Resumo em Português:

Polímeros sintéticos são largamente utilizados em diversos produtos devido às suas propriedades físicas, químicas e facilidade de transformação. O poli(cloreto de vinila), conhecido como PVC, é um dos polímeros mais versáteis desenvolvidos pelo homem, de grande utilidade para a sociedade moderna. Suas aplicações incluem: janelas, calhas de chuva, revestimentos de paredes, portas, papel de parede, mangueiras, brinquedos, calçados, bolsas de sangue e tubos para condução de água. Em todas estas aplicações são utilizados aditivos junto à resina de PVC, sendo que um dos aditivos mais utilizados é o plastificante. Este estudo apresenta a análise comparativa de formulações flexíveis de PVC, baseada em dois plastificantes de origem renovável (óleo vegetal modificado - OVM e óleo vegetal modificado e epoxidado - OVME), e também dois plastificantes petroquímicos convencionais, di(2-etilhexil) ftalato - (DEHP) ou DOP e di(2-etilhexil) adipato - (DEHA) ou DOA. Não foram observadas diferenças significativas entre as propriedades mecânicas das formulações. Os diferentes plastificantes demonstram influenciar na dureza e resistência química das formulações, sendo que o grupo epóxi e a maior massa molar no plastificante vegetal apresentam maior compatibilidade com a resina de PVC. A análise de MEV apresenta uma provável exudação do plastificante OVM da matriz do PVC.

Resumo em Inglês:

Synthetic polymers have been widely used in manufactured products because of their physical and chemical properties and low cost of production. Poly(vinyl chloride), called PVC, is a versatile, inexpensive plastic whose use has become pervasive in modern society. Its applications include window frames, rain gutters, wall paneling, doors, wallpapers, flooring, garden furniture, toys, blood bags and pipes. In all of these applications additives are used, with plasticizers being among the most important. This work shows a comparative study among distinct compositions of flexible PVC - based on two vegetable plasticizers from renewable sources (modified vegetable oil - OVM and epoxidized modified vegetable oil - OVME), in addition to two conventional petrochemical plasticizers, called di(2-ethylhexyl) phthalate-(DEHP) and di(2-ethylhexyl) adipate-(DEHA). No significant differences were observed in the mechanical behavior of the compositions evaluated. The plasticizers affected the hardness and chemical resistance to n-heptane for the compositions. The epoxi group and the high molar mass from vegetable plasticizers showed better compatibility with the PVC resin. The analyses by SEM showed a probable exudation of OVM from the PVC matrix.

Resumo em Português:

Membranas poliméricas foram produzidas a partir de nanocompósitos de poliamida 6 e argila constituída de silicatos em camadas, utilizando a técnica de imersão-precipitação. A argila foi modificada organicamente com os sais quaternários de amônio, Dodigen e Cetremide. Foram obtidos nanocompósitos de poliamida 6 com argila sem tratamento (MMT) e com argila tratada (OMMT). Os nanocompósitos obtidos foram avaliados por DRX e MET, apresentando estrutura com predominância de lamelas de argila esfoliadas na matriz polimérica. As membranas produzidas pelo método de inversão de fases foram caracterizadas por DRX e MEV. A difração de raios X das membranas confirmou os resultados para os nanocompósitos anteriormente preparados. A superfície da matriz observada por MEV apresentou poros irregulares. Já para as membranas com os nanocompósitos observou-se maior quantidade e melhor distribuição dos poros, indicando que a presença da argila alterou a morfologia da membrana. As fotomicrografias das seções transversais dessas membranas mostraram uma estrutura morfológica assimétrica, constituída de uma pele, onde os poros são muito pequenos ou inexistentes, e uma camada porosa com poros de tamanho e distribuição uniformes.

Resumo em Inglês:

Polymeric membranes were produced from nylon 6 nanocomposites and a clay using the immersion-precipitation technique. The clay was organically modified by using a quaternary ammonium salt, Dodigen. Nanocomposites were obtained from nylon 6 with untreated clay (MMT) and treated clay (OMMT). The nanocomposites were studied by XRD and TEM. The morphological structure consisted of an exfoliated and partially exfoliated clay layers in the polymeric matrix. The membranes were produced by phase inversion method and characterized by XRD and SEM. The X-ray diffraction of the membranes confirmed the results for the nanocomposites. The SEM image of the membrane top surface showed irregular pores. As for the membranes with the nanocomposites, a larger number of better distributed pores were observed, indicating that the presence of the clay altered the membrane morphology. The cross section SEM image showed an asymmetric morphology structure, comprising two layers, namely a skin with small and closed pores, and a porous layer with large, uniformly distributed pores.

