Papers by Helson M da Costa
Cuadernos de Educación y Desarollo, 2025
A análise de agrupamentos e a análise discriminante linear fazem parte da análise mul... more A análise de agrupamentos e a análise discriminante linear fazem parte da análise multivariada de dados e foram empregadas neste estudo para a classificação de 100 moléculas orgânicas, as quais congregam espécies já usadas nos primórdios do processo de cura; espécies com potencial uso como aceleradores do processo de vulcanização; e, espécies que pertencem a famílias com emprego comercial difundido. O procedimento permitiu a subdivisão do conjunto de moléculas em quatro subconjuntos, o que foi posteriormente validado, pois se atingiu 97% de assertividade nas classificações. Os resultados encontrados não apenas corroboraram as hipóteses elencadas na parte I da investigação, mas também permitiram inferir que possíveis novos aceleradores poderiam estar contidos nos agrupamentos denominados de 3 e 4. Tal conclusão é oriunda da presença de espécies comerciais como as sulfenamidas (CBS, TBBS e MOR) e guanidinas (DPG e TPG), além do tiazol MBTS e o seu derivado oxigenado, em tais clusters.
Cuadernos de Educación y Desarrollo, Jan 8, 2024
O efeito da estrutura de aceleradores do tipo sulfenamidas e sulfenimidas sobre a vulcanização do... more O efeito da estrutura de aceleradores do tipo sulfenamidas e sulfenimidas sobre a vulcanização do copolímero de estireno-butadieno (SBR) foi investigado neste manuscrito. Mediante a modelagem molecular de vinte e três espécies químicas, os dados experimentais sobre o tempo de pré-cura (ts2) e a taxa de cura de composições SBR contendo negro de fumo foram correlacionados com os parâmetros teóricos (área superficial, polarizabilidade, eletrofilicidade, lipossolubilidade, entre outros) das moléculas dos diferentes aceleradores. Embora não possa ser descartado o efeito da carga de negro de fumo durante a cura, as equações de regressão obtidas foram satisfatórias e permitiram avaliar como diferentes estruturas moleculares podem tornar a vulcanização mais lenta ou mais rápida, além de interferir ou não em uma cura mais prematura.
DOAJ (DOAJ: Directory of Open Access Journals), Dec 31, 2011
Foco, Dec 12, 2023
No presente trabalho, são apresentados e discutidos os resultados das propriedades mecânicas de n... more No presente trabalho, são apresentados e discutidos os resultados das propriedades mecânicas de novos materiais compósitos preparados com diferentes teores de resíduos têxteis incorporados ao polietileno de alta densidade (HDPE). Os compósitos foram preparados a partir da mistura de polietileno de alta densidade (HDPE) e resíduos têxteis (92% fibras de poliéster, 6,0% algodão/viscose, 0,7% lã/seda, 0,6% acetato/triacetato, 0,5% poliamida e 0,3% viscose) em teores crescentes de 5 a 20%, em extrusora de dupla rosca, utilizando Irganox 1010 (BASF) como antioxidante. Os corpos de prova para ensaios de tração, flexão e impacto foram produzidos através de moldagem por injeção e os resultados dos ensaios mecânicos realizados permitiram concluir que o reaproveitamento de até 10% de resíduos das indústrias de malharia em misturas com o termoplástico são viáveis, pois não comprometem as propriedades do produto.
Cuadernos de educación y desarrollo, Apr 23, 2024
Os dados experimentais de ROSTEK et al. (1996) para a vulcanização da borracha natural (NR) e do ... more Os dados experimentais de ROSTEK et al. (1996) para a vulcanização da borracha natural (NR) e do copolímero de estireno-butadieno (SBR) foram correlacionados com os parâmetros estruturais de moléculas de aceleradores derivados do mercapto-benzotiazol e do mercapto-piridil. Embora a presença de negro de fumo nas composições de NR e SBR tenha trazido limitações ao perfeito entendimento sobre a real influência dos diferentes tipos de aceleradores, a modelagem molecular mostrou-se bastante esclarecedora, pois gerou, através de equações lineares, correlações satisfatórias entre o tempo de cura prematura (t25 – t5) e diversos descritores moleculares (área superficial específica normalizada; polarizabilidade normalizada; lipossolubilidade e outros) que foram condensados na forma de componentes principais (CP’s) em combinações lineares provenientes da análise multivariada.
