Síntese de pigmentos cerâmicos inorgânicos nanométricos e encapsulados com estrutura core-shell pela rota dos precursores poliméricos

The present work has as objective the development of ceramic pigments based in iron oxides and cobalt through the polymeric precursor method, as well as study their characteristics and properties using methods of physical, chemical, morphological and optical characterizations.In this work was used iron nitrate, and cobalt citrate as precursor and nanometer silica as a matrix. The synthesis was based on dissolving the citric acid as complexing agent, addition of metal oxides, such as chromophores ions and polymerization with ethylene glycol. The powder obtained has undergone pre-ignition, breakdown and thermal treatments at different calcination temperatures (700 °C, 800 °C, 900 °C, 1000 °C and 1100 °C). Thermogravimetric analyzes were performed (BT) and Differential Thermal Analysis (DTA), in order to evaluate the term decomposition of samples, beyond characterization by techniques such as BET, which classified as microporous materials samples calcined at 700 ° C, 800 º C and 900 º C and non-porous when annealed at 1000 ° C and 1100 º C, X-ray diffraction (XRD), which identified the formation of two crystalline phases, the Cobalt Ferrite (CoFe2O4) and Cristobalite (SiO2), Scanning Electron Microscopy (SEM) revealed the formation of agglomerates of particles slightly rounded;and Analysis of Colorimetry, temperature of 700 °C, 800 °C and 900 °C showed a brown color and 1000 °C and 1100 °C violet

Estudo da adição do resíduo proveniente da extração de minério de ferro em argilas do Rio Grande do Norte

The mining industry is responsible for the generation of waste from their natural process of extraction. The mining impacts in urban areas are of special importance due to the high urban occupation, which are exacerbated due to the proximity of the mined areas and populated areas. Some solutions to wastedisposal have the potential to significantly reduce the environmental risks and liabilities, but represent higher costs in the stages of deployment and operation. The addition of mining waste as raw material in the development of commercial products reduces the environmental impacts, transforming the waste into a positive element in the generation of employment and income. This thesis studies the incorporation of waste iron ore in two clays, one from the ceramic industry of the City of Natal and the other from the ceramic industry of the Seridó Region, both in the State of Rio Grande do Norte, Brazil. Percentages of iron ore waste of 5%, 10% , 15%, 20%, 25% and 30% were used in the tested ceramic matrix. The two clays and the iron ore waste used as part of this investigation were characterized by X-ray diffraction tests, X-ray fluorescence tests, differential thermal analysis, thermogravimetric analysis and dilatometric analysis. The samples were sintered under temperatures of 850 °C, 950 °C and 1050°C at a heating rate of 5 °C/min with isotherms of two hours. The following tests were performed with the samples: linear shrinkage, water absorption, apparent porosity, apparent density, mass loss in fire and bending resistance in order to obtain their physical and mechanical properties. An amount of 5% of waste iron ore in the matrix clay at a temperature of 850 0C resulted in na increase of about 65% in the tensile strength of the clay samples from the Natal ceramic industry. A linear shrinkage of only 0.12% was observed for the samples, which indicates that the physical properties of the final product were not influenced by the addition of the waste

Obtenção de uma porcelana dielétrica a partir de matérias-primas do Rio Grande do Norte

The dielectric porcelain is usually obtained by mixing various raw materials proportions and is used in the production of electronic equipment for various applications, from capacitors of high and low Power to insulators for low, medium, high and extra high voltage, which are used in distribution lines and transmission of electricity.This work was directed to the s tudy of technological properties of technic porcelain, made from raw materials extracted from pegmatites found in the regions of Seridó and the Alto Oeste of Rio Grande do Norte, which are made of kaolin, quartz and feldspar, abundant and high quality in these regions. The technic ceramics were obtained by mixing in appropriate levels, kaolin, feldspar, quartz and clay, the last item from a pottery in the city of Sao Gonçalo do Amarante, Rio Grande do Norte. During the development the following characterizations correlated to raw materials were made: laser particle sizing, x-ray diffraction, DTA and TG. The compositions studied were formed by uniaxial pressing at a pressure of 50 MPa and sintered at temperatures ranging from 1150 to 1350ºC and levels (times) of sintering between 30, 60, 90 and 120 minutes. The characterization of the samples were taken from the analysis of weight loss, linear shrinkage, porosity, stoneware curve, bulk density, flexural strength of three points, SEM and X-ray diffraction, TMA, Dielectric and cross Resistivity. The studied materials can be employed in producing the objects used in electrical engineering such as: insulators for low, medium and high-voltage electrical systems, command devices, bushing insulation for transformers, power capacitors, spark plugs, receptacles for fluorescent and incandescent light bulbs and others