Resumo em Português:

Este trabalho descreve as sínteses de hidrogéis superabsorventes a base de acetato de celulose (AC), com grau de substituição 2.5, reticulado com dianidrido 3, 3', 4, 4' benzofenona tetracarboxílico (BTDA). As caracterizações das matérias primas foram realizadas por análises térmicas (TG/DTG) e espectroscopia na região do infravermelho (FTIR). O grau de substituição do acetato de celulose foi determinado por via úmida. A confirmação da reação de esterificação foi possível a partir da técnica de FTIR, espectroscopia UV-vis e análises térmicas (TG/DTG). A presença de poros no novo material foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e porosimetria (BET). A influência da concentração de dianidrido no meio reacional foi investigada, bem como a influência do aumento no grau de reticulação no comportamento térmico do material. Foram obtidas isotermas de absorção de água em diferentes temperaturas para os hidrogéis com diferentes graus de reticulação. Os coeficientes de difusão dos géis foram determinados, juntamente com a energia de ativação para o processo de inchamento usando a equação de Arrhenius. A entalpia de mistura do sistema gel-água foi determinada pela medida da quantidade máxima de água absorvida no equilíbrio a diferentes temperaturas, empregando a equação de Gibbs/Helmholtz.

Resumo em Inglês:

This work describes the synthesis of hydrogels of cellulose acetate (AC), with a nominal degree of substitution DS = 2.5, cross-linked with 3,3',4,4' benzophenonetetracarboxylic dianhydride (BTDA). The raw materials were characterized by thermal analysis (TG/DTG) and by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). DS of cellulose acetate was determined by titration with a known amount of standard NaOH solution. Hydrogels of BTDA were synthesized with 0.5, 0.75 and 1.0 mol of BTDA/mol of AC. FTIR proved to be a suitable method to monitor the course of reactions and the progress of purification. UV-vis spectroscopy and analysis confirmed the esterification of the free hydroxyl groups. Surface modification of AC structure after the cross-linking reaction was analyzed by Scanning Electron Microscope (SEM) and density and porosity of the hydrogels were determined by BET. The influence of the concentration of dianhydride on the time necessary for formation of the gel was investigated. The influence from the increase in the degree of cross-linking on the thermal behavior of the material was also documented. Water absorption isotherms were obtained for hydrogels with different reticulating agents and reticulation degrees at different temperatures. The Arrhenius equation was used to determine the diffusion coefficient of the different hydrogels at distinct temperatures and the threshold energy for the swelling process. The enthalpy of mixture was determined through the measurement of the maximum quantity of water absorbed at equilibrium at different temperatures, with the Gibbs/Helmholtz equation.

Resumo em Português:

O presente trabalho demonstra a caracterização de compósitos fotoativáveis, mostrando que a espectroscopia de RPE combinada com as análises convencionais, pode trazer informações importantes sobre o processo de polimerização desse material restaurador estético. Inicialmente foram utilizados oito compósitos restauradores comerciais, dando ênfase à Z100 (3M ESPE) e o compósito restaurador Opallis (FGM), fotoativadas por um aparelho LED (ULTRA BLUE - Dabi Atlante). Foram realizadas análises por espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), ensaios de resistência mecânica, microdureza superficial, Picnometria a gás, testes de raspagem, medida da translucidez e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Por RPE foi possível identificar as espécies de radicais presentes, sua intensidade relativa. Comparando as análises realizadas para as duas marcas comerciais, os resultados indicaram que o compósito restaurador Z100 gerou um número superior de radicais (Ir = 2,40 u.a) em relação ao outro compósito restaurador (Ir = 1,00 u.a); tendo também apresentado desempenho superior nas demais análises estudadas, corroborando assim com o fato de que o compósito que gerou maior número de radicais livres, identificada por RPE apresentou também as melhores propriedades físicas.

