Caraterização e modelação do comportamento mecânico da resina fotopolimerizada V-Flash FTI-GN

A utilização de tecnologias de prototipagem em objetos e estruturas do dia-a-dia é cada vez maior. Porém, os componentes que é possível fabricar estão em geral associados a protótipos demonstrativos não funcionais. Para ultrapassar estas limitações têm vindo a ser desenvolvidos novos materiais, procurando a melhoria das suas características mecânicas. A presente dissertação insere-se no projeto Firend®, que se tem vindo a desenvolver numa parceria entre a Academia Militar e outras instituições como o Instituto Superior Técnico e procura avaliar a viabilidade da utilização da técnica de deposição de resina fotopolimerizável por ultra-violeta no fabrico de projéteis para o transporte especial de agentes extintores, procurando caracterizar o desempenho deste material em condições operativas simulativas do disparo real. A pesquisa bibliográfica da presente dissertação baseou-se numa breve introdução aos materiais poliméricos. O trabalho teórico consistiu na modelação numérica através do método dos elementos finitos do ensaio de compressão utilizando o programa Deform® e na respetiva validação do modelo através de comparação dos resultados das simulações com dados experimentais existentes na literatura da especialidade. O trabalho experimental fundamentou-se no fabrico e preparação de provetes através da tecnologia de impressão 3D, na descrição das ferramentas utilizadas e do plano experimental. No final verificou-se a fratura de todos os provetes ensaiados e uma grande dispersão dos resultados, conseguindo-se apenas retirar uma tensão de segurança que não deve ser ultrapassada. De acordo com o estudo realizado o material ensaiado demonstrou-se não ser apropriado para a aplicação pretendida e recomenda-se a avaliação de outros materiais igualmente utilizados pelas técnicas de prototipagem rápida, tais como uma mistura de uma resina polimérica com um outro material com características mecânicas mais adequadas.

Caracterização e separação física de placas de circuito impresso de computadores obsoletos

The unbridled consumption of electronic equipment associated with fast immersion of new technologies on the market leads to the accelerated growth of electronic waste. Such waste mostly contains printed circuit boards in its structure. Printed circuit boards have many metals, including heavy metals, being highly toxic. Electronic waste is discarded improperly and indiscriminately, usually without any previous treatment and with other municipal waste, contaminating the environment and causing serious problems to human health. Beyond these metals, there are also precious metals and high value-added basis, that can be recovered and recycled, reducing the exploration of natural resources. Thus, due to the high growth potential and reuse of these waste treatment processes, characterization and separation were applied to the printed circuit boards. The printed circuit boards were subjected to physical treatments such as dismantling, crushing, sizing separation, magnetic separation and chemical treatments such as pyrolysis and leaching. Through characterization process (pyrolysis and leaching) the proportions of the components of the granulometric range were determined: 46,08% of metals; 23,32% of polymers and 30,60% of ceramics. It was also observed by particle size separation that metal components tend to concentrate in coarse fractions, while polymeric and ceramic components in fine fractions. From the magnetic separation process was obtained 12,08% of magnetic material and 82,33% of non-magnetic material.

Dor na extremidade da haste tibial na artroplastia do joelho e sua relação com efeitos de origem mecânica

Uma das causas de insucesso nas artroplastias do joelho está relacionada com a dor que os doentes sentem a curto e/ou longo prazo. A dor tanto pode ser devida a infecção ou descolamento, como pode estar presente sem qualquer um destes factores, provocando a substituição da prótese. Existem estudos de origem clínica que relatam uma percentagem, que se pode considerar relevante, de dor na extremidade da haste, quer na zona da tíbia quer no fémur [1-3]. A nível ósseo, a cintigrafia pode mostrar as alterações metabólicas locais, antes de qualquer tradução radiográfica [4]. O aumento da carga, a nível ósseo, estimula localmente a actividade osteoblástica [4]. Esta estimulação pode originar dor local, como demonstrado num caso clínico por Fonseca et al. [5], referente a um doente com dor na extremidade da haste de uma prótese do joelho e onde a cintigrafia com Tc 99m [5] mostrava uma actividade celular mais intensa em torno da extremidade. O presente estudo teve como objectivo verificar até que ponto é possível estabelecer uma relação entre o sintoma dor e o comportamento biomecânico da haste da prótese do joelho e, particularmente, na sua extremidade. A análise relativa ao nível de tensões no osso, em torno da haste tibial, comparativamente ao valor do osso intacto para o mesmo tipo de carga e localização, foi realizada utilizando a aplicação de análise estrutural HyperWorks (Altair Engineering Inc.). Um estudo posterior, relativo à forma e material da extremidade da haste levou à conclusão de que é possível uma melhor uniformização das tensões no osso, podendo-se desta forma aproximar às tensões fisiológicas. Neste sentido, a forma geometral da haste deverá ser objecto de optimização, que poderá incluir materiais poliméricos, de menor rigidez, na ponta distal do implante.

