Les co-cristaux représentent une classe de composés offrant de grandes opportunités pour l'industrie pharmaceutique. La plupart des études présentées dans la littérature porte sur le diagramme thermodynamique et sur l'ingénierie cristalline. Ce travail y ajoute l'aspect cinétique qui est essentiel à prendre en compte pour la mise en place d'un procédé de cristallisation à l'échelle industrielle. Différentes techniques d'analyse en ligne ont été mises en oeuvre pour suivre le procédé de co-cristallisation. Le système modèle carbamazépine / nicotinamide a été sélectionné. Dans un premier temps, l'utilisation d'une sonde de visualisation in-situ a permis la construction d'un diagramme de phase pour le système modèle étudié. Par la suite, les chemins cinétiques du procédé de co-cristallisation ont été mesurés en solution grâce au suivi des concentrations en soluté par spectroscopie InfraRouge à Transformée de Fourier. Enfin, la transition entre les phases solides (carbamazépine et cocristaux) a été suivie in-situ par spectroscopie IR et en couplant la sonde de visualisation avec la sonde Lasentec FBRM. Les essais ont permis de vérifier qu'une dérive de procédé conduisant à une autre phase cristalline que les co-cristaux peut être corrigée pour obtenir au final uniquement des co-cristaux / Co-crystals represent a class of compounds, which offers huge opportunities for the pharmaceutical industry. Most studies presented in the literature deals with the thermodynamic diagram and crystal engineering. This work adds the kinetic aspect that must imperatively be taken into account in the establishment of a crystallization process at an industrial case. Different in-line process analytical techniques were carried out to monitor the co-crystallization process. The model system carbamazepine / nicotinamide was selected. The use of an in-situ visualization probe allowed us to build the phase diagram of the model system studied. Afterwards, the kinetic pathways of the co-crystallization process were highlighted thanks to the following of the solute concentrations by Fourier Transform InfraRed spectroscopy. Finally, the phase transition between carbamazepine and co-crystals was monitored by IR spectroscopy, and by using simultaneously the visualization probe with the Lasentec FBRM probe. In order to finally obtain the only co-crystal phase, we subsequently verified that it was possible to correct a situation of process deviation, for which another crystalline phase remained in suspension

Ce travail de thèse porte sur le développement technologique d’outils miniaturiséspour l’exploration de diagrammes de phase de fluides complexes (dispersions colloïdales,solutions de polymères ou tensioactifs, etc). Les outils élaborés permettent dedéterminer des diagrammes de phase par une approche continue à l’aide de la microfluidique.Ils sont basés sur deux types de procédés membranaires différents : la pervaporation(mécanisme d’évaporation de solvant) et la dialyse (mécanisme d’échangesosmotiques). En s’appuyant sur le processus de pervaporation, il a été montré théoriquementet expérimentalement qu’il existe une géométrie pour laquelle le séchageconfiné est homogène. Il est donc possible de construire des diagrammes de phase demélanges à plusieurs composants de l’échelle moléculaire aux colloïdes. Une étudeconsacrée à la compréhension de la complexité du séchage des nanoparticules de silicecommerciales dans un canal microfluidique de type microévaporateur a été miseen place. La cinétique de concentration des particules est décrite jusqu’à la formationd’un état dense ainsi que les divers phénomènes liés au séchage comme l’existenced’une transition de phase dans un système colloïdal, l’apparition de fractures ou la délaminationdu matériau dense. Un nouvel outil microfluidique intégrant une membranede type dialyse offre la possibilité de contrôler les échanges osmotiques à l’échelle dunanolitre. Le protocole de fabrication ainsi que le dimensionnement de la géométriesont présentés. Grâce à cet outil, il est possible de mesurer des pressions osmotiquesde dispersions colloïdales. / This work deals with the technological development of miniaturized tools for theexploration of the phase diagram of complex fluids (colloidal dispersions, solutions ofpolymers or surfactants, etc). The microfluidic tools we elaborated make it possibleto determine phase diagrams of a series of formulations of complex fluids by consumingonly minute amounts of samples. These devices exploit two types of membraneprocesses to concentrate the chemical species : pervaporation (solvent evaporationthrough a dense membrane) and dialysis (osmotic exchanges through a membrane).Concerning the case of pervaporation, we demonstrated theoretically and experimentallythat a specific microfluidic design exists for which concentration fields of chemicalspecies remain spatially homogeneous along the kinetic path followed withinthe phase diagram. Then, it enables to obtain phase diagrams of multi-componentsmixtures from molecular compounds up to colloids, at the nanolitre scale. We reporta study concerning the understanding of the drying process of commercial silica nanoparticlesusing a dedicated microfluidic experiment involving pervaporation. Wepresent the kinetics of the concentration of the particles within the channel up to theformation of a dense colloidal packed bed which invades the channel at a controlledrate. We developed an original microfluidic tool integrating a dialysis membranewhich makes it possible to control osmotic exchanges at the nanoliter scale. We reportthe protocol of microfabrication of this chip and its specific geometry.We presentpreliminary results showing that this tool can be used to measure osmotic pressures ofcolloidal suspensions.