Brazilian Journal of Development
Diferentes formas de processamento das misturas de borracha natural (NR) e o copolímero de estire... more Diferentes formas de processamento das misturas de borracha natural (NR) e o copolímero de estireno-butadieno (SBR) foram avaliadas do ponto de vista teórico através da modelagem molecular. Com o emprego da metodologia de campos de força AMBER, a energia de adsorção e o aspecto final de distribuição de ingredientes da composição e matrizes elastoméricas foram avaliados. Os dados teóricos, corroboram os experimentos encontrados na literatura, e indicam que a melhor forma de preparo da mistura corresponde ao método M2. Em tal método, SBR é misturado aos aditivos, posteriormente à borracha de NR e, por último, à massa homogênea, o acelerador é adicionado. Tal procedimento parece permite não apenas um balanço energético adequado entre fisissorção e quimissorção, segundo a modelagem molecular; mas também uma cura adequada do SBR, o elastômero menos reativo, segundo os experimentos. O resultado líquido, verificado na prática, é um desempenho mecânico superior dos vulcanizados NR/SBR.
The antioxidant potential of grape seed oil (OSU) was evaluated after addition into recycled poly... more The antioxidant potential of grape seed oil (OSU) was evaluated after addition into recycled polypropylene (PP rec.). OSU was incorporated into PP rec. in variable contents of 0.5, 1.0 and 1.5 phr (per hundred resin). The processing was carried out in a twin-screw extruder and the different samples, after being granulated, were submitted to thermo-oxidative degradation by thermogravimetry (TGA). Experimental data were treated using an empirical methodology that combined kinetic models, present in the literature, and statistical tools such as analysis of variance (ANOVA). The results of thermo-oxidative degradation kinetics allowed us to conclude that OSU shows effective antioxidant activity only when the added content does not exceed 0.5 phr and low heating rates (3 °C/min) are considered.
Cuadernos de Educación y Desarrollo, 2024
Neste manuscrito, um perfil da evolução na química dos aceleradores foi traçado analisando-se um ... more Neste manuscrito, um perfil da evolução na química dos aceleradores foi traçado analisando-se um total de 40 espécies orgânicas. O rol de compostos incluiu desde compostos inicialmente utilizados como aceleradores de vulcanização (espécies testadas durante os primórdios do desenvolvimento do processo de cura da borracha natural) até moléculas atualmente em uso comercial ou que apresentam alguma similaridade química. Com auxílio de 84 descritores moleculares e a análise multivariada (análise de componentes principais), o resultado observado permite concluir que os aceleradores de vulcanização evoluíram em direção a espécies com mais alta massa molecular, maior
insaturação e maior complexidade estrutural. Associado a isto, acrescenta-se um aumento da reatividade (diminuição do GAP energético HOMO-LUMO) e da lipofilicidade, além da redução da esfericidade (moléculas com maior razão comprimento/largura). Um ponto de destaque foi observar que os aceleradores classificados como sulfenamidas parecem ter encontrado um ponto de equilíbrio em tais mudanças, o que lhes confere particularidades indispensáveis ao processo como, por exemplo, aumento do tempo de pré-cura com posterior taxa de vulcanização elevada.
CUADERNOS DE EDUCACIÓN Y DESARROLLO, 2024
Reações químicas hipotéticas que poderiam ocorrer durante a vulcanização da borracha natural (N... more Reações químicas hipotéticas que poderiam ocorrer durante a vulcanização da borracha natural (NR) e do copolímero de estireno-butadieno (SBR) contendo aceleradores derivados do mercapto-benzotiazol e mercapto-piridil foram selecionadas para a modelagem molecular. Os resultados teóricos permitiram obter parâmetros como a energia de Gibbs e o quociente de equilíbrio (Qr) das reações em 423 K. Tais parâmetros foram correlacionados com os valores experimentais dos tempos de cura prematura e modelos matemáticos foram alcançados. À despeito dos coeficientes de determinação (r2e r2(aj.)), foram observados erros percentuais expressivos quando os tempos de cura prematura experimentais foram comparados aos previstos; particularmente, para a vulcanização do SBR ou quando os aceleradores derivados do mercapto-piridil estavam presentes. A complexidade das reações de cura e a presença de carga, além das próprias reatividades diferenciadas dos elastômeros, sugerem que a melhor abordagem para a aplicação da modelagem molecular aos aceleradores é através da geração de descritores moleculares, ao invés de uma abordagem pautada em dados reacionais termodinâmicos ou de equilíbrio químico.