Desenvolvimento de pastas de cimento flexíveis para poços de petróleo submetidos à injeção de vapor utilizando látex do tipo SBR

Novel cementing materials formulations containing flexible polymeric admixtures have been studied aiming at improving the mechanical behavior of oil well cement slurries submitted to steam injection. However, research activities in this sector are still under development. The steam injected directly into the well causes casing dilation, which after a reduction in temperature, tends to return to its original dimensions, resulting in crack formation and hydraulic isolation loss of the well, which will result in shortening of well life. In this scenario, the objective of the present study was to evaluate the mechanical behavior of Portland-based slurries containing SBR latex, applied in oil well cementing of wells submitted to steam injection. Were formulated slurries with densities of 1.797 g/cm3 (15.0 lb/Gal) and 1.869 g/cm3 (15.6 lb/Gal), containing admixtures with a latex concentration of 0; 66.88; 133.76; 200.64 and 267.52 L/m3 (0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 gpc). Tests including rheology, fluid loss control, thickening time, API compressive strength and splitting tensile strength, beyond steam injection simulation. Microstrutural characteristics of the slurries were also performed (XRD, TG, FTIR and SEM). The results showed that increasing the polymer concentration increased in the rheological properties and fluid loss, and a decrease in the elasticity modulus of the cement slurries. The results obtained showed that the slurries can be applied in cementing operations of oil wells submitted to steam injection.

Efeito da adição dos azocorantes DR73 e DB79 nas propriedades do poli(metacrilato de metila)

Currently new polymeric materials have been developed to replace other of traditionally materials classes. The use of dyes allows to expand and to diversify the applications in the polymeric materials development. In this work the behavior and ability of azo dyes Disperse Blue 79 (DB79) and Disperse Red 73 (DR73) on poly(methyl methacrylate) (PMMA) were studied. Two types of mixtures were used in the production of masterbatches: 1) rheometer 2) solution. Processing by extrusion-blow molding of PMMA was carried out in order to evaluate the applications of polymeric films. Thermal analysis were performed by thermogravimetry to evaluate polymer and azo dyes thermal stability. Colorimetric analysis were obtained through monitoring the spectral variations associated with sys/trans/anti azo dyes isomerization process Colorimetric data were treated and evaluated in accordance to the color system RGB and CIEL*ab, by monitoring the color change as function of time. Mechanical properties, characterized by tensile tests, were evaluated and correlated with the presence and content of azo dyes in the samples. Analyses by scanning electronic microscopy (SEM) were performed on the surfaces of samples to check the azo dye dispersion after the mixing process. It was concluded that the production of PMMA/azo dyes is possible and feasible, and the mixtures produced had synergy of properties for use in various applications

Influência das espécies do plasma de N2 + O2 nas propriedades físicoquímicas das superfícies do pet

This work reports the influence of the poly (ethylene terephthalate) textile and films surface modification by plasmas of O2 and mixtures (N2 + O2), on their physical and chemical properties. The plasma surface polymeric modification has been used for many researchs, because it does not affect the environment with toxic agents, the alterations remains only at nanometric layers and this technique shows expressive results. Then, due to its good acceptance, the treatment was carried out in a vacuum chamber. Some parameters remained constant during all treatment, such as: Voltage 470 V; Pressure 1,250 Mbar; Current: 0, 10 A and gas flow: 10 cm3/min, using oxygen plasma alternating the treatment time 10 to 60 min with an increase of 10 min to each subsequent treatment. Also, the samples were treated with a gas mixture (nitrogen + oxygen) which was varied only the gas composition from 0 to 100% leaving the treatment time remaining constant to all treatment (10 min). The plasma treatment was characterized in-situ with Optics Emission Spectroscopy (OES), and the samples was characterized by contact angle, surface tension, Through Capillary tests, Raman spectroscopy, Infrared attenuated total reflection (IR-ATR) and atomic force microscopy, scanning electronic Microscopy (SEM) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). The results showed that oxygen treated fabrics presented high wettability, due to the hydrophilic groups incorporation onto the surface formed through spputering of carbon atoms. For the nitrogen atmosphere, there is the a film deposition of amine groups. Treatment with small oxygen concentration in the mixture with nitrogen has a higher spputered species of the samples

