Resumo em Inglês:

The aim of this work was to determine the dioctyl azelate (DOZ) plasticizer diffusion coefficient (D) for samples containing the interfaces of rubber, liner and solid composite propellant based on hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB). The samples used in the diffusion study were aged up to 31 days after the cure period at 80 °C. A computer program implementing a mathematical model of Fick's second Law of diffusion was developed to calculate the diffusion coefficient based on concentration data obtained from gas chromatographic analyses. The effects of the diffusion phenomenon were also investigated by Shore A hardness and scanning electron microscope (SEM) techniques. These analyses were carried out using samples aged at room temperature and at 80 °C. The hardness results showed an increasing trend for the samples aged at room temperature; however in the tests carried out at 80 °C they showed the opposite trend. The SEM analyses detected meaningful changes in the surface morphology of the propellant for both aging temperatures.

Resumo em Português:

A tenacidade à fratura translaminar dinâmica do laminado híbrido metal-fibra titânio-grafite com matriz termoplástica foi determinada sob as velocidades de impacto de 2,25 e 5,52 m/s, no intervalo de temperaturas de -196 a +180 °C, e comparada à de laminados compósitos convencionais de fibras de carbono e resina epóxi. Constatou-se que o laminado híbrido exibe uma tenacidade à iniciação da fratura inferior à dos compósitos tradicionais com fibras na forma de fita unidirecional, porém superior à dos laminados convencionais com fibras na forma de tecido bidirecional. Os ensaios de impacto revelaram que, comparativamente ao desempenho mecânico dos laminados carbono-epóxi, o emprego do laminado híbrido metal-fibra se justifica mais pela sua resistência à propagação do que à iniciação da fratura dinâmica.

Resumo em Inglês:

The translaminar dynamic fracture toughness of titanium-graphite hybrid fiber-metal laminate with thermoplastic matrix has been determined at the impact velocities of 2.25 and 5.52 m/s, within the temperature range from -196 to +180 ºC, and compared to that of conventional carbon-epoxy composite laminates. The hybrid laminate exhibits lower initiation fracture toughness than traditional unidirectional tape composites though it is tougher than conventional woven fabric laminates. Impact tests revealed that, if compared to the mechanical performance of conventional carbon-epoxy laminates, the fiber-metal laminate application must rely on its resistance to dynamic fracture propagation rather than on fracture initiation.

Resumo em Português:

Neste trabalho, compósitos híbridos metal/polímero (nanopartículas de ouro/polipirrol) foram sintetizados a partir da polimerização química do pirrol sobre a superfície de nanopartículas metálicas estabilizados por um agente surfactante (dodecil sulfato de sódio). A posterior solubilização do compósito em álcool polivinílico permitiu a obtenção de uma matriz orgânica auto-sustentável, flexível, com boa resistência mecânica e aplicável na detecção de compostos voláteis (com especial atenção ao metanol). Nessa direção, foram otimizadas as condições de preparação do compósito, no sentido de promover a detecção e quantificação do metanol em misturas com etanol, com o intuito de aplicar o dispositivo no reconhecimento de resquícios de metanol em bebidas alcoólicas. Dos sistemas analisados, a sensibilidade dos dispositivos se mostrou diretamente proporcional à constante dielétrica do volátil utilizado, indicando que interações físicas ocorrem na matriz na presença de voláteis.

Resumo em Inglês:

In this study, hybrid composites of gold nanoparticles and polypyrrole (AuNPs-PPy) were manufactured by chemical polymerization of the pyrrole monomer on the surface of metal nanoparticles, which were then incorporated in a poly(vinyl alcohol) (PVA) matrix to be exploited in sensing technologies for detecting methanol. The preparation conditions were optimized to maximize sensitivity, allowing for the determination of relative concentrations of methanol molecules in binary mixtures of methanol/ethanol. This was carried out using the electrical response of the sensor, which depends on the dielectric constant of the volatile organic compounds.

Resumo em Português:

Nanocompósitos de poliamida 6/argila organofílica foram preparados pelo método de intercalação por fusão. A argila foi tratada com o sal quaternário de amônio (Cetremide) visando-se à obtenção da argila organofílica (OMMT). Esta foi caracterizada por fluorescência de raio X (FRX), Espectroscopia no Infravermelho (FTIR) e Difração de Raio X (DRX). Os resultados dessas análises evidenciaram incorporação do sal entre as camadas da argila, tornando-a organofílica. Os nanocompósitos foram obtidos em extrusora de rosca dupla corrotacional, com 3% em peso de argila, e estes foram posteriormente injetados. A caracterização dos nanocompósitos por DRX mostrou uma estrutura esfoliada e/ou parcialmente esfoliada. As análises por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foram realizadas nas regiões da pele (superfície) e do núcleo (centro) dos corpos de prova e, mostraram as fases cristalinas α e γ na pele e apenas a fase α no núcleo e que o grau de cristalinidade na pele foi menor do que no núcleo.

