Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales

Use of electron paramagnetic resonance to evaluate the behavior of free radicals in irradiated polyolefins

The Electron Paramagnetic Resonance (EPR) had its most important development at the end of World War II. It is a non destructive technique of characterization and is the technique used for excellence to detect and characterize free radicals. It is well known that the presence of free radicals in polymeric materials is responsible for the appearance of a variety of effects in the polymer chains. There are, fundamentally, two ways for the generation of free radicals in a polymeric chain: chemical methods and irradiation with electromagnetic waves of medium and high energy. Gamma and x-rays produce ionization in all solids. In insulators and polymers chemical reactions may be promoted, some of which cannot be induced by other means. These last methods have the advantage that they do not leave polluting agents into the polymer. EPR has been used to interpret quantitatively and qualitatively the free radicals generated by the irradiation of polymeric materials. EPR results from different polymers and polymeric blends irradiated with gamma irradiation at low dose rates will be presented in this article. The behavior of allyl, alkyl, peroxide and polyenyl radicals, among others, is studied using a decay model.

La Resonancia Paramagnética Electrónica (RPE) tuvo su desarrollo más significativo a finales de la segunda guerra mundial. Es una técnica no destructiva de caracterización y es la técnica por excelencia usada en la detección y caracterización de radicales libres. Es bien sabido que la presencia de radicales libres en materiales poliméricos es responsable de la aparición de una gran variedad de efectos en las cadenas poliméricas. Existen fundamentalmente dos formas de generación de radicales libres en una cadena polimérica: métodos químicos e irradiación con ondas electromagnéticas de mediana y alta energía. Los rayos gamma y los rayos X producen ionización en todos los sólidos. En aislantes y en polímeros pueden iniciar reacciones químicas, algunas de las cuales, no pueden ser iniciadas por otros métodos. La irradiación tiene la ventaja de que no dejan agentes contaminantes en el polímero. La RPE ha sido usada para interpretar de manera cuantitativa y cualitativa los radicales generados por irradiación de materiales poliméricos. En este trabajo se presentan resultados de RPE para diferentes polímeros y mezclas poliméricas irradiados con radiación gamma a bajas dosis. El comportamiento de los radicales alquilo, alilo peroxido y polienilo entre otros es estudiado usando un modelo de decaimiento.

Desarrollo de un fosfato silicoaluminoso (sapo-11): Parte 1: métodos de síntesis

Se busca establecer una metodología para la síntesis de un compuesto fosfato silicoaluminoso, el cual podría encontrar aplicación como electrolito sólido en celdas de combustible. Para alcanzar el objetivo propuesto, se evaluaron tres procesos diferentes de síntesis: (a) proceso hidrotérmico, (b) reacción en fase sólida y (c) vía húmeda. Se emplearon como precursores sílice, gel de sílice, ácido fosfórico, pentóxido de fósforo, fosfato de amonio monobásico, alúmina y gibbsita. Los polvos obtenidos se conformaron por prensado uniaxial, y se sinterizaron en atmósfera oxidante. La caracterización se llevó a cabo por diferentes métodos: DRX, BET y MEB. Los resultados obtenidos evidenciaron la coexistencia de varias fases: silicoaluminosas, fosfato silicoaluminosas y silicofosfatos. Por otra parte, se observó que la reacción no fue completa durante la sinterización en fase sólida. La investigación evidenció que el proceso de síntesis hidrotérmica es el más idóneo para la obtención de un fosfato silicoaluminoso en pro al conformado de dispositivos con una función de electrolito sólido.

