Desenvolvimento de espumas semi-rígidas de poliestireno com propriedades oxi-biodegradáveis

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009O poliestireno expandido (EPS), devido às suas propriedades aliadas a um baixo custo, é um dos polímeros mais consumidos atualmente. É utilizado principalmente como embalagens e outros produtos descartáveis. No entanto, como consequência de sua dificuldade de degradação uma quantidade crescente de resíduos tem sido produzido, sendo necessário solucionar o problema de sua gestão. Uma alternativa para diminuir o tempo de sua permanência no meio ambiente, estudada neste trabalho, é a incorporação de um aditivo pró-degradante com o objetivo de tornar esse polímero oxi-biodegradável. O aditivo, na forma de masterbach, foi incorporado durante a etapa de polimerização. Ensaios de caracterização indicaram a presença do cobalto como componente ativo, disperso numa matriz de poliestireno. Até a concentração testada, a sua incorporação não alterou a cinética da reação. Porém, ensaios de absorção atômica mostraram que parte do cobalto tende a ser lixiviado para o meio contínuo durante a polimeriza- ção por suspensão, alterando as características desejadas do produto final. Foram obtidos amostras de PS com 0,0; 0,5; 1,0; 3,0 e 5,0 % de aditivo incorporado. Corpos de prova do EPS foram oxidados por radiação UV e calor em uma câmara de envelhecimento acelerado por 15 dias. O envelhecimento foi caracterizado visualmente pelo "amarelamento" do polímero e quantificado por análise dos pixels de fotografias das amostras. A caracterização química por FTIR mostrou que os produtos formados durante a oxidação são os mesmos tanto para o EPS sem aditivo como para o aditivado. Por espectroscopia de UV-visível também foi possível evidenciar que o aditivo acelerou o processo de oxidação devido ao aumento da concentração de grupamentos cromóforos. A biodegradabilidade foi verificada por meio do teste de biodegradação imediata, utilizando o EPS com 5,0% de aditivo e 15 dias de envelhecimento acelerado. Por meio da produção de CO2 gerada pelas amostras durante o teste, verificou-se uma menor atividade microbiana, em relação aos tratamentos de controle indicando por um efeito inibitório de algum produto da oxidação. Ensaios de MEV revelaram um número pequeno de colônias de micro-organismos. Apesar de se observar uma superfície bastante erodida pela oxidação o tamanho dos produtos de degradação apresenta dimensões muito superior ao tamanho dos micro-organismos, o que pode estar ainda indisponível aos micro-organismos, necessitando um maior tempo para a adaptação dos mesmos

Resina fotopolimérica SOMOS 7110 para estereolitografia: condições de pós-processamento e caracterização química e térmica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de MateriaisA prototipagem rápida pelo processo de estereolitografia (processo de construção por cura de camadas sobrepostas) é relativamente nova e teve início no final da década de 80. A prototipagem rápida permite a fabricação de ferramentas (rapid tooling) utilizadas no processamento de materiais poliméricos. O bom desempenho dessas ferramentas rápidas construídas por estereolitografia depende do projeto desenvolvido e também do conhecimento das propriedades das resinas utilizadas. Devido ao desenvolvimento dessa resina ser recente, encontra-se poucos dados disponíveis na literatura. Este trabalho teve como objetivo principal caracterizar a resina fotopolimérica Somos 7110 e avaliar suas propriedades térmicas. Com o grau de reticulação foram relacionados os seguintes parâmetros: a influência do tempo de exposição à radiação ultravioleta e as geometrias na etapa de pós-cura. Também foram realizados outros ensaios complementares que tiveram como intuito avaliar a degradação térmica e as etapas de processamento e pós-processamento. A cura da resina pode ocorrer sob ação da luz ultravioleta ou do calor, com cinéticas aparentemente diferentes. As peças fabricadas por estereolitografia apresentaram uma boa resistência à degradação térmica até 300 ºC. Peças que não passaram pelo processo de pós-cura mostraram uma contração significativa na faixa de 40 a 60 ºC, devido à cura incompleta durante o processo de fabricação

Characterization of porous biomaterials of 316L stainless steel made from polyethylene waxes as pore-forming agents: Caracterização de biomateriais de aço inox 316L obtidos utilizando cera de polietileno como agente porogênico

