %, with particles size in the range of 75 - 150, 53 - 75 and 38 - 53 µm. Thermal properties of the samples were investigated by differential scanning calorimetry and thermo gravimetric analysis, while the morphology was observed by scanning electron microscopy. Asymmetric porous structures were formed for salt concentrations of 50, 60 and in some cases 70wt%. Additionally, porosity increased as the salt weight fraction was increased and pore diameter increased as the salt particle size increased. X-Ray diffraction analysis showed that salt concentration and granulometry did not influence the crystalline characteristics of the porous matrices when compared with the dense polymer film obtained by casting of a solution without salt. The scaffolds promote the spontaneous deposition of a calcium phosphate layer, indicating bioactivity.

Resumo em Português:

A caracterização da fluidodinâmica de um reator tubular de polimerização foi realizada através da técnica de resposta a estímulo, sendo usada a perturbação com traçador. As curvas obtidas (F(t)) como respostas às perturbações tipo degrau com traçador indicam que pode ocorrer comportamento fluidodinâmico complexo com modos aleatórios, pois são observadas oscilações da resposta F(t) em torno do valor 1, mesmo quando se mantêm as mesmas condições experimentais. Para explicar o comportamento oscilatório na segunda parte de F(t) foi proposto um modelo estocástico. Três são os parâmetros que compõem o modelo: a espessura da camada estagnada junto ao reator: representada pela posição radial no reator em que se posiciona a camada (sigma); o intervalo de tempo em que ocorrem mudanças aleatórias na velocidade: (Dt); e a velocidade máxima de escoamento que a camada lenta pode alcançar junto à parede: (vm2). O modelo estocástico representa bem os dados experimentais obtidos, com conjuntos de parâmetros semelhantes nos vários experimentos, fatos que validam o modelo.

Resumo em Inglês:

The fluid dynamics of a tubular polymerization reactor is evaluated by tracer perturbation. The residence time distribution (F(t)) obtained experimentally seems to be governed by stochastic phenomena, since F(t) oscillations that cannot be explained by experimental errors are observed around the value 1. In order to explain the oscillatory behavior of F(t), a stochastic model was proposed. The model depends on three distinct parameters: the thickness of the stagnant layer placed near the reactor walls (1-j); the characteristic time interval of the random fluctuations, Dt; and the maximum flow velocity of the stagnant layer, vm2. It is shown that the stochastic model represents the experimental data quite well and that similar parameters can be used to describe the results observed in all experiments.

Resumo em Português:

O estudo e aplicação de poliésteres bioreabsorvíveis para reparar tecidos danificados tem se mostrado uma área de pesquisa muito promissora. Poli (L-ácido láctico), PLLA, se destaca dentre os poliésteres bioreabsorvíveis, em função de características como biocompatibilidade e bioreabsorção. No entanto, seu alto custo de importação limita a expansão de seus dispositivos no País. Os objetivos deste trabalho foram sintetizar, caracterizar e estudar a degradação in vitro de membranas de PLLA. O polímero foi sintetizado através da abertura do dímero cíclico do ácido láctico, utilizando-se como catalisador Sn(Oct)2. Obteve-se PLLA com altos valores de massa molar (Mw em torno de 10(5) g/mol) e sua estrutura química foi confirmada através de RMN de ¹H e 13C e IR. As propriedades térmicas do PLLA foram estudadas por DSC, sendo verificada uma alta cristalinidade para o material, o que está de acordo com a literatura. O estudo da degradação "in vitro" das membranas do PLLA mostrou um aumento do grau de cristalinidade em função do tempo de degradação.

Resumo em Inglês:

The study and application of bioreabsorbable polyesters to repair damaged tissues is a promising research area. Poly(L-lactic acid), PLLA, is the most important bioreabsorbable polyester due to it excellent biocompatibility and bioreabsorption. The aim of this work was to synthesize, characterize and evaluate the in vitro degradation process of PLLA membranes. The polymer was synthesized by ring opening of the cyclic diester of lactic acid, using as catalyst Sn(Oct)2. PLLA presented high values of molar mass (Mw around 10(5) g/mol) and its chemical structure was confirmed by RMN ¹H, 13C and IR. The thermal properties of PLLA were studied by DSC, from which a high cristallinity degree was observed, consistent with the literature. The in vitro degradation of PLLA membranes demonstrated that the crystallinity degree increased with increasing degradation times.