The main object in the present work is to develop a procedure for the synthesis of an aluminumsilico phosphate compound that could be used as a solid electrolyte in fuel cells. During the synthesis, three different procedures were evaluated: (a) hydrothermal processing, (b) solid-state reaction and (c) humid route. Precursors used were silica, silica gel, phosphoric acid, phosphorous pentoxide, phosphate of monobasic ammonium, alumina and gibbsite. Synthesized powders were prepared as pellets in a uniaxial press and then, they were subjected to thermal treatment in oxidant atmosphere. Materials obtained were characterized by XRD, BET and SEM. Results showed presence of several phases like siliocoaluminun, aluminumsilicophosphate and silicophosphate. Incomplete reaction during solid-state sintering was detected. It was determined that hydrothermal processing was the optimum procedure to obtain an aluminumsilicophosphate compound that could be applied as fuel cell device.

Numerical simulation for prediction of filling process in a sand mould

In this work, the simulation of a filling process for a mold casting was accomplished by the finite elements method. In this study, a Cu-5%Zn alloy solidified in a sand mold was used for numerical modeling. The mold filling process was simulated in atmospheric conditions under gravity and the liquid metal was poured into the mold through a mold channel. The analysis was conducted in the regions of the mold channel, in the mold and at the exit area of the mold, concerning velocity, pressure, temperature, solid fraction and the turbulent kinetic energy of the fluid. The advantage of simulations is to analyze several phenomena present in the mold filling process which are not trivial to be experimentally visualized. The simulation is a powerful tool that permits the analysis and control different parameters, in order to achieve an optimized design to attend the required quality of the cast product.

Neste trabalho foi realizada a simulação numérica do processo de enchimento de um molde pelo método de elementos finitos. Para esta finalidade foi usada uma liga Cu-5%Zn solidificada em um molde de areia. A simulação foi realizada em condições atmosféricas, sob a influência da gravidade e o enchimento do molde pelo metal líquido foi realizado através do canal de alimentação. A análise do resultado do campo de velocidade, pressão, temperatura, fração sólida e energia cinética de turbulência do fluido foi realizada nas regiões do canal de alimentação, no molde e na área externa do molde. A simulação numérica apresenta a vantagem de analisar diversos fenômenos presentes no processo de enchimento o que não é trivial pela visualização experimental. A simulação é uma poderosa ferramenta que permite analisar e controlar os diversos parâmetros deste processo com a finalidade de alcançar um projeto otimizado que atenda a qualidade desejada do produto fundido.

Caracterización de ferritas de níquel obtenidas mediante mecanosíntesis

Fueron sintetizadas partículas cristalinas de NiFe2O4 por molienda en molino de bola, a partir de una mezcla estequiométrica de NiO y α -Fe2O3. El proceso de mecanosíntesis se realizó a temperatura ambiente en recipientes de acero al carbono y con bolas del mismo material en una relación bolas/polvos 10:1 (m/m). El análisis de las fases se realizó por difracción de rayos X del polvo y el método de Rietveld fue utilizado para estudiar las transformaciones químicas producidas. La fase del compuesto cristalino NiFe2O4 comenzó a aparecer después de 5 h de molienda y alcanzó su contenido máximo (78% m/m) entre 7 y 9 h de molienda. Un tiempo prolongado de molienda (12 h y más) indujo a una contaminación con hierro metálico que se origina en el interior del recipiente por el deterioro de las bolas. Se determinó que la velocidad de formación de la ferrita de níquel mediante el método propuesto es de 0,067 g/h. Las ferritas alcanzaron una permeabilidad magnética relativa (µREL) de 58 kHz y un tamaño promedio de partículas de 166 µm. Finalmente, las técnicas de espectroscopía infrarroja y de microscopía electrónica de barrido permitieron describir la estructura y morfología de los productos de reacción.