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5236.pdf: 6093443 bytes, checksum: 6aecbe1f41f1afa45394b6da0631c23b (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / Solid solutions with perovskite structure, especially lead-based oxides, have been developed and investigated as single crystal and/or polycrystal ceramics since the midtwentieth century, but aspects of phase diagram of some of these systems remain controversial. Existing literature proposes, for instance, a morphotropic phase boundary (MPB) for the PbTiO3-CaTiO3 ferroelectric system, in the region of concentration Pb/Ca~1.This study has investigated the crystal structure of ferroelectric ceramic systems Pb1- xCaxTiO3 (or PCT) (x = 0.24, 0.35, 0.475, 0.50, 0.55 and 1.00) using structural refinement of powder X-ray diffraction profiles, as a function of temperature. The Rietveld method was used and the convergence parameters of the structural refinement within a single phase were compared, considering different space groups among those described in literature for every composition. The assessment of macroscopic properties such as electrical permittivity, pyroelectric, ferroelectric and thermal expansion was also performed as a function of temperature and/or frequency for the construction of structure-property relationships, in order to determine the best symmetry for each composition and the phase diagram of polycrystalline PCT. At room temperature, the structural refinement analyses for ceramics with x = 0.24 and 0.35 showed tetragonal symmetry (P4mm), such as the PbTiO3, and for x ≥ 0.475 the convergence parameters indicated only one phase with orthorhombic centrosymmetric space group (Pbnm), typical of CaTiO3, as the best. For temperatures between 150 and 570 K, the crystallographic phase transition (tetragonal - cubic) was observed in only one composition, with x = 0.35. The space group Pbnm remained as the most suitable for compositions with x ≥ 0.475 across the temperature range studied, though variations of lattice parameters and/or unit cell volume were observed. Previous studies have proposed phase transitions for this system that are consistent with the variations observed, but those studies were performed by optical birefringence characterization in single crystals or by simulations based on the results of infrared spectroscopy. This is the first time that structural changes are observed as a function of temperature for the concentrations investigated. Such variations were therefore associated to phase transitions whose symmetries are represented by the XRD profiles of perovskite with super lattice reflections, closer to the Pbnm space group. These phases could not be distinguished, however, from Pbnm, probably because of the intrinsic limitations of structural characterization techniques used in this work. Furthermore, the results of the ferroelectric and pyroelectric characterization were not conclusive, mainly due to their dependence on the samples history, but the combination of electrical permittivity and thermal expansion characterizations with the structural refinements proved to be an important tool for elucidating the morphotropic phase boundary of this system. Based on these results, this work proposes a complement to the phase diagram of the Pb1-xCaxTiO3 polycrystaline systems in which phase transitions were characterized by different techniques. / Neste trabalho investigou-se a estrutura cristalina de cerâmicas do sistema ferroelétrico Pb1-xCaxTiO3 ou PCT (x = 0,24, 0,35, 0,475, 0,50, 0,55 e 1,00), a partir do refinamento estrutural dos perfis de difração de raios X de pó, em função da temperatura. Utilizou-se o método de Rietveld, e foi comparada a qualidade dos parâmetros de convergência do refinamento estrutural, considerando-se uma única fase cristalina, mas com diferentes grupos espaciais entre aqueles apontados na literatura para cada composição. A caracterização de propriedades macroscópicas em função da temperatura e/ou frequência, tais como dielétricas, piroelétricas, ferroelétricas e de expansão térmica, também foi realizada para a construção de relações estrutura-propriedades, com o objetivo de se definir a melhor simetria cristalina de cada composição e o diagrama de fases do PCT policristalino. Entre as análises de refinamento estrutural realizadas a temperatura ambiente, para