Resumo em Inglês:

Polyamide 6/organoclay nanocomposites were prepared using the melt intercalation technique. The clay was treated with a quaternary ammonium salt (Cetremide) to obtain the organoclay (OMMT), which was characterized with X ray fluorescence (XRF), Infrared Spectroscopy (FTIR) and X ray diffraction (XRD). The results of these analyses showed the incorporation of the salt in the clay structure, confirming the organophilization. The nanocomposites were obtained in a co-rotational twin screw extruder with 3 wt. (%) of clay, and then the pellets were injection molded. The characterization by XRD of the nanocomposites showed an exfoliated and/or partially exfoliated structure. The analysis by DSC were made in the skin and core regions of the samples, showing the α and γ-crystalline forms in the skin and only the α-form in the core region. The degree of crystallinity in the skin was lower than in the core.

Resumo em Português:

As propriedades de termo estabilidade das nanofibras de celulose estão relacionadas diretamente com a sua aplicação e em especial ao processamento de polímeros cujas temperaturas típicas de processamento encontram-se em torno de 200 °C. Neste trabalho, nanofibras de algodão comercial foram extraídas empregando-se diferentes ácidos: ácido sulfúrico, ácido clorídrico e mistura (1:1; ácido sulfúrico: ácido clorídrico). As nanofibras resultantes foram caracterizadas quanto à morfologia por microscopia de transmissão (MET), potencial zeta, análise elementar, cristalinidade por difração de raio X (DRX) e estabilidade térmica em atmosfera de ar (TGA). Os resultados indicaram uma morfologia muito similar entre as nanofibras bem como a cristalinidade das mesmas, independentemente do ácido utilizado na hidrólise. A principal diferença encontrada foi em relação ao estado de agregação das mesmas e quanto à estabilidade térmica. O estado de agregação das nanofibras em suspensões seguiu a ordem HCl >H2SO4:HCl > H2SO4 devido ao aumento da carga superficial nesta ordem avaliada via medidas de potencial zeta. A incorporação de HCl ao H2SO4 para a obtenção de nanofibras de celulose revelou-se eficaz no aumento da estabilidade térmica das nanofibras relativamente a extrações empregando-se somente H2SO4 e uma melhor dispersão em relação a nanofibras obtidas com o uso somente de HCl.

Resumo em Inglês:

The thermal stability of cellulose nanofibers is related to their application and especially to polymer processing normally occurring at ca. 200 °C. In this work, nanofibers of commercial cotton were obtained by acid hydrolysis employing different acids: sulfuric, hydrochloric and a mixture (1:1; sulfuric acid: hydrochloric acid).The morphology of the nanofibers were characterized by transmission microscopy (TEM), zeta potential, elemental analysis, crystallinity by X ray diffraction (XRD) and thermal stability (TGA) in air atmosphere by thermogravimetric analysis. The results indicated a very similar morphology and crystallinity among them. The main differences were lie in the aggregation state and thermal stability. The aggregation state of the suspensions decreases in the order HCl < H2SO4:HCl < H2SO4 due to the increase in surface charge as determined by zeta potential measurements. The hydrolysis with a mixture of HCl and H2SO4 resulted in cellulose nanofibers with higher thermal stability than those hydrolyzed with H2SO4. The hydrolysis employed with a mixture of sulphuric and hydrochloric acids also showed a better dispersion than those suspensions of nanofibers obtained by hydrolysis with only HCl.