NiFe2O4 crystalline particles were synthesized by milling in a ball mill, from a stoichiometric mixture of NiO and α -Fe2O3. The mechanosynthesis process was carried out at room temperature using a steel container and steel balls, maintaining a 10:1 ball / dust size ratio. Further analysis of phases was performed on powders by both, X-ray diffraction and Rietveld´s method, the latter was used in order to study chemical transformations occurring within the system. The spinel phase of NiFe2O4 crystals started to appear after milling for 5 hours and increased up to its maximum composition level (78% w/w) detected between 7 to 9 hours of milling time. A longer period of milling time (more than 12 hours) caused a metallic iron contamination that was originated from inside the steel container, because of steel balls deterioration. It was also estimated the formation rate of nickel ferrites when using this method, which is about 0.067 g/h. The so obtained ferrites exhibited a magnetic permeability (µREL) of 58 kHz and an average particle size of 166 µm. Finally infrared spectroscopy (IR) and scanning electron microscopy (SEM) were performed, in order to characterise structure and morphology of products from the reaction.

Effect of adding nz12 and acrylic acid to polypropylene-blend-seaweed residue composites

Las condiciones de mezclado tienen un efecto importante sobre la dispersión y el tamaño de partícula de la carga en la elaboración de compuestos. Con el propósito de promover una mejor adhesión interfacial entre los residuos marinos (RM) y el polipropileno (PP), se realizaron dos modificaciones en la interfase: el tratamiento de la carga con un agente acoplante del tipo zirconato (NZ12) y la adición de acido acrílico (AA) empleando irradiación gamma. Se encontró que la incorporación de residuos marinos (RM) produce un incremento en la estabilidad térmica y que a una concentración de 20 ppm los RM producen un efecto nucleante, observado a través del incremento en el porcentaje de cristalinidad. La adición de AA y NZ12 a las mezclas ocasionó un mejoramiento de las interacciones polímero- carga. Se encontró que el uso de ambos agentes tiene un efecto sinergístico tanto en el incremento de las propiedades mecánicas como en la reducción del efecto degradativo ocasionado por la radiación gamma.

Mixing conditions have an important influence on filler dispersion and particle size into the polymer composites. In order to improve the interfacial interaction between SR and PP, two different interface modifications were tested: the treatment of filler surface using a coupling agent (zirconate type, NZ12) and the addition of acrylic acid (AA), under the influence of gamma radiation. The incorporation of seaweed residue (SR) produced an increase in thermal stability of PP composites and it was found that SR has a nucleating effect at 20 pph, indicated through an increase in crystallinity. The incorporation of AA and NZ12 in PP-blend-SR composites resulted in an enhancement in polymer-filler interactions. It was found that these agents have a synergistic effect not only in the improvements of mechanical properties but also in the reduction of the degradation induced by gamma rays.

Síntesis por carbonitruración térmica de nitruros refractarios: Parte 1: nitruro de vanadio

Se sintetizó nitruro de vanadio (VN) mediante la reducción carbotérmica de mezclas de óxido de vanadio (ex vanadato de amonio) y carbón activado en atmósfera de N2. El método de disolución utilizado para la mezcla de los precursores NH4VO3 y C, permitió obtener VN de morfología uniforme con tamaño de cristalita submicrométrica, a temperaturas inferiores a aquellas utilizadas en procesos convencionales. El producto obtenido fue caracterizado por difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y área superficial-BET. Para posible aplicación en catálisis, el producto sintetizado fue evaluado en la hidrodesulfuración (HDS) de tiofeno a presión atmosférica y T = 400°C, encontrándose que la actividad catalítica de los sólidos sintetizados durante 120 min. a 1100ºC fue mayor a aquella de polvos de VN obtenidos con tratamientos térmicos más cortos.

It has been synthesized vanadium nitride (VN) by carbothermal reduction of vanadium oxide (ex ammonium vanadate) and activated carbon mixtures in a N2 atmosphere. The solution-derived precursor method used to mix NH4VO3 and C promoted the formation of submicrometer and morphologically uniform crystallites of VN at a lower temperature in comparison with conventional methods. The products were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and BET-surface area. In order to consider catalytic uses the synthesized product has been evaluated in the reaction of hydrodesulfuration of thiophene under atmospheric pressure and T = 400°C. It was found that the catalytic activity of the heat treated solids during 120 min. at 1100ºC was larger than those of VN powders obtained at shorter heat treatment times.