Resumo em Português:

O desempenho e o custo de compósitos podem ser alterados por hibridização e, neste sentido, é relativamente comum o uso combinado de fibras e reforços minerais no desenvolvimento destes materiais. No presente trabalho o desempenho mecânico de compósitos poliéster insaturado/ tecidos híbridos sisal-vidro foram investigados em função do teor de fibra e direção do teste. Foram confeccionados três tecidos híbridos (com 30, 40 e 50% em peso de vidro) com fios de sisal no urdume e fibras de vidro na trama. Os compósitos foram moldados por compressão à temperatura ambiente com os tecidos alinhados. Os resultados indicam que houve um aumento nas propriedades mecânicas de tração de todos os compósitos com o aumento do teor de fibras. Para os compósitos reforçados por tecidos com baixo teor de fibra de vidro, as propriedades tenderam a ser mais elevadas quando os testes foram conduzidos na direção do sisal, enquanto que para os tecidos com elevado teor de vidro, o oposto foi observado. Estes comportamentos foram associados ao teor de fibra de vidro na direção do teste e ao diâmetro das fibras de sisal. Em baixos teores de fibra o sisal agiria como inclusão ou defeito, prejudicando as propriedades mecânicas; em elevados teores as propriedades do vidro suplantariam os defeitos provocados pelo sisal.

Resumo em Inglês:

Hybridization can alter both mechanical performance and cost of polymer composites, and novel composite materials can be obtained by the combination of both fibrous and mineral reinforcements. In the present work the mechanical performance of unsaturated polyester/hybrid sisal-glass fabrics was determined as a function of fibre content and test direction. Three different hybrid fabrics (30, 40 and 50% w/w glass content) with sisal strings in the warp and glass roving in the weft were hand weaved. Aligned fabric compression moulded composites were obtained at room temperature. The results showed enhanced properties with fibre content for all composites under investigation. Composites reinforced by fabrics with low glass fibre content exhibited lower properties when tested along the glass fibre direction than when tested along the sisal fibre direction and, at high glass fibre content the opposite trend was observed. These behaviours were associated with the low glass fibre content along the test direction and to the high sisal fibre diameter. At low glass fibre content the sisal fibres would act as inclusions or defects, thereby lowering the mechanical performance of the composite; at high glass fibre contents the superior mechanical properties of the glass would surpass the defects caused by sisal fibres.

Resumo em Português:

Argilas bentoníticas provenientes do Município de Boa Vista/PB foram utilizadas para a produção de argilas organofílicas. As argilas organofílicas foram obtidas a partir da síntese com quatro tipos de sais quaternários de amônio: cloreto de alquil dimetil benzil amônio (Dodigen), cloreto de estearil dimetil amônio (Praepagen), cloreto de cetil trimetil amônio (Genamin) e brometo de cetil trimetil amônio (Brometo). As argilas tratadas com os sais e a não tratada foram caracterizadas por difração de raios X (DRX) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Em seguida, as argilas foram misturadas com matrizes poliméricas do tipo polietileno (PE) e nylon6 (PA6) por meio de técnicas convencionais de processamento. As misturas foram caracterizadas por DRX, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e propriedades mecânicas. Os resultados obtidos por FTIR mostraram a presença dos grupos característicos dos sais na argila e o DRX confirmou a intercalação dos mesmos entre as camadas da argila. As propriedades mecânicas das misturas mostraram um aumento na rigidez em relação aos polímeros puros.

Resumo em Inglês:

Bentonite clays from Boa Vista/PB were used to obtain organophilic clays. Organophilic clays were obtained with four types of quaternary salts of ammonium: asalkyldimethylbenzylammonium chloride (Dodigen), esthearildimethylammonium chloride (Praepagen), cethyltrimethylammonium chloride (Genamin) and cethyltrimethylammonium bromide (Bromide). The treated clays with salts and untreated clays were characterized by X-ray diffraction (XRD) and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR). Then, the clays were incorporated into polyethylene (PE) and Nylon6 (PA6) polymer matrices using conventional processing techniques. The mixtures were characterized by XRD, scanning electron microscopy (SEM) and mechanical properties. The results obtained by FTIR showed the presence of specific groups of the salts in the clay, while their intercalation among the clay layers was verified by XRD. As for the mechanical properties, the mixtures were more rigid than the pure polymers.