Resumo em Português:

O mercado de reciclagem para os polímeros termoplásticos encontra-se atualmente em acentuada ascensão. Os materiais reciclados são vistos como materiais de propriedades inferiores em relação ao material virgem. O presente trabalho avaliou as características viscoelásticas e térmicas do polietileno de baixa densidade (PEBD) reciclado. As amostras foram reprocessadas até dez vezes em condições extremas de processamento (300 °C/80 rpm) em uma extrusora monorosca, a fim de avaliar modificações estruturais nas suas propriedades. Foram realizadas análises de reometria oscilatória de placas paralelas e calorimetria exploratória de varredura (DSC). A partir das análises de reometria oscilatória foram calculados espectros de relaxação e retardação pelo programa de regularização não-linear (NLREG) e através das análises de DSC no primeiro aquecimento foram calculados os parâmetros cinéticos pelos métodos de Avrami e Freeman-Carroll. Os resultados do estudo reológico demonstraram que as amostras reprocessadas acima de quatro vezes apresentaram aumento da viscosidade complexa e dos módulos de armazenamento e perda, além de fenômenos de relaxação e retardação mais largos. Entretanto, os termogramas de DSC e os parâmetros cinéticos de fusão demonstraram que o PEBD estudado manteve sua estabilidade térmica, independentemente da modificação de suas características viscoelásticas.

Resumo em Inglês:

The recycling market of thermoplastic polymers is currently in a sharp increase. Recycled materials are regarded as having inferior properties compared to the virgin material. Here we investigated the viscoelastic and thermal properties of the recycled low density polyethylene (LDPE). The samples were reprocessed up to ten times under extreme processing conditions (300 °C/80 rpm) in a single screw extruder in order to evaluate structural changes in their properties. Analyses were performed in an oscillatory rheometer with parallel plates and in a differential scanning calorimeter (DSC). From the analysis of the oscillatory rheometry, relaxation and retardation spectra were obtained upon applying a non-linear adjustment using a computational program (NLREG), while the kinetics parameters were estimated from the results of the first DSC heating using the Avrami and Freeman-Carroll methods. From the rheological study we inferred that the samples reprocessed more than four times had an increase in complex viscosity, storage and loss moduli, also displaying wider relaxation and retardation phenomena. However, the DSC thermograms and the melt kinetic parameters showed that the LDPE studied maintained their thermal stability, regardless of the modification in their viscoelastic properties.

Resumo em Português:

Foram produzidas reações, via solução, PVP-bentonita (natural e organicamente modificada) nas quais foi estudada a influência das variáveis: tempo reacional (15, 30, 45 minutos, 1, 24, 48, 72 horas), proporção polímero-argila (2:1, 1:1, 1:2) e massa molar média (PVP K-30, PVP K-90). Com o auxílio de técnicas de difração de raios X (XRD), infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e análise termogravimétrica (TGA) foi possível não somente elucidar a formação de nanocompósitos intercalados como também o seu processo reacional.

Resumo em Inglês:

In this paper were produced reactions by solution PVP-bentonite, natural and modified, where we studied the influence of reaction time (15, 30, 45 minutes, 1, 24, 48, 72 hours), polymer-clay ratio (2:1, 1:1, 1:2) and molar mass (PVP K-30, PVP K-90). Techniques such as XRD, FTIR and TGA were used to explain the formation of intercalated nanocomposites and their reaction process.

Resumo em Inglês:

Polyurethanes (PUs) have been considered good candidates to be used in biomedical temporary devices that require mechanical properties comparable to soft tissues. However, toxicity of some PUs is still a concern, since these polyurethanes can contain potential toxic components and residual organic solvents derived from their synthesis. In this work, in vitro tests to measure viability and proliferation of human mesenchymal stem cells (hMSCs) in contact with PUs with tunable biodegradability were performed by employing MTT, alkaline phosphatase and collagen secretion assays. PUs were produced in an aqueous environment by employing isophorone diisocyanate/hydrazine (hard segment) and poly(caprolactone diol)/2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid (soft segment) as the main reagents. Three series of PUs having different soft segment contents were synthesized. These PUs had their chemical structure, morphology and hydrolytic degradation investigated. The rate of hydrolysis of the obtained PUs was tailored by modifying the soft segment content of the polymers. In vitro results showed that PUs can provide a satisfactory environment for the adhesion and proliferation of hMSCs.

Resumo em Espanhol:

En este trabajo se estudió el efecto de la adición del termoplástico lineal polifenilsulfona (PPSU), sobre la cinética de reacción y las propiedades térmicas de una resina epoxídica basada en diglicidil éter de bisfenol - A (DGEBA), curada con diaminodifenilsulfona (DDS). El estudio cinético y la caracterización se realizaron mediante calorimetría diferencial de barrido, DSC estándar y modulado, bajo condiciones isotérmicas y dinámicas. La cinética del curado se discutió en el marco de tres modelos cinéticos: Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa y el modelo cinético de orden n. Para describir la reacción de curado en su última etapa, se usó la relación semiempírica propuesta por Chern y Poehlein para considerar la influencia de la difusión sobre la rapidez de reacción. El mecanismo de curado, para todos los sistemas, se ajustó a una cinética de orden n, a pesar del contenido de PPSU, y se observó que éste se hace muy controlado por la difusión conforme aumenta el contenido de PPSU y conforme la temperatura de curado disminuye. El tiempo de vitrificación de los sistemas exhibió una fuerte dependencia con el contenido de PPSU.