as concentrações avaliadas, cerâmicas com x=0,24 e 0,35 apresentaram simetria tetragonal (P4mm), como a do PbTiO3, e, para as com x ≥ 0,475, os parâmetros de convergência apenas indicaram uma fase com simetria ortorrômbica centrossimétrica (Pbnm), típica do CaTiO3, como a mais adequada. A partir dos perfis de difração de raios X de cada composição, entre 150 e 570 K, segundo os resultados estruturais, somente foi observada uma transição de fase cristalográfica (de tetragonal para cúbica) na composição com x = 0,35. Para as composições com x ≥ 0,475, o grupo espacial Pbnm se manteve como mais adequado em toda a faixa de temperatura estudada, porém, foram observadas sensíveis variações dos parâmetros de rede e/ou do volume da cela unitária. Tais variações ocorreram em temperaturas que coincidem com aquelas da literatura em que se indicam transições de fase para este sistema, porém a partir da caracterização de birrefringência ótica em monocristais ou por simulações baseadas em resultados de espectroscopia por infravermelho. Desta forma, esta é a primeira vez que se registraram mudanças estruturais em função da temperatura para essas concentrações do titanato de cálcio e chumbo. Assim, entendeu-se que tais variações correspondem a transições de fases, cujas simetrias estão representadas por perfis de DRX de perovskitas com reflexões de super-rede, muito próximas àquelas do grupo espacial Pbnm. Contudo, essas fases não puderam ser distinguidas da Pbnm provavelmente por limitações técnicas da caracterização estrutural empregada neste trabalho. Os resultados para as propriedades ferroelétricas e piroelétricas não permitiram análises conclusivas, principalmente devido à sua dependência com o histórico das amostras, tendo sido descartados para o propósito deste trabalho. No entanto, a combinação dos resultados das medidas de permissividade elétrica e da expansão térmica com aqueles do refinamento estrutural mostrou ser uma ferramenta importante para a elucidação do contorno morfotrópico de fases desse sistema. Assim, com base nestes resultados, propôs-se um complemento ao diagrama de fases do sistema Pb1-xCaxTiO3 em que as transições de fases foram caracterizadas por diferentes técnicas.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandoFGF.pdf: 1543921 bytes, checksum: 28fee7b00926ff19375c7b0098bc6b3d (MD5) Previous issue date: 2009-12-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / With the increase of asphalt milling services was also a significant increase in recycling services pavements. The techniques used today are basically physical processes in which the milled material is incorporated into new asphalt mixtures or executed on site, with the addition of virgin asphalt and rejuvenating agent. In this paper seeks to analyze the efficiency of extraction of CAP (Petroleum Asphalt Cement) mixtures from asphalt milling, using commercial solvents and microemulsions. The solvents were evaluated for their ability to solubilize asphalt using an extractor reflux-type apparatus. Pseudoternary diagrams were developed for the preparation of microemulsion O/W surfactant using a low-cost coconut oil saponified (OCS). Microemulsions were used to extract the CAP of asphalt through physicochemical process cold. Analysis was performed concentration of CAP in solution by spectroscopy. The data provided in the analysis of concentration by the absorbance of the solution as the basis for calculating the percentage of extraction and the mass flow of the CAP in the solution. The results showed that microemulsions prepared with low concentration of kerosene and butanol/OCS binary has high extraction power of CAP and its efficiency was higher than pure kerosene, reaching 95% rate of extraction / Com o aumento dos servi?os de fresagem asf?ltica houve tamb?m um incremento significativo nos servi?os de reciclagem de pavimentos asf?lticos. As t?cnicas hoje empregadas s?o basicamente processos f?sicos nas quais o material fresado ? incorporado a novas misturas asf?lticas ou executado in loco , com a incorpora??o de asfalto virgem e agente rejuvenecedor. Nesse trabalho prop?e-se analisar a efici?ncia na extra??o do CAP (Cimento Asf?ltico de Petr?leo) de misturas proveniente de fresagem asf?ltica, utilizando solventes comerciais e microemuls?es. Os solventes foram avaliados quanto a sua capacidade de solubilizar asfalto utilizando um extrator por refluxo do tipo Soxhlet. Foram desenvolvidos diagramas pseudotern?rios para elabora??o de microemuls?o O/A utilizando tensoativo de baixo custo como o ?leo de coco saponificado (OCS). As microemuls?es foram utilizadas para extrair o CAP da mistura betuminosa atrav?s de processo f?sico-qu?mico a frio. Foi realizada an?lise de concentra??o de CAP na solu??o atrav?s de espectroscopia. Os dados fornecidos na an?lise da concentra??o atrav?s da absorb?ncia da solu??o serviram de base para o c?lculo do percentual de extra??o e do fluxo m?ssico do CAP na solu??o. Os resultados mostraram que microemuls?es elaboradas com baixa concentra??o de querosene e do bin?rio butanol/OCS tem grande poder de extra??o de CAP, sua efici?ncia foi maior do que o querosene puro, alcan?ando taxa de 95% de extra??o