Polimeros-ciencia E Tecnologia, Feb 9, 2012
Resumo: A metodologia da superfície de resposta (MSR) é uma coleção de técnicas estatísticas e ma... more Resumo: A metodologia da superfície de resposta (MSR) é uma coleção de técnicas estatísticas e matemáticas para desenvolver, melhorar e otimizar processos. Neste estudo, a técnica MSR foi aplicada na investigação do comportamento mecânico de diferentes misturas ternárias de PP/EPDM/SRT. Após a mistura apropriada em uma extrusora de dupla rosca co-rotante e a moldagem por injeção, as propriedades mecânicas (resistência à tração e a resistência ao impacto) foram determinadas e usadas como variáveis de resposta. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi usada para investigar a morfologia das diferentes misturas e interpretar os resultados. Com ferramentas estatísticas específicas, um número mínimo de experimentos permitiu o desenvolvimento de um modelo de superfície de resposta e a otimização das concentrações dos componentes de acordo com o desempenho mecânico. Valores elevados de resistência ao impacto são alcançados (>80 J.m-1) quando, de acordo com as condições experimentais estudadas, a mistura física de PP/EPDM/SRT mantém as proporções de EPDM e SRT em torno de 25%.
Editora Conhecimento Livre eBooks, 2022
The study presents a mathematical model to analyze the dynamic evolution of molar concentrations ... more The study presents a mathematical model to analyze the dynamic evolution of molar concentrations of toluene (C7H8), water vapor (H2O) carbon monoxide (CO), hydrogen (H2), methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) in a catalytic reactor of fixed bed. The mathematical model was discretized using the method of lines (MDLs) to transform the system of partial differential equations (PDEs) in a system of ordinary differential equations (ODEs). The system of ODEs has been solved through of the method of Runge-Kutta Gill to estimate the chemical species C7H8, H2O, CO, H2, CH4 and CO2.The estimation allows the quantification of individual forecasts of the variables presented in this study. However, valuable information can be obtained from the estimated behaviors in catalytic fixed bed reactor. The model has allowed the validation of chemical species (H2, CO and CO2) by comparing the optimized values. Besides, the concentrations of chemical species C7H8, H2O, CO, H2, CH4 and CO2 were studied.
Polimeros-ciencia E Tecnologia, 2013
Resumo: Nesta investigação, fios e tecidos foram fabricados a partir da mistura de resíduos pós-c... more Resumo: Nesta investigação, fios e tecidos foram fabricados a partir da mistura de resíduos pós-consumo de poli(tereftalato de etileno) (PET), resíduos da reciclagem primária de poliéster convencional e elastano. As propriedades físico-químicas foram obtidas e comparações com fios e tecidos de poliéster comercial/elastano foram feitas. Os resultados mostraram que é viável produzir fios a partir dos resíduos utilizando-se os mesmos procedimentos adotados na indústria têxtil para o produto comercial. Palavras-chave: Poli(tereftalato de etileno), reciclagem, indústria têxtil.
CUADERNOS DE EDUCACIÓN Y DESARROLLO, 2024
Os dados experimentais de ROSTEK et al. (1996) para a vulcanização da borracha natural (NR) e do ... more Os dados experimentais de ROSTEK et al. (1996) para a vulcanização da borracha natural (NR) e do copolímero de estireno-butadieno (SBR) foram correlacionados com os parâmetros estruturais de moléculas de aceleradores derivados do mercapto-benzotiazol e do mercapto-piridil. Embora a presença de negro de fumo nas composições de NR e SBR tenha trazido limitações ao perfeito entendimento sobre a real influência dos diferentes tipos de aceleradores, a modelagem molecular mostrou-se bastante esclarecedora, pois gerou, através de equações lineares, correlações satisfatórias entre o tempo de cura prematura (t25 – t5) e diversos descritores moleculares (área superficial específica normalizada; polarizabilidade normalizada; lipossolubilidade e outros) que foram condensados na forma de componentes principais (CP’s) em combinações lineares provenientes da análise multivariada.
REVISTA FOCO
A ordem de adição dos ingredientes em uma formulação elastomérica de borracha natural foi investi... more A ordem de adição dos ingredientes em uma formulação elastomérica de borracha natural foi investigada utilizando-se a modelagem molecular e o processo de adsorção hipotético. Duas sequências foram avaliadas, o sistema óxido de zinco (ZnO) e o sistema ácido esteárico (C18), através da metodologia dos campos de força AMBER. Os dados teóricos permitem supor que, embora não exista diferença estatisticamente relevante entre as energias de adsorção, o sistema C18 parece não trazer vantagens em sua adoção enquanto o sistema ZnO somente parece ser efetivo quando a sequência sugerida pela norma ASTM é obedecida. Uma ordem de adição aparentemente ideal no sistema ZnO é sugerida, mas a natureza do processo de adsorção é alterada, assim como a disposição dos aditivos.