Resumo em Português:

Borracha de pneu pós-consumo previamente particulada foi submetida a um tratamento em microondas, de forma a promover a quebra de suas ligações cruzadas, ou seja, sua desvulcanização. A influência das variáveis do processo, tais como tempo de exposição às microondas e número de etapas de tratamento, foi investigada. Após o tratamento, estes materiais foram caracterizados em termos de suas propriedades térmicas por calorimetria exploratória diferencial e reológicas por reometria capilar. Também foi feita extração de solúveis em soxhlet, para avaliar a quantidade de borracha que foi efetivamente desvulcanizada durante o tratamento por microondas. O processo de desvulcanização mostrou-se um método viável para produzir um material passível de ser moldado, de forma semelhante a uma borracha virgem. No entanto, em nenhuma condição de desvulcanização utilizada foi possível obter um material 100% solúvel, ou seja, totalmente desvulcanizado. A análise térmica sugere que ocorre um processo semelhante ao envelhecimento do material durante o tratamento com as microondas.

Resumo em Inglês:

Ground tire rubber was submitted to a microwaves treatment in order to promote its devulcanization, that is, the breaking of the crosslinks between the chains. The influence of the processing parameters, such as time of exposure to the microwaves and number of treatment steps, was investigated. After the treatment, the material was characterized in terms of its thermal, by DSC, dynamic-mechanical, by DMA and rheological, by capillary rheometry, properties. In addition, the extraction of soluble fractions was made in soxhlet, to evaluate the amount of rubber that effectively was devulcanized during the microwaves treatment. The devulcanization treatment showed to be a viable method to produce a material which can be molded, in a similar way to virgin rubber. However, the complete devulcanization of the material was not possible in any devulcanization condition used. The thermal analysis showed that significant changes in the chemical structure were induced when the material was exposed to the microwaves for long times.

Resumo em Português:

Foram realizadas medidas viscosimétricas, em soluções de tolueno e ciclo-hexano, a 30°C, com polibutadieno alto-cis, sintetizado com catalisadores à base de neodímio. Foram empregadas diferentes equações para determinar os valores de viscosidade intrínseca: Huggins; Kraemer; Martin; e Schulz-Blaschke, por extrapolação gráfica; e Solomon-Ciuta; Deb-Chanterjee e; novamente, Schulz-Blaschke, por determinação por um único ponto. Os valores de viscosidade intrínseca obtidos pelos dois métodos (extrapolação gráfica e por um único ponto) foram comparados a fim de se verificar a validade da determinação por um único ponto para os sistemas analisados, bem como determinar que equação fosse a mais adequada para esse tipo de cálculo. Foram calculadas as constantes viscosimétricas de Huggins, Kraemer e Schulz-Blaschke e foi feita uma análise da qualidade do solvente, levando-se em conta também os valores do parâmetro de solubilidade de Hildebrand dos solventes e do polímero. Foi determinada a distância média quadrática entre as extremidades das cadeias poliméricas por meio da equação de Flory, para tal foram utilizados os dados viscosimétricos obtidos, bem como os pesos moleculares determinados por viscosimetria e por cromatografia de exclusão por tamanho. Verificou-se que o método de determinação por um único ponto foi apropriado para o polibutadieno alto-cis, tanto para o cálculo de viscosidade intrínseca quanto de peso molecular. Em tolueno, a equação de Solomon-Ciuta foi a mais adequada, ao passo que a equação de Deb-Chanterjee foi mais apropriada para o polímero em ciclo-hexano. Verificou-se também que o tolueno foi o melhor solvente para o polibutadieno em função dos maiores valores de viscosidade intrínseca e de distância média quadrática entre os extremos da cadeia polimérica. Os valores obtidos para as constantes viscosimétricas confirmaram essa observação.

Resumo em Inglês:

Viscometric measurements, in toluene and cyclohexane solutions, at 30 °C, were carried out on high-cis polybutadiene synthesized with neodymium catalysts. Six different equations were employed to calculate intrinsic viscosity values and viscometric constants: Huggins; Kraemer; Martin and Schulz-Blaschke, by graphic extrapolation; and Solomon-Ciuta; Deb-Chanterjee; and again Schulz-Blaschke, by single point determination. The values obtained for intrinsic viscosity in both solvents and also the molecular weight (in toluene), calculated by applying Mark-Houwink-Sakurada equation, were compared in order to verify the validity of single point determination, which was confirmed. Solomon-Ciuta equation seemed to be suitable for toluene solutions whereas the Deb-Chanterjee equation was adequate for cyclohexane solutions. End-to-end distances of polymeric chains were also determined by applying Flory equation. Based on the higher values of intrinsic viscosity and end-to-end distance of polymeric chains for all samples in toluene, the latter was found to be better solvent than cyclohexane for polybutadiene.