Amostras policristalinas de La(5/8-y)Pr(y)Ca(3/8)MnO(3); 0 y 0.625; foram produzidas pelo método da mistura estequiométrica de óxidos e tratadas termicamente ao ar a 1400 oC. As amostras foram caracterizadas através de medidas de difração de raios-X, resistividade elétrica rho(T), susceptibilidade magnética chi(T) e magnetorresistividade rho(T, H = 50 kOe). Os resultados das análises dos diagramas de raios-X indicaram que os materiais são de fase única e que houve uma substituição efetiva de La por Pr no sítio A ao longo da série. Medidas de rho(T) e chi(T) revelaram que a temperatura de transição de fase metal-isolante TMI e temperatura de Curie TC decrescem com o aumento da concentração y e que a resistividade residual rho0 (rho(T = 10 K)) é consideravelmente alta em amostras com y 0.35. Ainda, com o decréscimo de T, as amostras com y 0.35 transitam para uma fase de ordenamento de carga em TOC ~ 194 K e, em seguida, para uma fase metálica em TMI. Essas medidas também sugerem a coexistência de fases ferromagnética-metálica FMM e de ordenamento de carga isolante OCI nesses materiais. Nas propriedades físicas macroscópicas, a fase FMM mostrou ser a dominante para os compostos com pequenas concentrações de Pr (y 0.25) e a fase OCI dominante para os compostos com altas concentrações de Pr (y 0.40). As medidas de rho(T, H = 50 kOe) mostram que a magnitude da resistividade elétrica decresce drasticamente nas vizinhanças de TMI sob a aplicação de um campo magnético externo. A magnitude de MR (MR = (rho(H = 0)-rho(H = 50 kOe))/rho(H = 50 kOe)) entre os extremos da série (y = 0 e 0.625) varia até sete ordens de grandeza, sendo que o máximo valor de MR para amostras com y = 0 é de ~ 0.75 e naquelas com y = 0.625 é ~ 3.4x106 . O diagrama de fases deste composto evidencia uma região crítica (0.30 y 0.40) onde os valores de TMI, TC, MR e 0 variam abruptamente como função de y, sendo que em outras regiões tal variação é mais suave. A variação significativa desses quatro valores indica uma competição mais forte entre as fases coexistentes ocorre na região crítica. Algumas características marcantes podem ser observadas nas amostras da região crítica tais como: a presença de um segundo pico, abaixo de TMI, em ~ 90 K e ~ 72 K na curva de rho(T) de amostras com y = 0.30 e 0.35, histerese térmica mais pronunciada em rho(T) e chi(T), MR torna-se colossal, relaxação significativa da resistividade elétrica com o tempo, entre outras. Assim, as propriedades de transporte e magnéticas nessa região crítica são dominadas pela forte competição entre as fases coexistentes. / Polycrystalline samples of La(5/8-y)Pr(y)Ca(3/8)MnO(3); 0 y 0.625; were synthesized by the solid-state reaction method and sintered in air at 1400 oC. These compounds were studied by measurements of X-ray powder diffraction, magnetic susceptibility chi(T), and electrical resistivity rho(T, H). X-ray powder diffraction measurements indicated single phase materials and an effective substitution of La by Pr. Results from rho(T) and chi(T) revealed that increasing y in this series results in a rapid reduction of both the insulator to metal transition temperature TMI and the Curie temperature TC. Such a rapid decrease in TMI with increasing y is also accompanied by the occurrence of a new transition temperature, termed TCO, which is related to the transition to the charge ordered CO state. Such a temperature, which is essentially independent of y, occurs at TCO ~ 194 K and is mainly observed in samples with y 0.35. The other feature is the presence of a large residual resistivity electrical rho(0 = (10 K)) for large y (y 0.35) at low-T even though rho(T) suggests a metallic behavior below TMI. The temperature for the maximum magnetoresistance effect occurs near TMI, that shifts to higher T with increasing field. The MR is defined here as (rho(H = 0)-rho(H = 50 kOe))/rho(H = 50 kOe) and is enhanced by seven orders of magnitude from ~ 0.75 up to ~ 3.4x106 in samples with y = 0 and y = 0.625, respectively. Some features like the thermal hysteresis observed in both rho(T) and chi(T) curves indicate the coexistence of different phases in a range of y concentration, i. e., the ferromagnetic-metallic FMM and the charge ordered-insulating COI domains. The FMM is stable for y 0.25, but the COI state becomes dominant for y 0.40. There is a critical region in the phase diagram, ranging from y = 0.30 to 0.40, where the magnitude of the TMI, TC, MR, and 0 were found to display abrupt changes with increasing y. Some anomalous features like a second peak in rho(T) below TMI, a two-step increasing in chi(T), a colossal MR effect and others are observed for compositions belonging to this critical region. Our combined data suggest that the general physical properties of these compounds in such a critical region are dominated by the strong competition between coexisting ferromagnetic-metallic and charge ordered-insulating phases.