The Journal of Engineering and Exact Sciences, 2017
Nesta investigação, o ácido esteárico presente em composições da borracha de estireno-butadieno (... more Nesta investigação, o ácido esteárico presente em composições da borracha de estireno-butadieno (SBR) foi substituído por óleos vegetais (amendoim, coco ou linhaça) ou cera de abelha, a fim de se avaliar o potencial ativador de tais substâncias. Após o processamento em misturador de cilindros, os diferentes parâmetros reológicos (S’ℓ, S’h, ts1 e t90) e os parâmetros cinéticos (k, n, Ea) foram obtidos através de um RPA 2000 Rubber Process Analyzer. Os dados experimentais, após tratamento estatístico pela metodologia ANOVA, revelaram que a cera de abelha não apresenta desempenho satisfatório para o sistema de vulcanização escolhido, enquanto os óleos vegetais têm sua ação influenciada pelo conteúdo e tipo de ácidos graxos presentes em sua composição química.
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2017
Abstract It is known that rubber mixes containing vegetable oils and vulcanized vegetable oils gi... more Abstract It is known that rubber mixes containing vegetable oils and vulcanized vegetable oils give better flow properties, plasticizing action, low temperature flexibility and ozone resistance. Now, in this investigation, the aim was to provide additional information about the effect of two vegetable oils (linseed oil and peanut oil) upon accelerated sulfur vulcanization system using thermal analysis—differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry. Several combinations of curatives (ZnO, sulfur and 2-t-butylbenzothiazole sulfenamide or TBBS) with stearic acid or vegetable oils were investigated, and DSC curves showed that vulcanization systems where linseed oil or peanut oil replaced stearic acid as activator proceeded an outline of basic steps similar to conventional mixture. However, the formation of the complex between Zn2+, sulfur and products of TBBS decomposition, main step in the vulcanization reaction, required much more energy. Exothermic ΔH values of 45.4 and 20.3 J g−1 were found for ZnO/S/TBBS/linseed oil and ZnO/S/TBBS/peanut oil, respectively, against only 5.8 J g−1 in the case of ZnO/S/TBBS/stearic acid mixture.
The Journal of Engineering and Exact Sciences, 2021
A vulcanização do copolímero de estireno-butadieno (SBR) utilizando ácido esteárico e os óleos ve... more A vulcanização do copolímero de estireno-butadieno (SBR) utilizando ácido esteárico e os óleos vegetais de amendoim, coco e linhaça foi avaliada. Com auxílio do método semiempírico AM1 (Austin Model 1), a modelagem molecular foi implementada para obter relações quantitativas estrutura-propriedade relacionando os descritores moleculares estimados para os óleos e os parâmetros reométricos determinados em 150°C como o torque mínimo (S’l), o torque máximo (S’h), o tempo de pré-cura (ts1) e o tempo ótimo de cura (t90). Utilizando a análise multivariada, equações foram obtidas com excelentes valores de r2 (ajustado) e r2 (preditor). No entanto, foi verificado que a complexidade química dos óleos vegetais não permitiu a simplificação proposta de “moléculas” hipotéticas individuais. Desta forma, os modelos matemáticos não foram capazes de reproduzir com veracidade os dados experimentais obtidos. Assim, a melhor maneira para abordar o efeito dos óleos vegetais como ativadores na vulcanização...
Cuadernos de Educación y Desarrollo, 2024
O efeito da estrutura de aceleradores do tipo sulfenamidas e sulfenimidas sobre a vulcanização do... more O efeito da estrutura de aceleradores do tipo sulfenamidas e sulfenimidas sobre a vulcanização do copolímero de estireno-butadieno (SBR) foi investigado neste manuscrito. Mediante a modelagem molecular de vinte e três espécies químicas, os dados experimentais sobre o tempo de pré-cura (ts2) e a taxa de cura de composições SBR contendo negro de fumo foram correlacionados com os parâmetros teóricos (área superficial, polarizabilidade, eletrofilicidade, lipossolubilidade, entre outros) das moléculas dos diferentes aceleradores. Embora não possa ser descartado o efeito da carga de negro de fumo durante a cura, as equações de regressão obtidas foram satisfatórias e permitiram avaliar como diferentes estruturas moleculares podem tornar a vulcanização mais lenta ou mais rápida, além de interferir ou não em uma cura mais prematura.