For biomedical purposes, the 316L stainless steel has been used due to its high mechanical strength and its biotolerability by the human body. Its porosity allows the growth of living tissue within the implant, which improves fixation to hard tissues. Porous 316L stainless steel specimens were produced by powder metallurgy with controlled porosity by the addition of different polyethylene waxes granulometries (50 and 100 mm) and concentrations (0.0, 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0%). The elastic modulus, porous morphologies and densities of the steel samples were determined. Thus, the densities and the elastic modulus were evaluated statistically through Tukey’s test. The results showed that the porosity increases proportionally to polyethylene wax concentration, but the elastic modulus decreases. The Tukey’s Test showed that there are no significant differences in most samples using the two waxes at most concentrations.   Range values of 1.89 to 1.51 GPa using wax with 50 mm, and 1.72 to 1.19 GPa were respectively obtained using 100 mm particle size. The highest pore size (45 mm) and the lowest elastic modulus (1.19 GPa) were obtained by use of 4.0% of wax

Planta de celulose kraft que utiliza Pinus Elliottii como fonte de matéria-prima: um estudo ambiental e econômico/ Kraft cellulose plant using Pinus Elliottii as a source of raw material: an environmental and economic study

A indústria de papel e celulose é um segmento que vem crescendo a cada ano no cenário mundial.  Nacionalmente, é responsável por grande parte do retorno financeiro ao país. Isso se deu ao grande investimento realizado nas últimas décadas, contribuindo para o desenvolvimento de processos produtivos pré-estabelecidos.  Com isso, o Brasil vem crescendo exponencialmente no ramo, principalmente por possuir abundância de matéria-prima e espaços disponíveis para o cultivo da mesma. Em busca de eficiência e redução de custos e impactos no ambiente (efluentes) houve mudanças nos processos, sobretudo na recuperação de reagentes utilizados na produção de celulose e na possibilidade de integração energética das linhas. Dentro deste propósito, neste artigo foi realizada uma análise econômica e ambiental de uma planta de celulose Kraft que utiliza Pinus elliottii como fonte alternativa de matéria-prima. Foram avaliados diferentes cenários: sem recuperação de reagentes e com recuperação de 30, 60 e 90% de   reagente químicos utilizados no cozimento da celulose. Nos estudos realizados verificou-se que para um cenário sem recuperação de reagentes que o preço do sulfeto de sódio e do hidróxido de sódio tem o maior custo na produção de celulose. À medida que se aumenta o percentual de recuperação, o custo dos reagentes diminui, e o custo da matéria-prima se torna maior. Sendo que para 10% de recuperação dos reagentes, o custo da madeira já ultrapassa o custo do sulfeto de sódio, e somente para 70% de recuperação é que o custo da madeira irá ultrapassar o custo do hidróxido de sódio. Portanto, concluiu-se que a regeneração dos reagentes químicos, do processo Kraft, para obtenção de celulose é benéfica tanto em relação a aspectos econômicos e impactos ambientais

Resina fotopolimérica SOMOS 7110 para estereolitografia

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de MateriaisA prototipagem rápida pelo processo de estereolitografia (processo de construção por cura de camadas sobrepostas) é relativamente nova e teve início no final da década de 80. A prototipagem rápida permite a fabricação de ferramentas (rapid tooling) utilizadas no processamento de materiais poliméricos. O bom desempenho dessas ferramentas rápidas construídas por estereolitografia depende do projeto desenvolvido e também do conhecimento das propriedades das resinas utilizadas. Devido ao desenvolvimento dessa resina ser recente, encontra-se poucos dados disponíveis na literatura. Este trabalho teve como objetivo principal caracterizar a resina fotopolimérica Somos 7110 e avaliar suas propriedades térmicas. Com o grau de reticulação foram relacionados os seguintes parâmetros: a influência do tempo de exposição à radiação ultravioleta e as geometrias na etapa de pós-cura. Também foram realizados outros ensaios complementares que tiveram como intuito avaliar a degradação térmica e as etapas de processamento e pós-processamento. A cura da resina pode ocorrer sob ação da luz ultravioleta ou do calor, com cinéticas aparentemente diferentes. As peças fabricadas por estereolitografia apresentaram uma boa resistência à degradação térmica até 300 ºC. Peças que não passaram pelo processo de pós-cura mostraram uma contração significativa na faixa de 40 a 60 ºC, devido à cura incompleta durante o processo de fabricação