Resumo em Português:

Três resinas catiônicas (Amberlyst 15, Lewatit SPC 112, ambas comerciais e MLS 07, sintetizada em laboratório) foram utilizadas como catalisadores em reação de alquilação. A resina MLS 07, obtida pela copolimerização em suspensão do estireno com divinilbenzeno, foi sintetizada de modo que apresentasse tamanho médio de partícula e porosidade próximos aos da resina Amberlyst 15. MLS 07 foi modificada por meio de reação de sulfonação dos anéis aromáticos, que introduziu no material, grupos ativos (SO3H). As três resinas, selecionadas em duas faixas granulométricas, foram caracterizadas por adsorção de nitrogênio (área específica, volume de poros e diâmetro médio de poro), por microscopia eletrônica de varredura (morfologia) e quanto a sua capacidade de troca iônica. Os catalisadores foram utilizados em reações de alquilação de tolueno com álcool benzílico. Foi observada a influência de parâmetros como: tamanho médio de partícula, morfologia, tipo de catalisador e temperatura na conversão do álcool benzílico e na seletividade da formação do produto de interesse, benziltoluenos (orto, meta e para). Os dados obtidos mostraram que as resinas Amberlyst 15 e MLS 07 apresentaram melhor performance quando comparadas com a Lewatit SPC 112 que apresentou menor atividade e seletividade no produto de interesse em todas as condições de reação utilizadas. Esse resultado pode ser atribuído principalmente à menor área específica desse material em relação às das outras duas resinas.

Resumo em Inglês:

Three cationic resins (commercial Amberlyst 15 and Lewatit SPC112, and MLS 07, synthesized in our laboratory) were utilized as catalysts in alkylation reactions. MLS07 resin, prepared by suspension copolymerization of styrene and divinylbenzene, was produced in selected conditions in order to present average particle size and porosity close to those of Amberlyst 15. The SO3H active groups were introduced in the MLS07 resin by sulfonation of the aromatic rings. Samples of the three resins, of two granulometric ranges each, were charactherized by nitrogen adsorption (specific surface area, pore volume and average pore diameter), electron scanning microscopy (morphology) and by their ion exchange capacity. The catalysts were used in alkylation reactions of toluene with benzyl alcohol. The influence of parameters such as avarage particle size, morphology, catalyst type and reaction temperature on the conversion of the benzyl alcohol and on the reaction selectivity relative to the formation of benzyl-toluene, was sutdied. The data obtained show that Amberlyst 15 and MLS 07 presented better performance as compared to that of Lewatit SPC112. In all the reaction conditions employed Lewatit SPC 112 showed the lowest activity and selectivity in the formation of the desired product (o-, m-, p- benzyltoluene). This behavior may be mainly attributed to the fact that Lewatit SPC112 has the lowest surface area of the three resins.

Resumo em Português:

Com o contínuo crescimento de uso de compósitos poliméricos estruturais na produção industrial de peças aeronáuticas, torna-se imperativo desenvolver técnicas de reparos de danos aplicáveis aos diversos tipos de laminados. O procedimento normalmente utilizado para definir o reparo de compósitos laminados, envolve a simulação do dano em corpos-de-prova representativos dos componentes. Este trabalho apresenta a técnica de reparo estrutural, tipo chanfro, de laminados de carbono/epóxi de aplicação aeronáutica, pelo uso de tecido de carbono/epóxi. Os laminados de carbono/epóxi, sem e com reparos, foram submetidos ao condicionamento ambiental em duas condições diferentes (ambiente: 23 ± 5ºC e 50 ± 5 % de umidade relativa e úmida: 65 ± 5ºC e 95 ± 5 % de umidade relativa), e os reparos foram realizados com quatro diferentes sobreposições das camadas de tecido de carbono (9,0; 12,7; 15,0 e 20,0 mm). Todas as famílias de reparo foram submetidas ao carregamento em tração em temperaturas ambiente e elevada (82ºC). Os melhores resultados da propriedade mecânica dos laminados reparados foram obtidos com as sobreposições de 15,0 e 20,0 mm, recompondo a resistência em 80,7 e 84,0%, respectivamente, em relação ao laminado sem reparo. O condicionamento com umidade e temperatura elevadas diminuiu a resistência em tração em até 90% dos laminados reparados, favorecendo a falha por descolamento entre o laminado base e o reparo (falha no adesivo).