Resumo em Português:

Os processos de obtenção de artefatos de borracha natural (NR) a partir do látex e a composição dos sistemas de vulcanização são fundamentais na determinação da aplicabilidade e qualidade destes artefatos. Varias técnicas podem ser usadas para a verificação da eficiência do processamento e dos sistemas de vulcanização. O objetivo deste trabalho foi estudar a eficiência da vulcanização de látex de NR por dois sistemas de vulcanização SV1 (sistema convencional) e SV2 (sistema eficiente) em diferentes concentrações através de medidas calorimétricas. A Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) mostrou ser uma técnica eficaz na obtenção de parâmetros de vulcanização como velocidade, tempo de pré-vulcanização, bem como do excesso de ligações cruzadas. Os resultados foram corroborados pelos ensaios de resistência à tração e análise óptica. De forma geral, o sistema de vulcanização convencional SV1, em comparação ao sistema eficiente SV2 mostrou-se mais adequado para uso, nas condições experimentais deste trabalho, por fornecer maior velocidade de vulcanização, maior segurança de processo e melhor desempenho mecânico.

Resumo em Inglês:

The manufacture of natural rubber goods from the latex has significant commercial interest. The processes to obtain these artifacts, the type and amounts of the vulcanization systems used are of utmost importance in determining their quality and suitability. A number of techniques can be used to verify the efficiency of both the processing and the vulcanization systems. The objective of this work was the study of the efficiency of NR latex vulcanization carried out by two vulcanization systems, namely SV1 (conventional system) and SV2 (efficient system) in different concentrations, by differential scanning calorimetry (DSC). The DSC has been found to be a very efficient technique for the acquisition of data which would allow the determination of the vulcanization rate, pre-vulcanization time and the excess of crosslinks in elastomers latexes compositions. The results have been corroborated by stress strength tests and optical analysis. In general, the conventional system, SV1, as compared with the efficient SV2, gave the best results, under the experimental conditions, since it provided a higher vulcanization rate, better process safety and better mechanical behavior.

Resumo em Português:

Um método SEC com dupla detecção para determinação de distribuição de funcionalidade de resina polibutadiênica hidroxilada HTPB foi desenvolvido, verificando-se a influência desse parâmetro no comportamento mecânico de poliuretano utilizado em motor-foguete fabricado no Centro Técnico Aeroespacial (CTA). O método mostrou-se sensível a pequenas diferenças de funcionalidade e sua distribuição podendo ser utilizado para a caracterização mais completa da resina. Ensaios de tração realizados em amostras de PU sem carga refletiram pequenas diferenças de distribuição de funcionalidade existentes entre os lotes de polibutadieno hidroxilado.

Resumo em Inglês:

A size exclusion chromatography (SEC) method, with double detection, was developed to determine the functionality distribution of hydroxyl polybutadiene (HTPB) resin, evaluating the influence of that parameter on the mechanical behavior of HTPB polyurethane used as binder in the rocket motors manufactured at Centro Técnico Aeroespacial (CTA). The method showed to be sensitive to small differences in the functionality distribution of the HTPB resin and, thus, can be used for a more complete characterization of the resin. Tensile tests performed on HTPB polyurethane reflected the small differences observed in the functionality distribution of three batches of HTPB.

Resumo em Português:

Blendas de polipropileno e elastômeros termoplásticos (TPEs), estireno-b-butadieno-b-estireno (SBS) e estireno-b-etileno-co-butileno-b-estireno(SEBS) foram preparadas com o objetivo de avaliar a influência do tipo e da concentração do elastômero nas propriedades mecânicas e na morfologia das blendas. Foram utilizados dois tipos de polipropileno, um homopolímero de propileno (PP-H) e um copolímero randômico de propileno-etileno (PP-R), sendo avaliado também o efeito das características da matriz termoplástica. O elastômero termoplástico aumentou a resistência ao impacto do PP, e a variação da rigidez das blendas foi dependente somente da quantidade de TPE adicionada, sendo estas comparativamente mais rígidas que aquelas com igual teor de elastômero convencional, tipo EPDM e EPR. A blenda com melhor balanço rigidez-impacto foi aquela de PP-R com 10% de SEBS. As blendas do copolímero de propileno-etileno com os TPEs apresentaram maior deformação do que aquelas com o homopolímero, devido à natureza menos cristalina da matriz do copolímero de propileno. As blendas tanto do homo quanto do copolímero de propileno com SEBS ficaram mais homogêneas em função da maior afinidade do bloco central poliolefínico EB (etileno-co-butileno) do primeiro com a região amorfa da matriz, sendo esta mais significativa no PP-R.