Resumo em Inglês:

In this work we studied the effect of the addition of the linear thermoplastic polyphenyl sulfone (PPSU) on the cure kinetics and the thermal properties of a resin based on diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA), cured with 4,4´-diaminodiphenyl sulfone (DDS). The kinetic study and the characterization process have been carried out by using differential scanning calorimetry, DSC, and temperature modulated DSC (TMDSC), under isothermal and dynamic conditions. The curing kinetics was discussed in the framework of three kinetic models: Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa, and the model of reaction of order n. To describe the cured reaction in its last stage, we have used the semiempirical relationship proposed by Chern and Poehlein to take into account the influence of diffusion on the reaction rate. The cure mechanism for the studied system obeyed an order n reaction kinetics, regardless of PPSU content, and all of them become far more diffusion controlled at higher contents of PPSU and lower cure temperatures. The vitrification time of the resins exhibited a strong dependence on the PPSU content in the semi-IPN systems.

Resumo em Português:

Filmes de blenda de poli(ε-caprolactona) (PCL) e polipropileno (PP) foram obtidos por moldagem por compressão. O estudo da biodegradação de filmes de blendas de PP/PCL em solo e solo com chorume foi obtido pela evolução de CO2, perda de massa, ângulo de contato, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). As análises de evolução de CO2 mostraram que a biodegradação da blenda de PP/PCL em solo com chorume foi maior que a dos homopolímeros, sugerindo que os polímeros na blenda são mais suscetíveis à degradação, o que se deve à não interação entre PP e PCL. Os resultados também mostraram que os microrganismos do solo com chorume provocaram uma erosão superficial. Verificou-se que a biodegradação do PCL é inibida pelos microrganismos do chorume adicionados no solo.

Resumo em Inglês:

Blend films of polycaprolactone (PCL) and polypropylene (PP) have been obtained by melt-pressing of both components. The biodegradation of PP/PCL blend films in soil and soil with leachate landfill has been assessed with measurements of evolution of CO2, weight loss, contact angle, scanning electronic microscopy (SEM) and differential scanning calorimetry (DSC). The respirometric tests showed that the PP/PCL biodegradation in the soil with leachate was higher than the homopolymers, suggesting that the polymers in the blend are more susceptible to biodegradation owing to the lack of interaction between PP and PCL. The results also showed that biodegradation due to microorganisms in the soil with leachate occurred by surface erosion. It was found that the PCL biodegradation is inhibited by the leachate microorganisms added in the soil.

Resumo em Inglês:

Seals have wide application in automotive products. They are responsible for sealing the car in several parts such as the doors, the air intake cowl seal, and air intake lights seal. Strain and stress studies are very important in order to understand the behavior of polymeric materials, which are generally submitted to great workload variation and environmental influence. This study of EPDM rubber was carried out to define the strain, stress and yield stress. Tensile and compression tests were carried out on workpieces with 100 mm of length. The data were acquired using the Qmat software. A Finite Element Analysis using the MSC Marc MentatTM was conducted and compared with experimental tests. The results showed an increase of effort proportional to bulb thickness. The proportional increase of compression effort for different displacements was significant. Moreover, physical parameters such as length, thickness, and friction coefficient changed the strain and stress rate.

Resumo em Português:

Usualmente, um dos processos mais utilizados para fabricação de componentes em termoplásticos estruturais é a moldagem por compressão a quente, porém restringindo-se na obtenção de peças de pequeno e médio porte. Tal restrição deve-se à limitação do tamanho das prensas utilizadas, principalmente pelo custo envolvido. Procurando ampliar a aplicação de compósitos termoplásticos, possibilitando a fabricação de peças maiores e com maior potencial de integração, pelo uso de infra-estrutura já disponível em processadores de compósitos, este trabalho aborda o processamento de laminados de poli(sulfeto de fenileno) (PPS) reforçado com fibra de carbono em autoclave, pelo uso de quatro diferentes ciclos de consolidação. Os laminados obtidos foram caracterizados por inspeção por ultrassom, análises de DSC para a determinação da cristalinidade e avaliação das propriedades mecânicas em flexão, compressão e cisalhamento interlaminar. Os resultados mostram que laminados obtidos com taxas de resfriamento mais lentas apresentam menor resistência e módulo em compressão, uma vez que o maior grau de cristalinidade (~30%) promove maior fragilização da matriz polimérica.