Resumo em Inglês:

The continuous use of structural polymer composites in the aeronautical industry has required the development of repairing techniques of damages found in different types of laminates. The most usually adopted procedure to investigate the composite laminate repairing has been by repairing simulated damages in laminated composite specimens. This work shows the structural repair technique, scarf type, of a typical carbon/epoxy laminate used in the aeronautical industry, using carbon/epoxy fabric. The carbon/epoxy laminates, with and without repairs, were subjected to two hygrothermal conditioning (ambient: 23 ± 5ºC and 50 ± 5 % of relative humidity, and wet: 65 ± 5ºC and 95 ± 5 % of relative humidity). The repairs were made by using four different overlaps of the carbon fabric plies (9.0; 12.7; 15.0 and 20.0 mm). All repaired families were subjected to tensile tests performed at room and elevated (82ºC) temperatures. The highest tensile strength values were obtained with the laminates repaired by the 15.0 and 20.0 mm overlap, recovering 80.7 and 84.0% of the strength respectively, in relation to the laminate without repair. The conditioning under elevated humidity and temperature decreased the tensile strength up to 90 % of the repaired laminates, favoring the adhesive failure by debonding between the base laminate and the repair.

Resumo em Português:

Dentre muitas fibras naturais de interesse tecnológico, o resíduo de madeira substitui com vantagens as cargas e reforços tradicionalmente empregados em compostos e compósitos poliméricos, particularmente os de origem mineral, tais como talco, CaCO3 e fibra de vidro. A tecnologia dos chamados Wood-Plastic Composites (WPC´s) envolve conceitos de compatibilidade e processabilidade e apresenta grandes desafios tecnológicos para a formulação e estabilização da mistura devido a baixa estabilidade térmica da celulose. Muitos dos avanços tecnológicos em WPC’s dependem de uma análise criteriosa das características físicas de seus componentes e das condições de processamento do sistema, particularmente aspectos relacionados a sua compatibilização. No presente trabalho são apresentados estudos sobre a reatividade do polipropileno modificado com anidrido maleico (PP-MAH) utilizado como compatibilizante em compósitos termoplásticos de polipropileno com farinha de madeira. A influência da carga celulósica e a eficiência do compatibilizante nas propriedades reológicas, térmicas, mecânicas e morfológicas do sistema foi avaliada através de medidas de rigidez, grau de cristalinidade, temperatura de cristalização e fusão cristalina levando-se em conta as características da resina, a distribuição granulométrica e o teor de umidade da farinha de madeira. Observou-se que os compósitos compatibilizados com PP-MAH apresentaram ganhos significativos de rigidez em relação aos compósitos não-modificados, independente do tipo de farinha de madeira empregada enquanto as propriedades térmicas do polímero mostraram-se sensíveis à distribuição granulométrica e algumas composições apresentaram tendência ao escurecimento e a elevação da temperatura de cristalização do polímero na presença do reforço celulósico. Imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura ilustram o molhamento da fibra celulósica pela resina termoplástica quando na presença do compatibilizante indicando a possível ocorrência de reações de esterificação na interface polímero-madeira.

Resumo em Inglês:

Wood waste fibers (WWF) mostly known as wood flour, can replace mineral fillers such as talc, CaCO3 and fiberglass with great advantage. Wood-plastics composites (WPC’s) technology includes concepts of compatibility and processing and yet presents technical challenges in grade formulation and stabilisation of the composite system. Owing to thermal constraints in wood flour processing, commodities such as polyolefins (PP, PEAD/PEBD), styrenics (PS e HIPS) and vinyls (PVC) represent the bulk of the thermoplastics used in WPC’s applications. In the present work, a brief overview of the latest developments in WPC’s processing technology is discussed in the light of technical characteristics and performance of this novel class of thermoplastics composites in emerging applications. Some investigations on compatibilizing efficiency of the polypropylene modified with maleic anhydride (PP-MAH) is presented for polypropylene formulations compounded with different types of pinus wood waste. The influence of the cellulosic filler and the efficiency of the compatibilizers on thermal, mechanical and morphology of the composite system was evaluated through stiffness measurements, degree of cristallinity, crystallization and melt temperatures in regard to the resin intrinsic properties and sawdust characteristics. Electron microscopy micrographs ilustrate in great detail the filler wetting by the resin in the presence of the anhydride maleic in the polypropylene used as compatibilizer suggesting that sterification reactions may be taken place at the wood-polymer interface.

Resumo em Português:

Este trabalho tem como objetivo avaliar a degradação térmica e fotooxidativa do terpolímero poli (acrilonitrila-butadieno-estireno), ABS, utilizado em componentes internos de automóveis. Corpos de prova de ABS moldados por injeção foram submetidos ao envelhecimento térmico, segundo a norma ASTM D794, e ao envelhecimento fotooxidativo segundo as normas ASTM G24 e G53. As amostras envelhecidas foram submetidas às análises dinâmico-mecânica, e microscópicas por microscopia de força atômica no modo não contato. Os resultados mostraram que as transições, tanto da fase vítrea quanto da fase elastomérica na superfície do ABS, são afetadas pela degradação. As áreas dos picos das curvas de módulo de perda em função da temperatura relativos às transições vítreas do ABS foram correlacionadas ao alongamento na ruptura, em função do tempo e tipo de envelhecimento. As propriedades mecânicas são influenciadas de forma mais acentuada pela extensão da degradação da matriz. O método de envelhecimento ASTM G24 mostrou-se mais agressivo que o G53, seja para a fase BR ou para a fase SAN. As imagens microscópicas mostraram que os diferentes envelhecimentos provocaram diferentes variações na rugosidade das superfícies. Amostras fotooxidadas, com perda de alongamento maior que 50%, foram reprocessadas e mostraram uma recuperação superior a 90% nessa propriedade.

Resumo em Inglês:

The aim of this work is the evaluation of thermal and photo-oxidative degradation of the terpolymer acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS, used in internal automotive components. Injection molded specimens were aged by ASTM D794, ASTM G24 and ASTM G53 standards. The aged test specimens were studied by means of dynamic mechanical analysis and non-contact atomic force microscopy. The results revealed that the transitions of the glass and rubber phases were affected by the degradation. The area under linear loss modulus-temperature curves was related to tensile properties in function of the aging time and standard test method. The degradation of the matrix had a higher influence on the mechanical properties. Both, PB and SAN phases, were more affected when the ASTM G24 standard test method was used. Microscopy images showed that the different ageing methods cause different changes on the surface roughess. The results showed that an ABS that had lost 50 % of rupture elongation has this property almost regenerated (90 %) after being reprocessed.

Resumo em Português:

Amostras de resina epoxídica (EP) curadas com compostos à base depolimercaptana (SH), SH na presença de poliamino amida, e amina modificada, constituindo, respectivamente, os sistemas epoxídicos (SE) 1, 2 e 3, foram preparadas segundo condições estabelecidas pelas curvas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) de EP e agentes de cura, ou endurecedores (AC) e analisadas, antes e após preparação do SE, por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) por meio de técnicas de transmissão (pastilha de KBr, pirólise por bico de Bunsen, e pirólisecontrolada (CONTROLPIR/FT-IR) dentro da faixa de temperatura fornecida pela análise termogravimétrica (TG) dos SE 1, 2 e 3, para a caracterização de cada AC. Para tal fim, as absorções FT-IR do pirolisado líquido obtido pela metodologia CONTROLPIR/FT-IR foram avaliadas, em comparação ao espectro do AC de referência. A caracterização dos agentes de cura foi feita com a técnica TG/FT-IR do gás liberado de cada SE, em comparação ao espectro de referência do produto de degradação do respectivo AC.