The magnetic properties of materials are primarily dictated by its ion ordering which occurs by means of electrostatic exchange interaction. Many other factors are also involved such as the lattice geometry, non-magnetic ions, anisotropy, external fields, and so forth. In this work, we investigate the ferromagnetic spin 1=2 Heisenberg model within the mean field approximation as well as in the effective field framework in two distinct structures, namely, the kagome and simple cubic lattices. For the kagome structure, we applied the mean field approximation including Dzyaloshinkii-Moriya (DM) anisotropy and an external field. Then, we worked out its phase diagram on the temperature-interaction manifold and analyzed some fundamental thermodynamics properties such as magnetization and magnetic susceptibility for varying (exchange interaction parameter), anisotropy (DM), and temperature. For the simple cubic lattice, we rely on the effective-field approximation by means of the differential operator technique. In this case, we assumed the external field to follow a trimodal distribution and also added a term that accounts for the bond distribution. We then explored the resulting behavior of the phase diagrams. Our findings provide an accurate description of the magnetic behavior of real systems featuring anisotropy and similar topologies. / O magnetismo exibido pelos materiais tem como um dos requisitos físicos o ordenamento dos seus íons magnéticos que ocorre por meio de uma interação denominada de interação de troca de origem eletrostática. Muitos outros fatores influenciam fortemente no surgimento do magnetismo como a geometria da rede, presença de íons não magnéticos no cristal, presença de anisotropia, fatores externos ao material, como campos aplicados ao mesmo. Neste trabalho, obtivemos propriedades magnéticas do modelo de Heisenberg ferromagnético de spin 1=2 nas aproximações de campo médio, e de campo efetivo via operador diferencial em duas redes distintas: kagomé e cúbica simples. Para a rede tipo kagomé, a aproximação utilizada foi a de campo médio e adicionamos os termos de anisotropia de Dzyaloshinkii-Moriya (DM) e de campo externo. Nessa parte foi analisado o diagrama de fases no plano Temperatura versus interação (DM) e o comportamento das grandezas termodinâmicas como magnetização e susceptibilidade magnética sob a flutuação dos parâmetros (definido como parâmetro de troca), do termo de anisotropia (DM) e da temperatura. Para a rede cúbica simples, a abordagem foi realizada na aproximação de campo efetivo por meio da técnica do operador diferencial. Nesse contexto, adicionamos ao formalismo um termo de distribuição das ligações e uma distribuição trimodal para o campo externo e estudamos os efeitos dessas distribuições nos diagramas de fases temperatura versus campo externo e temperatura versus ligação. Com isso, obtivemos resultados que podemos considerá-los como uma boa estimativa do comportamento magnético de sistemas reais, ao quais possuem os tipos de redes considerados e que estão sob a influência dos parâmetros anisotrópicos e das distribuições consideradas.

O uso do cálculo termodinâmico e consequentemente base de dados desenvolvidas para esse propósito é hoje uma das ferramentas fundamentais para o aprimoramento e desenvolvimento de superligas a base de níquel. A proposta deste trabalho foi avaliar a confiabilidade de uma base de dados comercial, específica para superligas a base de níquel, utilizada em softwares de cálculos termodinâmicos computacionais. Comparou-se os dados experimentais da superliga Inconel 713LC com informações obtidas através do calculo termodinâmico para a composição química específica da superliga estudada. As amostras da superliga comercial Inconel 713LC foram retiradas de barras da liga fundida a vácuo (VIM). Os tratamentos térmicos foram realizados sob atmosfera de argônio em cápsulas de quartzo nas temperaturas de 600?C, 900?C e 1250 ?C nos tempos de 10h, 24h, 50h, 100h, 250h, 500h, 1000h e 2000 horas, de acordo com a temperatura de tratamento utilizada, visando acompanhar o desenvolvimento microestrutural até alcançar a condição de equilíbrio termodinâmico. Previamente, a amostra no estado bruto de fusão e as amostras após os tratamentos de equilíbrio foram caracterizadas microestruturalmente via microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a composição das fases medidas por microanálise de energia dispersiva (EDS). As temperaturas das transformações de fases foram medidas por analise térmica diferencial (DTA). Nas amostras também foram realizadas medidas de microdureza para acompanhar indiretamente a evolução microestrutural da fase gama prime. Para os cálculos termodinâmicos foram utilizados o software Thermo-Calc® e a base de dados TTNi8 da empresa Thermotech Ltd®. / The computational thermodynamic simulation and the databases designed for this purpose are today one the most important tools to develop new nickel based superalloys. The aim of this work was to check the reliability of a commercial database, designed specifically for Ni-based superalloys. The experimental phase diagram data of Inconel 713LC, such as, liquidus and solidus temperatures as well as chemical phase compositions were compared with thermodynamic information extracted from computational simulations. Samples of a commercial superalloy Inconel 713LC were extracted from an ingot produced by Vacuum Induction Melting (VIM) and heat treated under argon in quartz capsules at 600?C, 900 ?C and 1250?C for 10h, 24h, 50h, 100h, 250h, 500h, 1000h and 2000h, according to the treatment temperature used, aiming at reaching the thermodynamic equilibrium conditions. The as-cast and all heat-treated samples were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and the chemical compositions of the phases were measured via Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). Temperatures of phase transformations were determined by Differential Thermal Analysis (DTA). Microhardness measurements were performed to indirectly follow the microstructural evolution of gamma prime. The Thermo-Calc® software and the TTNi8 database from Thermotech Ltd® were used for thermodynamic calculations.