Estudo de massa cerâmica triaxial visando à otimização do ciclo de queima da indústria de cerâmica estrutural

Over recent years the structural ceramics industry in Brazil has found a very favorable market for growth. However, difficulties related to productivity and product quality are partially inhibiting this possible growth. An alternative for trying to solve these problems and, thus, provide the pottery industry the feasibility of full development, is the substitution of firewood used in the burning process by natural gas. In order to contribute to this process of technological innovation, this paper studies the effect of co-use of ceramic phyllite and kaolin waste on the properties of a clay matrix, verifying the possible benefits that these raw materials can give to the final product, as well as the possibility of such materials to reduce the heat load necessary to obtain products with equal or superior quality. The study was divided into two steps: characterization of materials and study of formulations. Two clays, a phyllite and a residue of kaolin were characterized by the following techniques: laser granulometry, plasticity index by Atterberg limits, X-ray fluorescence, X-ray diffraction, mineralogical composition by Rietveld, thermogravimetric and differential thermal analysis. To study the formulations, specifically for evaluation of technological properties of the parts, was performed an experimental model that combined planning involving a mixture of three components (standard mass x phyllite x kaolin waste) and a 23 factorial design with central point associated with thermal processing parameters. The experiment was performed with restricted strip-plot randomization. In total, 13 compositional points were investigated within the following constraints: phyllite ≤ 20% by weight, kaolin waste ≤ 40% by weight, and standard mass ≥ 60% by weight. The thermal parameters were used at the following levels: 750 and 950 °C to the firing temperature, 5 and 15 °C/min at the heating rate, 15 and 45min to the baseline. The results showed that the introduction of phyllite and/or kaolin waste in ceramic body produced a number of benefits in properties of the final product, such as: decreased absorption of water, apparent porosity and linear retraction at burn; besides the increase in apparent specific mass and mechanical properties of parts. The best results were obtained in the compositional points where the sum of the levels of kaolin waste and phyllite was maximal (40% by weight), as well as conditions which were used in firing temperatures of 950 °C. Regarding the prospect of savings in heat energy required to form the desired microstructure, the phyllite and the residue of kaolin, for having small particle sizes and constitutions mineralogical phases with the presence of fluxes, contributed to the optimization of the firing cycle.

Efeito da tecnologia de microondas nas propriedades tecnológicas dos componentes de cerâmica estrutural

O processamento térmico de materiais cerâmicos via energia de microondas, no estágio atual, vem ganhando cada dia mais importância, tendo em vista suas inúmeras aplicações, como por exemplo: aplicação de microondas na área de processamento mineral (aquecimento de minérios antes da moagem, secagem, redução carbotérmica de óxidos minerais, lixiviação, fusão, pré-tratamento de minérios e concentrados de ouro refratário, regeneração de carvão, etc. de acordo com Kigman & Rowson, 1998). Em virtude de uma série de vantagens em potencial, frente aos métodos convencionais de aquecimento, como redução no tempo de processamento; economia de energia; diminuição do diâmetro médio das partículas e melhoramento nas propriedades tecnológicas em geral, esta tecnologia vem se destacando. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho, é desenvolver uma pesquisa visando identificar e caracterizar novas opções de matérias-primas cerâmicas como argilas, feldspatos e caulins que sejam eficazes para definir a formulação de uma ou mais massas para produção de componentes de cerâmica estrutural com propriedades físicas, mecânicas e estéticas adequadas após passarem por sinterização convencional e por energia de microondas destacando as vantagens desta última. Além dos requisitos técnicos e de processo, as formulações apresentadas deverão atender às expectativas de preço e de logística de fornecimento. No estudo foram conformados corpos-de-prova por extrusão e prensagem, sinterizados em fornos microondas e convencional, sob ciclos de queima mais rápidos que os atualmente praticados. As matérias-primas foram caracterizadas e analisadas, utilizando as técnicas de fluorescência por raios X (FRX), difração por raios X (DRX), análise térmica diferencial (DTA), análise térmica gravimétrica (DTG), análise granulométrica (AG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), absorção d agua (AA), massa especifica aparente (MEA), porosidade aparente (PA), retração linear (RL) e tensão de ruptura e flexão (TRF). Os resultados obtidos indicaram que as propriedades tecnológicas de Absorção de água (AA) e Tensão de Ruptura e flexão (TRF), proposto no trabalho foram adquiridos com sucesso e estão bem além do limite exigido pelas especificações das normas da ABNT NBR 15.270/05 e 15.310/09