Resumo em Inglês:

Samples of epoxy resin (EP) cured with polymercaptans (SH), SH in presence of polyamine amide, and polyamine modified compounds , respectively, SE 1,2 and 3, were prepared according to established conditions by DSC analysis of EP and curing agent (AC) or hardeners, and analyzed by FT-IR transmission techniques (KBr pellets, uncontroled pyrolysis and controled pyrolysis-FT-IR) (CONTROLPIR/FT-IR), in the temperature range found from TG analysis of SE 1,2 and 3, for characterizing the AC. The FT-IR absorptions of liquid pyrolysate obtained by CONTROLPIR/FT-IR were evaluated, in comparison to reference spectrum of AC The characterization of hardeners was also possible by the analysis of each SE with TG/FT-IR technique, in comparison to the reference spectrum of degradation product for each AC used.

Resumo em Português:

Placas finas de compósitos de matriz polimérica epoxídica reforçada por fibras de vidro, carbono ou aramida, bem como placas de um compósito híbrido vidro-aramida, foram submetidas a ensaios de flexão. As condições de fixação dos corpos de prova foram tais que o ensaios foram realizados com deflexão restrita. Os resultados experimentais obtidos para a deflexão máxima dos compósitos puderam ser qualitativamente previstos usando-se o método de balanço de energia de Ritz. Os compósitos reforçados por fibras de carbono apresentaram os maiores valores de energia de iniciação e de força máxima, o que foi atribuído às altas propriedades intrínsecas das fibras. As propriedades específicas do compósito híbrido foram superiores às dos compósitos apenas com fibras de vidro ou fibras aramidas. Este efeito sinergístico indicou um projeto adequado na fabricação deste compósito. O modo de falha macroscópico de todos os compósitos foi semelhante. Na face frontal, a interação compósito - punção seguiu o comportamento previsto pela Lei de Hertz. Na face posterior, houve preferencialmente delaminação.

Resumo em Inglês:

Thin plates of epoxy resin matrix composites reinforced with glass, carbon and aramid fibers, as well as a plate from a hybrid glass-aramid composite, were submitted to flexure tests. The specimens were fixed in order to conduct the testes under restricted conditions of deflection. The experimental results of the maximum deflection agreed qualitatively with the Ritz method of energy balance. Carbon fiber reinforced composites showed the highest values for the initiation energy and for the maximum force. Both results were attributed to the high intrinsic properties of carbon fibers. The specific properties of the hybrid composite were higher than the properties of the glass or aramid reinforced composites. This synergistic effect is indicative of a properly designed hybrid composite. The macroscopic failure mode of all composites was similar. At the front face the interaction between the composite and the indenter followed the behavior of Hertz Law. At the rear face, delamination occurred preferentially.

Resumo em Português:

Parâmetros cinéticos e reológicos relacionados com o ciclo de cura de um sistema de pré-impregnado de resina epóxi (F584)/fibra de carbono (prepreg) foram determinados pelo uso de análises térmicas (DSC e DMA) e reológicas. Os parâmetros determinados foram utilizados para avaliar o ciclo de cura hoje utilizado industrialmente no processamento de compósitos poliméricos pelo uso do prepreg em estudo.Baseando-se nos resultados das análises térmicas realizadas foi constatado para o sistema estudado que a cinética de cura é de ordem n = 1,3 e que a razão de aquecimento mais apropriada na obtenção de compósito polimérico é de 2,5 °C/min, pois esta razão de aquecimento proporciona um ciclo de cura a temperaturas mais baixas, quando comparada às demais razões estudadas, 5 e 10°C/min, favorecendo uma cura mais homogênea e melhor controlada.

Resumo em Inglês:

The kinetic and rheological parameters related to the cure cycle of an epoxy resin (F584)/carbon fiber pre-impregnated (prepreg) system were determined by thermal and rheological analysis. The results were used to evaluate the cure cycle nowadays used in the composite processing industry, with the same prepreg system. Based on thermal analyses results it was verified that the curing of the epoxy resin follows a polymerization kinetic of n = 1,3 order and that the heating rate more adequate for the composite processing is equal to 2,5 °C/min. This heating rate favors a cure cycle at lower temperatures, when compared to the other heating rates studied, 5 e 10 °C/min, allowing a more homogeneous and better controlled cure reactions.

