Compósitos poliméricos para imageamento óptico e por raios-x em tanques de simulação hidráulica

Abstract

Este trabalho de pesquisa está relacionado com a investigação de novas abordagens de imageamento não-invasivo que permitam registrar a arquitetura interna de depósitos sedimentares gerados em tanques de simulação hidráulica. Estas simulações são realizadas para melhor compreensão do comportamento das correntes de densidade, que constituem uma das principais responsáveis pela deposição de sedimentos em águas oceânicas profundas. Para isto foi proposta deste trabalho o preparo de nanocompósito polimérico com carga inorgânica para ensaios não destrutivos, com as propriedades e características semelhantes ao Carvão 205, material atualmente utilizado nas simulações. Como matriz polimérica foi utilizada a resina poliéster, preparada por polimerização em massa, com corantes de diferentes cores e inserção de carga inorgânica em diferentes concentrações. Como carga inorgânica foi utilizado o sulfato de bário. Por ensaios de tomografia de raios-X, observou-se que o sulfato de bário disperso na matriz de resina poliéster oferece a opacidade necessária para detecção pela técnica e se mostra potencial para uso nas simulações e imageamento não-invasivo. Por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível avaliar a forma da matriz polimérica preparada e classifica-la com forma semi-angular e semi-arredondada. Também foi possível observar nas micrografias obtidas por MEV que a carga de sulfato de bário preparada apresentou dimensões nanométricas. Os compósitos preparados apresentaram valores de peso específico e velocidade de queda comparáveis com os do Carvão 205 e observou-se que a incorporação de corante e carga não influencia significativamente as características desejadas. Desta forma, os compósitos preparados se mostram com potencial para uso nas simulações de correntes de densidade não conservativas.

This research is related to the investigation of new approaches for noninvasive imaging that allow registering the internal architecture of sedimentary deposits generated in hydraulic simulation tanks. The simulations are conducted to better understand the behavior of turbiditic currents, one of the principal process responsible for the deposition of sediments in deep oceanic waters. For this reason it is purpose of this work the preparation of polymer nanocomposite with inorganic filler for non-destructive testing, with properties and characteristics similar to Coal 205, material currently used in these simulations. As polimeric matrix it was used an orthophthalic polyester resin prepared by mass polymerization, with dyes in different colors and inserting inorganic filler at different concentrations. Barium sulfate was used as the inorganic filler. Using the X-ray tomography tests, it was observed that barium sulfate provides the opacity needed for detection technique and shows potential to be used in non-invasive imaging at the simulations. Through scanning electron microscopy (SEM) it was possible to assess the prepared polymer matrix and classify it as semi-angular and semi-rounded shape. Also was observed at the SEM micrographs that the barium sulfate prepared it was in nanometer dimension. The prepared composites presented specific weight and settling velocity speed values similar to Coal 205 and it was observed that the incorporation of the filler and the different dyes did not affected significantly the desired characteristics.