Estudo da adição de resíduo de scheelita em matriz cerâmica: formulação, propriedades físicas e microestrutura

Extractivism mineral is considered an activity highly degrading, due to the large volume of material that he moves in the form of ore and residues. The vast majority of mining companies do not show any technology or economically viable application that will allow the recycling of mineral residue, these being launched in areas receiving located the "open skies" degrade the environment. In Rio Grande do Norte to the production of ceramic red restricts their activities to the production of products such as: solid bricks, ceramic blocks, tiles, among others. Seeking to unite experiences and technical information that favor sustainable development, with important benefits to the construction sector and civil society in general, the present work studies the incorporation of the residue of scheelite in ceramic matrix kaolinitic, coming from the municipality of Boa Saúde - RN, in percentage of 5 %, 10 %, 20 %, 30% 40% and 50 %, by evaluating its microstructure, physical properties and formulation. The raw materials were characterized through the trials of X ray fluorescence, Diffraction of X rays, Differential Thermal Analysis and Termogravimetric Analysis. The samples were formed and fired at temperatures of 850o, 900o, 1000o, 1050o, 1100o, 1150o and 1200 oC, with isotherm of 1 hour and heating rate of 10 oC/min. Assays were performed technological of loss to fire, Water Absorption, Apparent Porosity, Apparent Density, Mass Loss in Fire and Bending Resistance; in addition to the Scanning Electron Microscopy, analyzing their physical and mechanical properties. The use of residue of scheelite in ceramic mass kaolinitic provided a final product with technological properties that meet the technical standards for the production of bricks and roofing tiles, with the percentage of 20% of waste that showed the best results

Estudo da potencialidade da incorporação de resíduo de granito e da queima da casca do café em cerâmica vermelha

The industrial production of ornamental rocks and the burning of coffee husk generate waste that is discarded into the environment. However, with the study of the incorporation of these residues in ceramic products, may be found an alternative to reducing environmental impacts and detrimental effects on human health caused by its indiscriminate disposal of waste in nature. Thus, this work aimed to study the addition of ashes of the coffee husk and granite residue in matrix of red ceramic. The raw materials were dry milled and sieved to mesh 100. To characterize the raw materials were carried out analyzes of X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), particle size analysis (PSA), differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric analysis (TG). Six formulations were prepared where the clay content was kept constant (70%wt) and ashes contents and granite residue varied from 10, 15, 20 and 30%. Dilatometrics analyzes were performed at four selected formulations, containing them: 100% clay (A100); 70% clay and 30% ashes (A70C30); 70% clay and 30% granite residue (A70G30); and 70% clay, 15% granite residue and 15% ashes (A70G15C15). The samples were prepared by uniaxial compaction with pressure of 25 MPa, and fired at temperatures of 800°C, 850ºC, 900ºC, 950ºC, 1000ºC and 1100°C. Assays were performed to determine the linear shrinkage of burning (LSB), water absorption (WA), apparent porosity (AP), density (D) and tensile bending. Also were performed analyzes of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) of the samples fired. The formulations incorporating granite residue and/or ashes reached the required limits of water absorption according to NBR 15270-1 and NBR 15310 and tensile bending according to classical literature (SANTOS, 1989) necessary for the production of tiles and ceramic block for masonry sealing

Determinação dos parâmetros cinéticos de decomposição térmica para propelentes BS e BD