Resumo em Inglês:

One of the most used processes to obtain structural thermoplastic parts is the hot compression molding, which is limited to small and medium size parts because of the size of the press used, mainly related to its cost. This has hampered a wide use of thermoplastic composites in structural applications. In order to extend the application of thermoplastic composites, but still using available infrastructure in composite manufacturers, in this work we investigate the processing of carbon fiber reinforced polyphenylene sulfide (PPS) in an autoclave, using four consolidation cycles. The processed laminates were characterized by ultrasound inspection, DSC analyses for the crystallinity determination and mechanical tests to evaluate the compression, flexure and interlaminar shear strength (ILSS). The results show that the laminates obtained under the lowest cooling rate exhibited the lowest compressive strength and modulus, because of the higher crystallinity degree (~30%) that turns the matrix more brittle.

Resumo em Português:

Foram desenvolvidos dispositivos para obtenção de fitas extrudadas de blendas poli(tereftalato de butileno)/terpolímero acrilonitrila-butadieno-estireno (PBT/ABS), que serviram para correlacionar diretamente as condições de preparação destas blendas em extrusoras com rosca dupla corotacional e interpenetrante (ERDCI) com as suas propriedades. Quando compatibilizada com terpolímero reativo metacrilato de metila-co-metacrilato de glicidila-co-acrilato de etila (MGE), a blenda ternária PBT/ABS/MGE apresentou maior viscosidade, menor entalpia de fusão e menor temperatura de transição frágil dúctil (TTFD) que a blenda binária PBT/ABS, devido possivelmente à reação do grupo epóxi do MGE com os terminais de cadeias do PBT. A blenda compatibilizada e processada com velocidade de rotação das roscas de 120 rpm apresentou maior viscosidade, menor entalpia de fusão e melhores propriedades de resistência ao impacto que aquela processada a 240 rpm. A maior velocidade de rotação das roscas pode ter degradado os componentes da blenda. A taxa de alimentação foi a variável de processo que mais influenciou nas propriedades da blenda, pois a taxa de 3,5 kg/h deteriorou completamente as propriedades de impacto, reduziu a viscosidade e aumentou a entalpia de fusão, quando comparada com a taxa de 7,0 kg/h. A deterioração das propriedades de impacto foi atribuída ao maior tempo de residência da blenda na ERDCI, que submeteu a blenda ao cisalhamento e à temperatura por mais tempo, causando degradação dos componentes da blenda.

Resumo em Inglês:

In order to correlate processing conditions in intermeshing co-rotational twin-screw extrusion (ICTSE) and properties of PBT/ABS blends, devices have been developed to obtain extruded strips from PBT/ABS blends. The PBT/ABS blend compatibilized with reactive copolymer methyl methacrylate- glycidyl methacrylate (MGE) has shown higher viscosity, lower heat of fusion and lower ductile-brittle transition temperature (DBTT) when compared to the non compatibilized PBT/ABS blend, possibly due to chemical reactions between MGE epoxy groups and the molecule end groups from PBT. Concerning the screw rotation, the compatibilized blend processed with 120 rpm has shown higher viscosity, lower heat of fusion and better impact strength properties than the one processed with 240 rpm. This could be a consequence of degradation of the blend components, caused by higher screw rotation. The feeding rate has presented itself as the processing parameter with the greater influence on blend properties. A feeding rate of 3.5 kg/h has severely compromised impact strength properties, reduced the viscosity and increased the heat of fusion, in contrast to a feeding rate of 7.0 kg/h. These observations can be attributed to a higher residence time, with the blend being submitted to higher temperature and shear for a long time, leading to the degradation of blend constituents.

Resumo em Inglês:

Residence time distribution (RTD) is a very important parameter in extrusion, either for simple polymer processing or for special processes like compounding, blending, reactive compatibilization, and controlled degradation. This work deals with the values of mean residence time (t n) as a function of the number of 45 degrees kneading elements in the screw profile, screw speed, and feeding rate. The t n values were calculated from the RTD curves, which in turn were determined by the technique of a marker added as a pulse in the steady state polymer flow. The values of t n were empirically modeled as a function of those parameters. The results showed that feeding rate is the most influent parameter, followed by number of kneading elements and screw speed. The modeling has given a quadratic function relating t n and the operational parameters tested.