Modificação superficial de filmes de poliéster usando plasma a baixa temperatura

A polyester film has a vast application field, due some properties that are inherent of this kind of material such as, good mechanical resistance, chemical resistance to acids and bases and low production cost. However, this material has some limitations as low superficial tension, flat surface, low affinity to dyers, and poor adhesion which impede the use of the same ones for some finality as good wettability. Among the existent techniques to increase the superficial tension, plasma as energy source is the more promising technique, because of their versatility and for not polluting the environment. The plasma surface polymeric modification has been used for many researchers, because it does not affect the environment with toxic agents, the alterations remains only at nanometric layers and this technique shows expressive results. Then, due to its good acceptance, polyester films were treated with oxygen plasma varying the treatment time from 10 to 60 min with an increase of 10 min to each subsequent treatment. Also, the samples were treated with a gas mixture (nitrogen + oxygen) varying the percentage of each gas the mixture from 0 to 100%, the treatment time remaining constant to all treatments (10 min). After plasma treatment the samples were characterized by contact angle, surface tension, Raman spectroscopy, Infrared attenuated total reflection (IR-ATR) and atomic force microscopy, with the aim to study the wettability increase of treated polyester films as its variables. In the (O2/N2) plasma treatment of polyester films can be observed an increase of superficial roughness superior to those treated by O2 plasma. By the other hand, the chemical modification through the implantation of polar groups at the surface is obtained more easily using O2 plasma treatment

Efeito da adição do poli(etileno acrilato de metila) (ema) e da fibra de linter de algodão nas propriedades do poli(tereftalato de etileno) reciclado (petrec)

The development of new materials to fill the demand of technological advances is a challenge for many researchers around the world. Strategies such as making blends and composites are promising alternatives to produce materials with different properties from those found in conventional polymers. The objective of this study is to evaluate the effect of adding the copolymer poly(ethylene methyl acrylate) (EMA) and cotton linter fibers (LB) on the properties of recycled poly(ethylene terephthalate) (PETrec) by the development of PETrec/EMA blend and PETrec/EMA/LB blend composite. In order to improve the properties of these materials were added as compatibilizers: Ethylene - methyl acrylate - glycidyl methacrylate terpolymer (EMA-GMA) and maleic anhydride grafted polyethylene (PE-g-MA). The samples were produced using a single screw extruder and then injection molded. The obtained materials were characterized by thermogravimetry (TG), melt flow index (MFI) mensurements, torque rheometry, pycnometry to determinate the density, tensile testing and scanning electron microscopy (SEM). The rheological results showed that the addition of the EMA copolymer increased the viscosity of the blend and LB reduces the viscosity of the blend composite. SEM analysis of the binary blend showed poor interfacial adhesion between the PETrec matrix and the EMA dispersed phase, as well as the blend composite of PETrec/EMA/LB also observed low adhesion with the LB fiber. The tensile tests showed that the increase of EMA percentage decreased the tensile strength and the Young s modulus, also lower EMA percentage samples had increased the elongation at break. The blend composite showed an increase in the tensile strength and in the Young`s modulus, and a decrease in the elongation at break. The blend formulations with lower EMA percentages showed better mechanical properties that agree with the particle size analysis which showed that these formulations presented a smaller diameter of the dispersed phase. The blend composite mechanical tests showed that this material is stronger and stiffer than the blend PETrec/EMA, whose properties have been reduced due to the presence of EMA rubbery phase. The use of EMA-GMA was effective in reducing the particle size of the EMA dispersed phase in the PETrec/EMA blend and PE-g-MA showed evidences of reaction with LB and physical mixture with the EMA

Caracterização reológica de pastas de cimento portland de alta resistência contendo diferentes tipos de polímeros superabsorventes pela técnica de reometria rotacional

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.

Avaliação mecânica da colagem estrutural entre compósitos poliméricos e materiais metálicos utilizados em dutos petroquímicos

The development of technology for structural composites has as one of its ends form a set of materials that combine high values of mechanical strength and stiffness and low density. Today, companies like Embraer and PETROBRAS and research institutions like NASA, working with these materials with recognized advantages in terms of weight gain, increased performance and low corrosion. We have developed a systematic study to determine the bond strength between composite carbon fiber / epoxy and fiberglass / epoxy laminate both bonded to a carbon steel which are widely used in the petrochemical industry and repair. For morphological evaluation and bonding between materials of different natures, ultrasound analysis, optical microscopy and stereoscopy were performed. To simulate actual conditions, the composites were subjected to conditioning by using heat shock temperatures from -50 to 80 ° C for 1000 cycles for composite carbon fiber / epoxy composites and 2000 cycles for fiberglass / epoxy . The use of composites studied here proved to be efficient to perform repairs in metallic pipes with application petrochemical, as when exposed to sudden changes of temperature (-50 ° to 80 ° C) cycling at 1000 to 2000 times, its mechanical properties (shear and tensile) practically do not change

Estudo de técnicas de deposição de filmes finos poliméricos à base de silanos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Caracterização de filmes poliméricos para conversão de energia solar em energia eléctrica