Resumo em Inglês:

The present work shows the characterization of photoactivated composites, demonstrating that EPR spectroscopy combined with conventional analyses, can carry important information on the polymerization process of dental composites. Initially eight commercial composites were used, giving emphasis for the Z100 (3M ESPE) and the resin Opallis (FGM), irradiated by a LED unit (ULTRA BLUE - Dabi Atlante). Analyses for Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy, mechanical resistance, surface microhardness, gas picnometry, scratching, translucency measurement and Scanning Electron Microscopy (SEM) were accomplished. Based on the EPR results it was possible to identify the present radicals species and their relative intensity. Comparing the analyses accomplished for the two commercial brands, the results indicated that the resin Z100 (3M ESPE) generated a larger number of radicals (Ir = 2.40 u.a) when compared to the other resin (Ir = 1.00 u.a); also presented better performance when compared with other techniques used in the present manuscript, corroborating with the fact of composite which genterated larger number of radials as also the better physical properties.

Resumo em Inglês:

The substitution of volatile hydrocarbons by the use of water as blowing agent in the synthesis of expandable polystyrene particles has been studied in the last decades. In this work, an investigation was made of the influence of experimental parameters on the incorporation of water in the synthesis of water-expandable polystyrene. The synthesis procedure was based on a two-step polymerization, namely a water dispersion stage and a suspension polymerization stage. The use of a surfactant with a low HLB value resulted in a more stable water-in-oil system and smaller water droplets. The type of impeller used during the dispersion of the water in the monomer phase also influenced the formation of water droplets. In addition, the diameter of the droplets was strongly influenced by the duration of the water dispersion phase. Results suggested that these parameters can be used to control the characteristics of the water droplets formed inside the polystyrene particles.

Resumo em Português:

Resíduos plásticos gerados pelas atividades offshore da indústria de exploração e produção de óleo e gás, após caracterização por ensaio de identificação das classes poliméricas e análise térmica, foram pirolisados em atmosfera inerte a 450 °C. Os óleos pirolíticos foram caracterizados por espectrofotometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG/EM), indicando a composição de parafinas, olefinas e aromáticos.

Resumo em Inglês:

Solid wastes from oil and gas offshore exploration and production activities, after characterization of polymeric classes and thermal identification analysis tests, were pyrolysed under an inert atmosphere at 450 °C. The pyrolysis oil was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) gas chromatography mass spectrometry (CG/EM), indicating high generation of paraffin, olefines and aromatics.

Resumo em Português:

Os compósitos poliméricos vêm ganhando grande destaque devido aos avanços tecnológicos conquistados pelas indústrias, principalmente a aeroespacial. Estes avanços têm como uma de várias finalidades a obtenção de compósitos com baixa massa específica associada às elevadas resistência mecânica e rigidez. Comparando os compósitos termoplásticos aos termorrígidos, pode ser destacado como suas principais vantagens: processamento mais rápido pela ausência de um ciclo de cura; baixa absorção de umidade; excelente resistência química; maior temperatura de serviço; baixo custo de transporte e estocagem; maior resistência ao impacto; maior rigidez e a possibilidade de serem reciclados. Devido às grandes variações de temperatura que estes materiais estão sujeitos durante sua vida útil como artefatos de aplicação aeronáutica, é de extrema importância a realização de estudos do seu comportamento mecânico a elevadas temperaturas, uma vez que a estas temperaturas as propriedades do compósito podem ser modificadas. O presente trabalho visa avaliar o comportamento mecânico (tração, fadiga e cisalhamento interlaminar, tanto em temperatura ambiente como a 80 °C) de compósitos termoplásticos de matriz PEI (poli(éter-imida)) reforçados com fibras de vidro. Observou-se que os valores de resistências à tração, cisalhamento e fadiga do laminado PEI/fibras de vidro foram superiores aos encontrados para o laminado de epóxi/fibras de vidro. Entretanto, em todos os casos foram observadas quedas significativas nas propriedades mecânicas obtidas a 80 °C, em comparação com aquelas à temperatura ambiente.

Resumo em Inglês:

Polymeric composites have been used due to the technological progress in industries, mainly the aerospace. These advances are aimed at obtaining composites with low specific gravity associated with high mechanical properties and stiffness. The main advantages of thermoplastics over thermoset laminates include: fast processing due to the absence of a cure cycle, low moisture absorption, excellent chemical resistance; higher service temperature; low costs of transport and storage, higher impact resistance; higher stiffness and possibility of recycling. It is therefore important to investigate the mechanical properties at high temperatures since these materials are subjected to large temperature variations in aeronautical applications. This work is aimed at evaluating the mechanical properties (tensile, fatigue and interlaminar shear behavior) of PEI reinforced with glass fiber at 25 and 80 °C. The tensile, shear and fatigue stresses for PEI/glass fiber were found to be higher than in epoxy/glass fiber laminates. However, in all cases a significant deterioration in the mechanical properties was observed at 80 °C in comparison to those at room temperature.