Resumo em Português:

Neste trabalho foram analisados recobrimentos de poli(tereftalato de etileno), PET, depositados em aço carbono através da técnica de aspersão térmica à combustão, e produzidos a partir de pós oriundos de processos de moagem, em moinho de bolas e de facas, de garrafas de PET pós-consumo. Algumas condições de moagem foram testadas, tendo-se obtido pós com diferentes características morfológicas. As características morfológicas dos pós e dos recobrimentos foram avaliadas por microscopia óptica e eletrônica, tendo-se observado que o recobrimento apresentava bolhas, provavelmente devido à degradação do polímero. Além disto, os recobrimentos produzidos, bem como as amostras de pó, foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, por calorimetria exploratória diferencial e através da determinação de viscosidade intrínseca em solução. Os resultados obtidos mostraram que é possível a produção de aço carbono recoberto com PET através da técnica de aspersão térmica, sendo que o grau de degradação, a morfologia e a distribuição granulométrica dos pós utilizados influenciaram significativamente as características e propriedades dos recobrimentos formados.

Resumo em Inglês:

The main purpose of this work was to study the production of a thermal spray coated poly(ethyleneterephthalate) steel. Poly(ethylene terephthalate) coatings were made of a thin grinding waste produced by a PET recycling company, and of a PET powder, which was obtained by grinding post-consumer beverage bottles. Some grinding conditions, using a ceramic ball mill, were studied. Scanning Electronic Microscopy (SEM) and optical microscopy (OM) were used in the study of powder and coating morphologies, and this analysis showed that PET coating presents bubbles due to polymer degradation. PET powder and coating characteristics were investigated using Differential Scanning Calorimetry (DSC) and measurements of intrinsic viscosity. It was observed that the powder morphology and the degradation and the size distribution of the PET powder affect significantly the characteristics and properties of coatings.

Resumo em Português:

A poliamida 6 (PA6) é um polímero semicristalino de grande aplicação na engenharia e que apresenta instabilidade no processamento e baixa resistência ao impacto sob entalhe. A incorporação do ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno) como modificador de impacto da PA6, pode melhorar estas propriedades. Entretanto, como esta mistura é imiscível e incompatível, torna-se necessária a incorporação de um terceiro componente que promova a interação destas duas fases imiscíveis. Este estudo analisa a influência dos copolímeros MMA-GMA (metacrilato de metila-metacrilato de glicidila) e MMA-MA (metacrilato de metila-anidrido maléico) como compatibilizantes de blendas PA6/ABS. Estes copolímeros apresentam miscibilidade com a fase SAN do ABS, devido à presença do PMMA, e têm também os grupos funcionais éster e anidrido capazes de reagir com os grupos terminais, presentes na PA6. As blendas PA6/ABS/MMA-MA apresentaram excelente desempenho sob impacto, permanecendo dúcteis em temperaturas subambiente e super-tenazes na temperatura ambiente.

Resumo em Inglês:

Polyamide 6 (PA6) is a semicrystalline polymer suitable to be used in engineering applications with a number of advantages, but its processing instability and relatively low impact strength are limiting aspects. The addition of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) as an impact modifier to PA6 can improve these properties. However, this blend is immiscible and incompatible, hence the use of an adhesion promoter is necessary to improve the interfacial interaction between the phases. This study focuses on the influence of poly(methyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) (MMA-GMA) and poly(methyl methacrylate-co-maleic anhydride) (MMA-MA) copolymers as compatibilizers for PA6/ABS blends. These copolymers are miscible with SAN phase of ABS due to the presence of PMMA and they have also the esther and anhydride functional groups capable of reacting with polyamide end groups. PA6/ABS/MMA-MA blends showed an excellent impact performance, being super-tough at room temperature and maintaining a good ductility in subambient temperatures.