O propósito deste trabalho foi determinar os parâmetros cinéticos de decomposição térmica para uma amostra de propelente base simples e base dupla. Os dados obtidos pela calorimetria exploratória diferencial foram ajustados para o modelo cinético de pseudo-primeira ordem de Flynn, Wall e Ozawa. Os respectivos parâmetros obtidos foram: BS REX 1200 (Ea) (2,3 ± 0,2) 10² kJ mol-1 e (A) 1,34 10(25) min-1; BD-111 (Ea) (1,6 ± 0,1) 10² kJ mol-1 e (A) 3,31 10(17) min-1. O espectro de infravermelho da amostra de propelente base dupla indicou a presença de salicilato, justificando o comportamento de decomposição observado na respectiva curva térmica.

Síntese, caracterização estrutural e análise do potencial catalítico do SrTiO3 e das Perovskitas duplas de Sr1-xKxTiCux/2O3, onde x = 0,2; 0,3 e 0,5, na preparação de biodiesel

Pós-graduação em Química - IBILCE

Interruptor térmico criogénico a gás de troca com hiato obtido por dilatação diferencial

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Física

Modernització d'un equip de DTA per a mesures d'estabilitat tèrmica de polímers

L’objectiu del projecte ha estat modernitzar un equip d’anàlisi tèrmica diferencial (DTA) realitzant un programa informàtic mitjançant Labview per programar un controlador PID Eurotherm model 3216 d'un forn NETZSCH 6.231.0 i adquisició de dades mitjançant targeta NI-9211. S’ha comprovat que el programa informàtic funciona correctament realitzant assaigs d'anàlisi tèrmic diferencial d'alguns polímers. El programa i cada un dels equips s’han implementat en el laboratori, s’ha calibrat el sistema i s’han realitzat diversos assaigs experimentals comprovant el seu correcte funcionament. S’han repetit els assaigs per comprovar la reproducibilitat i s’han comparat els resultats amb gràfics realitzats amb altres equips comprovant la correlació dels resultats obtinguts. Es fa constar que no és objectiu d’aquest projecte optimitzar la senyal ni l’estudi de propietats de les mostres assajades sinó comprovar el correcte funcionament del programa informàtic creat per controlar el forn i adquirir dades.

Anàlisi tèrmica de l’obtenció d’òxids de bari a partir de precursors moleculars

Aquest projecte, que col•labora amb el Grup de Recerca en Materials i termodinàmica,tractarà de com obtenir òxids de bari purs per incloure en la matriu del superconductorYBCO a partir de diversos precursors moleculars tals com l’acetat de bari, el propionatde bari i l’etil hexaonat de bari. La dificultat rau en la descomposició tèrmica d’aquestsprecursors a òxid, ja que solen descompondre’s a carbonat. L’estudi consistirà encercar les condicions que evitin la formació de carbonat i per tant afavoreixin l’obtencióde l’òxid.L’estudi es realitza fent ús de les tècniques d’anàlisi tèrmica tals com latermogravimetria i l’anàlisi tèrmica diferencial. A posteriori, també hem utilitzat ladifracció de Raigs-X que ens permetrà analitzar el residu sòlid resultat de ladescomposició i per tant saber quin compost tenim, si òxid o carbonat. Tot i això, caltenir en compte que aquesta tècnica s’ha d’aplicar en finalitzar l’anàlisi tèrmica ja quesinó l’òxid que es forma reacciona amb el CO2 de l’atmosfera amb molta facilitat ialeshores s’observa només carbonat en el resultat

Estudo da decomposição térmica de oxalato de estrôncio dopado com cério(III) como precursor de materiais luminescentes

Este trabalho trata da obtenção de SrC2O4, Ce2(C2O4)3, e SrC2O4 dopado com diferentes porcentagens de Ce3+ como precursores do luminóforo azul Sr2CeO4. Os precursores preparados foram estudados por TG e DTA. Uma mistura contendo SrC2O4 e Ce2(C2O4)3 na relação 4:1 respectivamente e SrC2O4 dopado com diferentes porcentagens de Ce3+, foram tratadas termicamente à 1100ºC, 12 horas. Os produtos foram analisados por XRD e espectroscopia de luminescência e apresentam mistura das fases SrCeO3, Sr2CeO4 e SrCO3. Os produtos contendo a fase Sr2CeO4 apresentam luminescência azul de banda larga, com exceção daquele obtido a partir de SrC2O4 dopado com 50% de Ce3+. Neste caso a fase predominante é SrCeO3. Pela curva DTA observa-se um pico endotérmico em torno de 1000ºC para todas as amostras, com exceção da amostra dopada em 50%, evidenciando a temperatura de formação da fase Sr2CeO4. A fase luminescente Sr2CeO4 é preferencialmente obtida partindo-se de SrC2O4:Ce3+ 25% e de misturas mecânicas na proporção de 4:1 de oxalatos de estrôncio e de oxalato de cério.