Resumo em Inglês:

Photodegradation of LDPE/modified starch blends 80/20 m/m has been examined by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X ray diffraction (DRX) before and after exposure to ultraviolet radiation (UV). Samples were exposed to UV in the laboratory for periods of 6, 24, 48 and 60 hours. The main alteration in the polymeric material after exposure to the radiation was a decrease in the mechanical properties, tensile strength and elongation. There were also changes in the chemical structure of the blend with an increase in the carbonyl and vinyl indices, 65.58 and 53.29%, respectively. The analysis of the blend crystallinity pointed to the formation of a new crystalline symmetry that did not exist before the irradiation.

Resumo em Português:

Laminados compósitos com matrizes poliméricas, respectivamente termorrígida e termoplástica, fortalecidas com fibras contínuas de carbono foram submetidos a impacto único transversal com diferentes níveis de energia. Os danos impingidos aos materiais estruturais foram avaliados por termografia ativa infravermelha na modalidade transmissão. Em geral, os termogramas do laminado termoplástico apresentaram indicações mais claras e bem definidas dos danos causados por impacto, se comparados aos do compósito termorrígido. O aquecimento convectivo das amostras por fluxo controlado de ar quente se mostrou mais eficaz que o realizado por irradiação, empregando-se lâmpada de filamento. Observou-se também que tempos mais longos de aquecimento favoreceram a visualização dos danos. O posicionamento da face impactada do espécime, relativamente à câmera infravermelha e à fonte de calor, não afetou a qualidade dos termogramas no caso do laminado termorrígido, enquanto que influenciou significativamente os termogramas do compósito termoplástico. Os resultados permitiram concluir que a termografia infravermelha é um método de ensaio não-destrutivo simples, robusto e confiável para a detecção de danos por impacto tão leve quanto 5 J em laminados compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono.

Resumo em Inglês:

Continuous carbon fiber reinforced thermoset and thermoplastic composite laminates were exposed to single transversal impact with different energy levels. The damages impinged to the structural materials were evaluated by active infrared thermography in the transmission mode. In general, the thermoplastic laminate thermograms showed clearer damage indications than those from the thermosetting composite. The convective heating of the samples by controlled hot air flow was more efficient than via irradiation using a filament lamp. It was also observed that longer heating times improved the damage visualization. The positioning of the specimen's impacted face regarding the infrared camera and the heating source did not affect the thermo-imaging of thermosetting specimens, whereas it substantially influenced the thermograms of thermoplastic laminates. The results obtained allow concluding that infrared thermography is a simple, robust and trustworthy methodology for detecting impact damages as slight as 5 J in carbon fiber composite laminates.

Resumo em Português:

Neste trabalho é apresentado o estudo da formação de reticulações na temperatura ambiente, de borracha natural epoxidada (ENR) de 25% de grau de epoxidação, com um agente de cura contendo o tiol trimetilolpropano tris(2-mercaptoacetato) (TMP-SH). As composições foram realizadas a partir de solubilização da ENR e, posterior reação com o TMP-SH. Foram preparadas composições com 5, 10 e 20 phr de ENR e controles contendo NR e ENR. Também foi preparada uma composição com NR e 10 phr de TMP-SH para comprovar o efeito do grupo epóxido. A formação de reticulação dos filmes foi determinada pelas propriedades físico-mecânicas como grau de inchamento no equilíbrio, resistência à tração e propriedades dinâmico-mecânicas. Os resultados mostraram a eficiência do agente de cura e a influência do teor incorporado de TMP-SH nas propriedades determinadas, e a composição de ENR com 10 phr do agente de cura foi a que apresentou melhor desempenho físico-mecânico.