Revista Foco Interdisciplinary Studies, 2023
No presente trabalho, são apresentados e discutidos os resultados das propriedades mecân... more No presente trabalho, são apresentados e discutidos os resultados das propriedades mecânicas de novos materiais compósitos preparados com diferentes teores de resíduos têxteis incorporados ao polietileno de alta densidade (HDPE). Os compósitos foram preparados a partir da mistura de polietileno de alta densidade (HDPE) e resíduos têxteis (92% fibras de poliéster, 6,0% algodão/viscose, 0,7% lã/seda, 0,6% acetato/triacetato, 0,5% poliamida e 0,3% viscose) em teores crescentes de 5 a 20%, em extrusora de dupla rosca, utilizando Irganox 1010 (BASF) como antioxidante. Os corpos de prova para ensaios de tração, flexão e impacto foram produzidos através de moldagem por injeção e os resultados dos ensaios mecânicos realizados permitiram concluir que o reaproveitamento de até 10% de resíduos das indústrias de malharia em misturas com o termoplástico são viáveis, pois não comprometem as propriedades do produto.
Brazilian Journal of Development, 2023
Diferentes formas de processamento das misturas de borracha natural (NR) e o copolímero de estire... more Diferentes formas de processamento das misturas de borracha natural (NR) e o copolímero de estireno-butadieno (SBR) foram avaliadas do ponto de vista teórico através da modelagem molecular. Com o emprego da metodologia de campos de força AMBER, a energia de adsorção e o aspecto final de distribuição de ingredientes da composição e matrizes elastoméricas foram avaliados. Os dados teóricos, corroboram os experimentos encontrados na literatura, e indicam que a melhor forma de preparo da mistura corresponde ao método M2. Em tal método, SBR é misturado aos aditivos, posteriormente à borracha de NR e, por último, à massa homogênea, o acelerador é adicionado. Tal procedimento parece permite não apenas um balanço energético adequado entre fisissorção e quimissorção, segundo a modelagem molecular; mas também uma cura adequada do SBR, o elastômero menos reativo, segundo os experimentos. O resultado líquido, verificado na prática, é um desempenho mecânico superior dos vulcanizados NR/SBR.
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Papers by Helson M da Costa
insaturação e maior complexidade estrutural. Associado a isto, acrescenta-se um aumento da reatividade (diminuição do GAP energético HOMO-LUMO) e da lipofilicidade, além da redução da esfericidade (moléculas com maior razão comprimento/largura). Um ponto de destaque foi observar que os aceleradores classificados como sulfenamidas parecem ter encontrado um ponto de equilíbrio em tais mudanças, o que lhes confere particularidades indispensáveis ao processo como, por exemplo, aumento do tempo de pré-cura com posterior taxa de vulcanização elevada.
insaturação e maior complexidade estrutural. Associado a isto, acrescenta-se um aumento da reatividade (diminuição do GAP energético HOMO-LUMO) e da lipofilicidade, além da redução da esfericidade (moléculas com maior razão comprimento/largura). Um ponto de destaque foi observar que os aceleradores classificados como sulfenamidas parecem ter encontrado um ponto de equilíbrio em tais mudanças, o que lhes confere particularidades indispensáveis ao processo como, por exemplo, aumento do tempo de pré-cura com posterior taxa de vulcanização elevada.
suficiente para traduzir os aspectos mais relevantes das moléculas. PC1 foca nas características estruturais da cadeia carbônica (complexidade estrutural com a presença de ramificações e simetria baseada na distribuição homogênea ou não da massa); na solubilidade em fase orgânica (hidrofobicidade); e, na energia potencial relacionada à conformação mais estável. Além disso, apesar da escassez de dados experimentais, uma equação que correlaciona os aspectos condensados em PC1 e o tempo de pré-cura (t5) de composições de borracha natural (NR) foi obtida para as sulfenamidas comerciais TBBS, CBS e MOR. Contudo, tal equação só apresenta coeficiente de determinação (r2) satisfatório quando as quantidades dos aceleradores presentes estão próximas de 6 milimols.
addition order in the ZnO system is suggested, but the nature of the adsorption process is changed, as is the arrangement of the additives.