Os polímeros são materiais de grande interesse científico e tecnológico já que podem ser utilizados no desenvolvimento de dispositivos para aplicação em electrónica e fotónica. Tendo em conta a sua aplicação em dispositivos de conversão de energia solar em energia eléctrica, o estudo das propriedades eléctricas e ópticas de filmes destes materiais, quando irradiados por radiação ultravioleta e visível, é fundamental. Neste trabalho caracterizaram-se as propriedades eléctricas e ópticas de filmes finos obtidos pelas técnicas de derramamento e de camada-por-camada (Layer-by-Layer (LbL)) obtidos a partir do poli(cloreto de xilideno tetrahidrotiofeno) (PTHT) que após aquecimento é convertido em poli(p-fenileno vinileno) (PPV). Assim, e através da técnica de derramamento, foram preparados filmes sobre suportes sólidos com eléctrodos interdigitais de forma a proceder à medição da condutividade em modo de corrente alternada (AC), isto é, à medição da resistência e da capacidade em função da frequência. Verificou-se, portanto, que a presença de luz leva à formação de portadores de carga, ou seja, na presença de luminosidade os filmes apresentam uma menor capacitância e resistência, para além de degradar o material. Esta degradação foi verificada, também, a partir da espectrofotometria de Ultravioleta-Visível (UV-Vis) e de infravermelho (IV). Medições de condutividade de volume, isto é, colocando os filmes entre eléctrodos paralelos de funções de trabalho diferentes, permitiram traçar as curvas características e verificar que os dispositivos obtidos se comportam como díodos. Recorreu-se, também, a técnicas de espectrofotometria de ultravioleta do vácuo (VUV) e UV-Vis para caracterizar filmes LbL obtidos a partir do PTHT e de um polieletrólito comum o poli(estireno sulfonado) (PSS) antes e após aquecimento. Os espectros obtidos, após análise dos picos, mostram que a técnica de VUV é a técnica indicada para analisar a conversão do PTHT em PPV. Este trabalho permitiu concluir que as propriedades eléctricas e ópticas destes filmes, estão dependentes da presença de luminosidade, de oxigénio e da humidade relativa pelo que dispositivos obtidos a partir deste polímero devem ser, sempre, encapsulados.

Caracterização de filmes poliméricos para conversão de energia solar em energia eléctrica

Os polímeros são materiais de grande interesse científico e tecnológico já que podem ser utilizados no desenvolvimento de dispositivos para aplicação em electrónica e fotónica. Tendo em conta a sua aplicação em dispositivos de conversão de energia solar em energia eléctrica, o estudo das propriedades eléctricas e ópticas de filmes destes materiais, quando irradiados por radiação ultravioleta e visível, é fundamental. Neste trabalho caracterizaram-se as propriedades eléctricas e ópticas de filmes finos obtidos pelas técnicas de derramamento e de camada-por-camada (Layer-by-Layer (LbL)) obtidos a partir do poli(cloreto de xilideno tetrahidrotiofeno) (PTHT) que após aquecimento é convertido em poli(p-fenileno vinileno) (PPV). Assim, e através da técnica de derramamento, foram preparados filmes sobre suportes sólidos com eléctrodos interdigitais de forma a proceder à medição da condutividade em modo de corrente alternada (AC), isto é, à medição da resistência e da capacidade em função da frequência. Verificou-se, portanto, que a presença de luz leva à formação de portadores de carga, ou seja, na presença de luminosidade os filmes apresentam uma menor capacitância e resistência, para além de degradar o material. Esta degradação foi verificada, também, a partir da espectrofotometria de Ultravioleta-Visível (UV-Vis) e de infravermelho (IV). Medições de condutividade de volume, isto é, colocando os filmes entre eléctrodos paralelos de funções de trabalho diferentes, permitiram traçar as curvas características e verificar que os dispositivos obtidos se comportam como díodos. Recorreu-se, também, a técnicas de espectrofotometria de ultravioleta do vácuo (VUV) e UV-Vis para caracterizar filmes LbL obtidos a partir do PTHT e de um polieletrólito comum o poli(estireno sulfonado) (PSS) antes e após aquecimento. Os espectros obtidos, após análise dos picos, mostram que a técnica de VUV é a técnica indicada para analisar a conversão do PTHT em PPV. Este trabalho permitiu concluir que as propriedades eléctricas e ópticas destes filmes, estão dependentes da presença de luminosidade, de oxigénio e da humidade relativa pelo que dispositivos obtidos a partir deste polímero devem ser, sempre, encapsulados.

Desenvolvimento e caracterização tribológica de hidrogéis poliméricos de PVA reforçados com fosfato tricálcico para aplicação como cartilagem articular para implantes articulares

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais

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