Resumo em Inglês:

Blends of polypropylene and thermoplastic elastomers (TPEs) of styrene-butadiene-styrene (SBS) and styrene-ethylene-co-butene-styrene (SEBS) triblock copolymers were prepared to evaluate the effect of the elastomer and its concentration on the material properties. For this purpose, a polypropylene homopolymer (PP-H) and a propylene-ethylene random copolymer (PP-R) were used to evaluate the matrix effect on the tensile properties and morphology of the blends. The addition of TPEs to PP promotes increase on impact resistance and the PP-R/SEBS 10%wt blend showed the best balance in stiffness-impact resistance. The morphology of binary blends was similar to elastomeric domains dispersed into the PP matrix and changed as the TPE type and concentration varied. The size of SEBS domains was more homogeneous than the SBS' in both PP matrices due to the high affinity between the polyolefinic EB (ethylene-butene) middle block of the SEBS with the PP amorphous fraction.

Resumo em Português:

Este trabalho mostra a avaliação da temperatura de transição vítrea (Tg), por DMTA, de três famílias de compósitos poliméricos reparados, tendo como laminados base tecidos de fibras de carbono/resina epóxi modificada com elastômero (F584), vidro/resina epóxi (F161) e aramida/resina epóxi (F161). Os compósitos foram laminados manualmente por processo convencional e curados em autoclave de indústria aeronáutica. Posteriormente, danos foram simulados sendo, em seguida, reparados adotando-se a técnica de sobreposição de camadas de pré-impregnados de resina epóxi (F155), com adição de filme adesivo de epóxi (FM 73). As curvas DMTA mostram os efeitos da combinação de diferentes sistemas de resinas na Tg e, conseqüentemente, na temperatura de serviço do componente reparado. O material de reparo utilizado, baseado em pré-impregnados com resina epóxi F155 e filme adesivo de epóxi, provocou a redução da Tg dos compósitos reparados. Para os laminados base com tecido de fibras de carbono e vidro foram verificadas reduções de aproximadamente 30 °C na Tg. Este efeito foi mais pronunciado (redução de aproximadamente 40 °C) quando o laminado reparado de aramida foi submetido a condicionamento higrotérmico a temperatura e umidade elevadas. Esta redução na Tg dos laminados reparados é atribuída à migração do adesivo para o pré-impregnado de resina epóxi F155 utilizado no reparo, durante o processo de cura, e à plasticização do sistema polimérico pela água, durante o condicionamento higrotérmico. A redução da Tg leva a uma conseqüente redução da temperatura de serviço do compósito polimérico reparado.

Resumo em Inglês:

This work shows the evaluation of the glass transition temperature (Tg) by DMTA of three different families of repaired polymeric composites, manufactured with carbon fiber fabric/epoxy F584, glass fabric/epoxy F161 and aramide fabric/epoxy F161, respectively. The composites were laminated by conventional hand lay-up process used in aeronautical industry. Afterwards, simulated damages, scarf type, were made and overlapping layers of F155 epoxy resin prepregs repaired them. The DMTA curves show the effects of combination of different systems resins on the Tg values and, consequently, on the service temperature of the repaired laminate. The used repairing material (based on epoxy resin F155 and on epoxy adhesive film FM73) decreased the Tg of the repaired laminates in approximately 30 °C for the carbon and glass laminates. The conditioning of aramide laminate under elevated humidity and temperature provoked a more decrease of the Tg (reduction of approximately 40 °C). The Tg reduction for the repaired laminates is attributed to the adhesive film migration into the F155 resin system during the cure process and also to the resin plasticization by water diffusion during the hygrothermal conditioning. The Tg reduction leads to a decrease of the service temperature of the repaired polymeric composite.