Orientador: Maria Isabel Felisberti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:37:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_JulianaAristeiade_D.pdf: 4425741 bytes, checksum: e0c47d6335f66cc31a0fe6e5ac1c0457 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho foram estudadas blendas de poli(etileno-co-álcool vinílico) (EVOH), um copolímero semicristalino que combina segmentos hidrofílicos e hidrofóbicos e poli(metacrilato de metila) (PMMA), um polímero amorfo e hidrofílico. As blendas de EVOH, com teor de etileno variando de 27 a 44 mol %, e PMMA foram preparadas por casting a partir de soluções em DMF, e por mistura mecânica em um mini-misturador, objetivando: i) avaliar o comportamento de fases e a morfologia das blendas, EVOH/PMMA, em função da composição das misturas, do teor de etileno nos copolímeros de EVOH e do método de preparação; ii) obter os diagramas de fases das soluções binárias, EVOH/DMF, e ternárias, EVOH/PMMA/DMF, através do processo de separação de fases induzido termicamente (TIPS). O comportamento de fases das blendas, EVOH/PMMA, foi estudado através de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Análise Dinâmico-Mecânica (DMA). A morfologia das blendas foi investigada por Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM). As blendas independentemente do modo de preparação e da composição são imiscíveis. Como conseqüência desta imiscibilidade, as temperaturas de fusão (Tf) e cristalização (Tc) não são afetadas pela presença de PMMA. A morfologia das blendas varia com a composição e método de preparação. As blendas obtidas pelo método mecânico são compactas, apresentando morfologia de fase dispersa em uma matriz, com inversão de fases em aproximadamente 50 % em massa de cada componente. As soluções binárias, EVOH/DMF, e ternárias, EVOH/PMMA/DMF, foram submetidas a ensaios para a determinação das temperaturas de turvamento (Tturv) por microscopia ótica, e de cristalização dinâmica (Tcd), por DSC. As soluções binárias apresentaram comportamento UCST (upper critical solution temperature), sendo que a separação de fases L-L ocorre a temperaturas superiores à separação de fases S-L. O modelo de interações binárias prevê que a curva de separação L-L para as soluções EVOH- 38/DMF esteja situada a temperaturas superiores em relação às soluções EVOH-32/DMF e indica que a separação de fases resulta da baixa afinidade entre segmentos hidrofóbicos do EVOH com os segmentos do polímero contendo hidroxila e com o solvente, DMF, concordando com os dados obtidos experimentalmente. Filmes de EVOH obtidos pela evaporação do solvente mostraram-se densos, sem a presença de poros. As soluções ternárias também apresentaram comportamento UCST, resultando em duas fases macroscópicas, F1 e F2, à temperatura ambiente. A composição destas fases foi determinada por Análise Termogravimétrica (TGA), e os resultados mostraram que uma das fases macroscópicas é rica em EVOH e outra fase é rica em PMMA. As blendas resultantes da secagem dos sistemas ternários apresentaram duas camadas: uma densa e rica em PMMA e outra porosa e rica em EVOH. A presença de PMMA foi decisiva à formação de estruturas porosas / Abstract: In this work blends of poly (ethylene-co-vinyl alcohol) (EVOH), a semicrystalline copolymer which combines hydrophobic and hydrophilic segments and poly (methyl methacrylate) (PMMA), an amorphous and hydrophilic polymer were studied. EVOH blends, with ethylene content ranging from 27 to 44 mol% and PMMA were prepared by casting from solutions in DMF, and by mixing into a mini-mixer, with the objective of: i) evaluate the phase behavior and the morphology of the blends, EVOH/PMMA, depending on the composition of mixtures, the ethylene contents in the copolymers of EVOH and the conditions of mixing; ii) obtain the phase diagrams of the binary and ternary solutions, EVOH/DMF and EVOH/PMMA/DMF, respectively, by the process of thermally induced phase separation (TIPS). The phase behavior of the blends, EVOH / PMMA, was investigated by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The morphology of the blends was investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM). The blends independently of the method of preparation and of the composition are immiscible. As a result of immiscibility, the melting temperature (Tm) and the crystallization temperature (Tc) are not affected by the presence of PMMA. The morphology of the blends varies with the composition and with the method of preparation. The blends produced by the mechanical method is compact, showing morphology of dispersed phase in a matrix, with inversion of phases in about 50% by weight of each component. The binary solutions, EVOH-38/DMF and EVOH-32/DMF, were submitted to experiments to determine the cloud temperature (Tcloud) by optical microscopy, and the dynamic crystallization (Tcd), by DSC. The binary solutions show UCST behavior (upper critical solution temperature), and the L-L phase separation occurs at higher temperatures than the S-L phase separation. The binary interaction model provides the L-L line to the EVOH-38/DMF, solutions which was situated at higher temperatures than the EVOH-32/DMF solutions and indicates that the phase separation results from the low affinity between the hydrophobic segments of EVOH with the segments of the polymer containing hydroxyl and the solvent, DMF, which agrees with the data obtained experimentally. Films of EVOH obtained by the solvent evaporating seemed to be dense, without the presence of pores. The ternary solutions also had UCST behavior, resulting in two macroscopic phases, F1 and F2, at room temperature. The phase compositions were determined by Thermogravimetric Analysis (TGA), and the results showed that one of the macroscopic phases is rich in EVOH and the other phase is rich in PMMA. The blends resulting from drying of ternary systems had two layers: a dense and rich in PMMA and another porous and rich in EVOH. The presence of PMMA was crucial to the formation of porous structures / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Dans le cadre du procédé de séparation cryogénique des gaz de l'air (T< 100 K), impuretés telles que le CO2 et le N2O peuvent se solidifier au niveau de l'échangeur de chaleur placé entre les deux colonnes de distillation cryogénique.La formation du solide doit être évitée pour deux principales raisons:- au niveau opérationnel, le solide constitue une résistance supplémentaire aux transferts de chaleur et de matière, et augmente les chutes de pression dans les colonnes de distillation;- au niveau sécurité, la présence d'une phase solide peut également favoriser l'accumulation d'hydrocarbures légers qui forment avec l'oxygène liquide des mélanges potentiellement inflammables.Les conditions de formation thermodynamique de la phase solide doivent être parfaitement maitrisées dans le cadre de la distillation cryogénique. C'est pourquoi, il est indispensable de disposer d'une équation d'état adaptée qui permette de représenter les diagrammes de phases impliquant une phase solide dans les conditions opératoire du procédé.L'objectif principal de la thèse est de développer un modèle thermodynamique pour représenter les équilibres de phases solide – fluides. Ce travail nécessite de mettre au point des algorithmes de résolution des équilibres bi et triphasiques et de déterminer le meilleur jeu de paramètres du modèle en s'appuyant sur la disponibilité des données expérimentales dans les conditions cryogéniques.Le modèle permet d'améliorer la connaissance des équilibres et constitue un outil indispensable pour maîtriser les risques associés à la présence de phases solides pour le procédé de distillation cryogénique. / In the framework of the cryogenic air separation, impurities such as CO2 and N2O may solidify at the reboiler-condenser placed between the two distillation columns.The formed solid could provide an additional strength to the heat and material transfers, and increase the pressure drops in the distillation columns.Furthermore, the presence of a solid phase can promote the accumulation of light hydrocarbons which may form flammable mixtures with liquid oxygen.Therefore, the presence of solid phases must be controlled see avoided within the cryogenic air distillation process.The main issue of this thesis is to develop a suitable model for representing solid phases and their equilibrium with the liquid and vapor phases at the operating conditions of the process, and to obtain full phase diagrams which would improve the knowledge of phase equilibria and the control of the risks associated to the presence of solid phases.

