Relação entre resistência ao cisalhamento no plano e parâmetros processuais de co-cura de juntas em compósitos auto-reforçados de polietileno de matriz reprocessada

Este estudo investiga a otimização da resistência ao cisalhamento no plano de juntas de sobreposição co-curadas do compósito termoplástico unidirecional auto-reforçado de polietileno de baixa densidade reciclado reforçado por fibras de polietileno de ultra alto peso molecular através da relação desta resistência com os parâmetros processuais de prensagem a quente para a conformação da junta (pressão, temperatura, tempo e comprimento). A matriz teve sua estrutura química analisada para verificar potenciais degradações devidas à sua origem de reciclagem. Matriz e reforço foram caracterizados termicamente para definir a janela de temperatura de processamento de junta a ser estudada. A elaboração das condições de cura dos corpos de prova foi feita de acordo com a metodologia de Projeto de Experimento de Superfície de Resposta e a relação entre a resistência ao cisalhamento das juntas e os respectivos parâmetros de cura foi obtida através de equação de regressão gerada pelo método dos Mínimos Quadrados Ordinários. A caracterização mecânica em tração do material foi analisada micro e macromecanicamente. A análise química da matriz não demonstrou a presença de grupos carboxílicos que evidenciassem degradação por ramificações de cadeia e reticulação advindos da reciclagem do material. As metodologias de ensaio propostas demonstraram ser eficazes, podendo servir como base para a constituição de normas técnicas. Demonstrou-se que é possível obter juntas com resistência ótima ao cisalhamento de 6,88 MPa quando processadas a 1 bar, 115°C, 5 min e com 12 mm. A análise da fratura revelou que a ruptura por cisalhamento das juntas foi precedida por múltiplas fissuras longitudinais induzidas por sucessivos debondings, tanto dentro quanto fora da junta, devido à tensão transversal acumulada na mesma, proporcional a seu comprimento. A temperatura demonstrou ser o parâmetro de processamento mais relevante para a performance da junta, a qual é pouco afetada por variações na pressão e tempo de cura.

Crystal engineering of co-crystals and host-guest systems for environmentally friendly applications: sunscreens stabilization, pollutant sequestering and herbicide reformulation.

Solid state engineered materials have proven to be useful and suitable tools in the quest of new materials. In this thesis different crystalline compounds were synthesized to provide more sustainable products for different applications, as in cosmetics or in agrochemistry, to propose pollutants removal strategy or to obtain materials for electrocatalysis. Therefore, the research projects presented here can be divided into three main topics: (i) sustainable preparation of solid materials of widely used active ingredients aimed at the reduction of their occurrence in the natural environment. The systems studied in this section are cyclodextrins host-guest compounds, obtained via mechanochemical and slurry synthesis. The first chemicals studied are sunscreens inclusion complexes, that proved to have enhanced photostability and desired photoprotection. The same synthetic methods were applied to obtain inclusion complexes of bentazon, a herbicide often found to leach in groundwaters. The resulting products showed to have desired water solubility properties. The same herbicide was also adsorbed on amorphous calcium phosphate nanoparticles, to obtain a biocompatible formulation of this agrochemical. This herbicide could benefit by the adsorption on nanoparticles for what concerns its kinetic release in different media as well as its photostability. (ii) Sustainable synthesis of co-crystals based on polycyclic aromatic hydrocarbons, for the proposal of a sequestering method with a resulting material with enhanced properties. The co-crystallization via mechanochemical means proved that these pollutants can be sequestered via simple solvent-free synthesis and the obtained materials present better photochemical properties when compared to the starting co-formers. (iii) Crystallization from mild solvents of nanosized materials useful for the application in electrocatalysis. The study of compounds based on nickel and cobalt metal ions resulted in the obtainment of 2D and 1D coordination polymers. Moreover, solid solutions were obtained. These crystals showed layered structures and, according to preliminary results, they can be exfoliated.