Resumo em Inglês:

This paper presents the crosslinking study at room temperature of epoxidised natural rubber (ENR), of 25% of epoxidation level, with a curing agent containing thiol trimethylolpropane tris(2-mercaptoacetate) (TMP-SH). The compositions were made from solubilization of ENR, and subsequent reaction with TMP-SH. Compositions with 5, 10 and 20 phr of TMP-SH, NR and ENR controls were prepared. It was also prepared a composition with NR and 10 phr of TMP-SH to demonstrate the effect of epoxide group. The crosslinking formation of the films was determined by physical-mechanical properties as equilibrium swelling index, tensile strength and dynamic-mechanical properties. The results showed the efficiency of the cure agent and the influence of TMP-SH content incorporated, in the studied properties, and the ENR composition with 10 phr of curing agent presented the best physical-mechanical performance.

Resumo em Português:

Neste trabalho são investigadas as propriedades mecânicas de poliuretana derivada do óleo de mamona, utilizando a técnica de indentação instrumentada com penetradores de geometrias piramidal e esférica. Foi analisada a influência da forma do penetrador utilizado nos ensaios de indentação instrumentada para se obter valores das propriedades mecânicas de polímero derivado de óleo de mamona. Os penetradores utilizados são de pontas piramidais dos tipos Berkovich e canto de cubo e esférico de raio igual a 150 μm em um Nanoindenter XP TM com cargas aplicadas entre 1 e 200 mN. As penetrações variam de acordo com o formato do penetrador, sendo maiores para pontas agudas. A dureza e o módulo de elasticidade foram determinados, utilizando o método de Oliver e Pharr. Verificou-se que os valores medidos para a dureza são maiores para penetradores mais agudos. Os valores obtidos com a ponta piramidal Berkovich foram de 0,14 GPa para pequenas penetrações e 0,12 GPa para maiores penetrações. Já os valores obtidos com ponta canto de cubo foram 25 a 30% maiores. Isso está relacionado com os volumes das regiões que apresentam deformações plásticas elevadas, no caso de penetradores agudos comparados com os volumes das regiões que sofrem deformações viscoelásticas. A viscosidade aparente determinada, utilizando penetrador esférico em testes de força aplicada constante, é igual a (22 ± 2) × 10(12) Pa.s.

Resumo em Inglês:

The mechanical properties of polyurethane derived from castor oil, obtained by instrumented indentation technique with pyramidal and spherical indenters are reported. The influence of the indenter shape on the values of mechanical properties of the polymer was investigated. The indentations were made with pyramidal Berkovich, cube corner and a spherical indenter with radius of 150 μm in a Nanoindenter XP TM. The applied loads varied between 1 and 200 mN. The penetration depth increases for acute indenters, being higher for the cube corner tip. The hardness and elastic modulus were determined using the method of Oliver and Pharr. It was found that the measured values for hardness are higher for more acute indenters. The hardness with the pyramidal Berkovich tip was 0.14 GPa for small penetrations and 0.12 GPa for higher penetration depths. The values obtained with a cube corner tip were 25 to 30% higher. This is related to the volumes of regions with high plastic deformation in the case of acute indenters compared to the volumes of regions that present viscoelastic deformation. The apparent viscosity determined using the spherical indenter, in tests with applied constant forces, is equal to (22 ± 2) × 10(12) Pa.s.

Resumo em Português:

Nanoesferas de carbono foram produzidas a partir de resíduos de petróleo, obtidos da produção de piches pela destilação de óleos decantados, pela técnica de deposição química de vapor a 1200 °C, sem catalisadores, em um processo contínuo. Três resíduos foram selecionados de forma a representar a faixa de propriedades tipicamente encontradas para este material. Nitrogênio e argônio foram empregados como gases de arraste. As nanoesferas obtidas apresentaram propriedades semelhantes para os três resíduos diferentes, sendo a influência do precursor menos significativa que a do gás de arraste empregado. Os rendimentos obtidos, na faixa de 40-50%, e a baixa sensibilidade do processo à composição do precursor indicam que o processo é adequado à utilização industrial.

Resumo em Inglês:

Carbon nanospheres were produced from petroleum residues obtained in the production of petroleum pitches by distillation of decant oils, using chemical vapor deposition at 1200 °C, without catalysts and in a continuous process. Three residues were selected to represent the typical variability in the properties of this material. Nitrogen and argon were used as carrier gases. The three residues yielded nanospheres of similar properties, which were more influenced by the nature of the carrier gas. The mass yields of 40-50% and the low dependence on precursor composition indicate that the process is suitable for large scale industrial use.