Les diagrammes d’équilibre sont le point de départ et la ligne directrice qui permet de prévoir et contrôler les phases pouvant se former au cours de différents processus industriels. Bien que l’étude expérimentale soit nécessaire pour les systèmes binaires et ternaires, elle est difficilement envisageable pour déterminer les diagrammes de phases des systèmes d’ordre supérieur sur de larges gammes de composition et de température. Afin de contourner ce problème, la méthode dite CALPHAD (CALculation of PHAse Diagram) a été développée. Son principe consiste à optimiser les paramètres des modèles thermodynamiques utilisés pour décrire l´énergie libre de Gibbs de chaque phase à partir d’informations expérimentales ou estimées (ab-initio). Le modèle appelé « Compound Energy Formalism » (CEF) est largement utilisé pour décrire les phases qui présentent plusieurs sous-réseaux. Ce modèle et ceux qui en dérivent permettent la modélisation d'une grande variété de composés. Les activités menées au cours de ce travail ont permis de développer une nouvelle approche du CEF (NACEF) basée sur une étude mathématique de ses paramètres thermodynamiques. Elle a conduit à une nouvelle formulation de la fonction d'énergie libre de Gibbs faisant intervenir de nouveaux paramètres indépendants. Cette nouvelle approche a été utilisée dans le cadre de ce travail afin de modéliser les phases intermétalliques binaires constituée de deux sous-réseaux présentant des défauts uniquement de type anti-sites (A,B)a(A,B)b. Le système Al-Fe-Nb sur lequel porte notre étude a été choisi en raison de son importance dans la fabrication de nombreuses familles d'alliages tels que les aciers, les alliages légers et plus récemment dans le développement de nouveaux matériaux réfractaires à base Nb pour des applications à hautes températures. Dans ce travail, de nouvelles modélisations des bordures binaires Al-Nb et Fe-Nb et pour la première fois du ternaire Al-Fe-Nb sont proposées en utilisant la NACEF et en s’appuyant sur les informations issues de la littérature ou obtenues dans cette étude. / The equilibrium diagrams are the starting point and the guideline to predict and control the microstructure that will form during processing materials. Despite experiments being necessary in binaries and ternaries systems, it is difficult to experimentally determine phase diagrams of higher orders systems over wide ranges of compositions and temperature. The CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) method was developed in order to solve this problem. The essence is to optimize the parameters of thermodynamic models that describe the Gibbs free energies of each phase aiming to reproduce the experimental and estimated (ab-initio) data. The compound energy formalism (CEF) is widely used in order to describe phases which present several sublattices. It allows the modeling of a large variety of phases and numerous methods have been developed to treat different situations. The activities in this work developed a new approach of the CEF (NACEF) based on a mathematic analysis of the parameters which leads to a new formulation of the Gibbs free energy function evolving new independent parameters in which new independent parameters are obtained to express the Gibbs free energy. This approach was used in this work to describe the intermetallic phases with two-sublattice in which the only defect type is anti-sites (A,B)a(A,B)b. The Al-Fe-Nb system was chosen due to its importance for the manufacturing process of several families of alloys currently used, e.g. steels, light alloys, and also for the development of new materials for high temperatures application. The binaries Al-Nb and Fe-Nb were reassessed and the Al-Fe-Nb system was assessed for the first time using literature information and new experimental data. / Os diagramas de equilíbrio são o ponto de partida e a diretriz para prever e controlar a microestrutura ao final do processamento de um material. Apesar de experimentos serem necessários em sistemas binários e ternários, é muito difícil determinar experimentalmente diagramas de fase de sistemas de ordens superiores numa vasta amplitude de composições e temperatura. A fim de solucionar este problema, o método CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) foi desenvolvido. A essência consiste em aperfeiçoar os parâmetros de modelos termodinâmicos que descrevem as energias livres de Gibbs de cada fase de modo a reproduzir as informações experimentais ou estimadas (ab-initio). O compound energy formalism (CEF) é amplamente utilizado para descrever fases que apresentam várias sub-redes. Ele permite a modelagem de uma grande variedade de fases e vários métodos têm sido desenvolvidos para o tratamento de diferentes situações. As atividades deste trabalho ajudaram a desenvolver uma nova abordagem para o CEF (NACEF) com base em um estudo matemático dos seus parâmetros termodinâmicos que levou a uma nova formulação para função da energia livre de Gibbs envolvendo novos parâmetros independentes. Esta nova abordagem tem sido utilizado como parte do presente trabalho para modelar fases intermetálicas binárias constituídas de sub-redes cujo único defeito é do tipo anti-sítio (A,B)a(A,B)b. O sistema Al-Fe-Nb foi escolhido devido a sua importância para o processo de fabricação de diversas famílias de ligas usadas atualmente, e.g. aços, ligas leves e, além disto, é um sistema importante para o desenvolvimento de materiais para aplicações em altas temperaturas. Neste trabalho os binários Al-Nb e Fe-Nb foram reavaliados e o sistema Al-Fe-Nb foi modelado pela primeira vez utilizando as informações da literatura e novos dados experimentais.