Estudo da estabilidade do complexo ácido fítico e o íon Ni(II)

A técnica de titulação potenciométrica foi utilizada para verificar as propriedades ácida-base do ácido fítico [1,2,3,4,5,6-hexaquis(dihidrogenofosfato)-mio-inositol] e do complexo ácido fítico e Ni(II), em solução aquosa, em temperatura e força iônica constantes. Para avaliar o comportamento térmico e a complexação do ácido fítico com o íon Ni(II) foram realizadas análises de Termogravimetria (TG), Termogravimetria Derivada (DTG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e estudos de Espectrofotometria de Infravermelho. Foram obtidas oito constantes de protonação da amostra de ácido fítico na forma de sal de dipotássio e sete constantes de estabilidade do complexo ácido fítico e Ni(II). As reações de protonação e de formação ocorrem na faixa de pH de 2,0 a 11,0. Os dados obtidos mostram que o ácido fítico encontra-se totalmente deprotonado em pH 12,0 no qual a espécie ML (um ligante para um íon metálico) encontra-se totalmente formada no mesmo valor de pH. Os resultados obtidos por TG e DSC revelaram tanto para o ácido fítico como para o complexo boa estabilidade até a temperatura próxima a 200ºC. Por TG, DTG e DSC conclui-se também que a estequiometria do complexo estudado foi de um mol de ligante para um mol de íon metálico. A Espectrofotometria de Infravermelho comprovou a estabilidade do ácido fítico e a sua interação com o íon Ni(II).

Estudo do comportamento cinético e mecânico-dinâmico de resinas epóxi a base de óleo de soja epoxidado

Óleo de soja epoxidado foi curado com os anidridos: dodecenilsuccínico (DDS), maleico (MAL), ftálico (FTA), succínico e hexahidroftálico (CH). As reações foram iniciadas com aminas terciárias tais como trietilamina (TEA), N,N’-dimetilanilina (ARO) e 1,4- diazobiciclo[2,2,2]octano (DABCO). Calorimetria diferencial de varredura (DSC) foi aplicada com êxito no estudo da reação de cura e usada para a determinação dos parâmetros cinéticos e termodinâmicos. Foram estudados os efeitos eletrônicos, os fatores estéreos e a rigidez do segmento diéster formado devido na conversão de grupos anidridos. Foi observado que os anidridos maleico e ftálico reagem mais rápido do que os outros anidridos. A influência do iniciador e da razão molar (anidrido/grupo epóxido) foi igualmente considerada. As propriedades mecânicas e térmicas das resinas epóxi curadas usando TEA como iniciador foram investigadas por análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) e termogravimétrica (TGA). Todas as amostras apresentaram características de materiais termofixos. Os materiais termofixos obtidos a partir de anidridos com estruturas rígidas (FTA, MAL e CH) mostraram alta temperatura de transição vítrea e densidade de reticulação. Quando um excesso de grupos epóxido foi usado (R= 0,5), a temperatura de transição vítrea do material diminuiu. As resinas epóxi exibiram estabilidade térmica até 300ºC. Um comportamento inesperado foi observado para aquelas resinas obtidas com o anidrido dodecenilsuccínico (DDS). A influência do grau de epoxidação do óleo de soja nas propriedades mecânicas e na temperatura de transição vítrea foi investigada. Quanto maior o conteúdo de grupos epóxido, maior é a Tg e a dureza do material. As resinas epóxi preparadas a partir de óleo de soja epoxidado mostram excelente resistência química em NaOH e ácido sulfúrico, mas resistência pobre quando em contato com solventes orgânicos (tolueno, acetona, gasolina e etanol).