[pt] As dispersões bifásicas (ex. espumas e emulsões), de grande relevância prática na química e na engenharia, são termodinamicamente instáveis devido à diminuição de energia livre no processo de coalescência. Esta limitação é comumente minimizada através de mecanismos de estabilização eletrostática e estérica. Recentemente, há um interesse crescente na estabilização de emulsões e espumas usando partículas sólidas (tipo Pickering), devido à forte adsorção das mesmas nas interfaces para formar uma película sólida. Dependendo do tamanho e do ângulo de contato, a adsorção das partículas pode tornar-se irreversível, melhorando a estabilidade em comparação com sistemas estabilizados por surfactante. Como nanopartículas de molhabilidade intermédia são relativamente raras, o ajuste deste parâmetro é o principal desafio para obter dispersões estáveis. No presente estudo, nanopartículas de sílica (SiNPs) foram modificadas superficialmente com 3-aminopropil trimetoxisilano e hexadeciltrimetoxisilano como agentes sililantes, para se obter três tipos diferentes de nanopartículas híbridas de maior hidrofobicidade, visando a formulação de dispersões bifásicas altamente estáveis usando um método de baixa energia (agitação manual). As SiNPs modificadas foram caracterizadas através de testes qualitativos, infravermelho, analise termogravimétrica, analise elementar e ressonância magnética nuclear de carbono treze e de silício vinte nove no estado sólido para confirmar o enxerto dos grupos funcionais. As propriedades das NPs em relação à sua dispersabilidade e comportamento em interfaces foram avaliadas por espalhamento de luz dinâmica e a tensão superficial crítica de molhabilidade. Finalmente, foram preparadas espumas líquidas e emulsões água-em-óleo (A/O) utilizando as partículas híbridas obtidas e pequenas quantidades de surfactantes, para facilitar o processo de dispersão. Os resultados mostraram que as NPs mais hidrofílicas estabilizam melhor a interface ar/água (espumas), enquanto a estabilização máxima em emulsões é obtida com as NPs mais hidrofóbicas, uma vez que a interação com a fase contínua é otimizada. Além disso, a presença de grupos funcionais na superfície das SiNPs oferece a possibilidade de obter efeitos de sinergia com os surfactantes, controlando a adsorção mista na interface. As aplicações potenciais destes resultados podem abranger diversas áreas, tais como biomedicina, ciência dos materiais, recuperação de petróleo, cosméticos e alimentos. / [en] Biphasic dispersions (e.g. foams and emulsions) are of practical relevance to many chemical and engineering fields. These dispersions are thermodynamically unstable, since their decay results in a decrease of the free energy. Different mechanisms can prevent the coalescence of the dispersion, such as electrostatic and steric stabilization. Recently, there has been an increased interest in the study of stabilization of emulsions and foams using solid particles (Pickering type), since particles can strongly adsorb at interfaces to form a solid film, replacing the incompatible water-oil(ar) interface by the more favorable oil(ar)-particle and particlewater interfaces. Depending on their size and contact angle of selective wetting, particle adsorption can become irreversible, with increased stability of particle-stabilized dispersions compared to surfactant-stabilized systems. Since particles of intermediate wettability by nature are relatively rare, tailoring particle wettability is the major challenge to obtain stable dispersions. In the present study, hybrid silica nanoparticles (SiNPs) were prepared by modification of their surface using 3 aminopropyltrimethoxysilane and hexadecyltrimethoxysilane as silanizing agents, to obtain three different nanoparticles with increased hydrophobicity, aiming to achieve highly stable biphasic dispersions using a low-energy method. The modified SiNPs were characterized using qualitative tests, FTIR, TGA, CHN and NMR (Si) to confirm grafting of functional groups. In addition, nanoparticle properties regarding aqueous dispersions and behavior at interfaces were evaluated by DLS and critical wetting surface tension. Liquid foams and water-in-oil (W/O) emulsions were prepared using the obtained hybrid particles and small amounts of different surfactants, to facilitate the dispersion process. The results showed that while more hydrophilic NPs stabilize better the air/water interface (foams), maximum stabilization in W/O emulsions is achieved with the most hydrophobic NPs, since interaction with continuous phase is optimized. In addition, the presence of different functional groups at the surface of the SiNPs offers the possibility for increased synergy with surfactants, controlling the mixed adsorption at the interface. The potential applications of these results can cover diverse fields such as biomedicine, materials science, oil recovery, cosmetics and food.

[pt] Atualmente a crescente demanda do uso de repelentes de insetos tem promovido a pesquisa de produtos mais eficazes e com uma maior durabilidade da ação repelente. O objetivo deste trabalho foi a obtenção de novas nanopartículas com propriedades interfaciais modificadas superficialmente com grupos funcionais catiônicos e polímeros aniônicos, com o intuito de melhorar a estabilidade de emulsões Pickering contendo um princípio ativo, N,N -dimetil-m-toluamida (DEET), comumente utilizado nos repelentes comerciais. A obtenção das nanopartículas incluiu a funcionalização inicial da superfície de nanopartículas de sílica comerciais com grupos amino secundários (R-NH2), seguido da introdução de grupos catiônicos de amônio quaternário (R-NR4 positivo) e posterior complexação eletrostática com polímeros aniônicos (poli(ácido acrílico), PAA, e poli(4-estireno sulfonato de sódio), PSS). As nanopartículas modificadas mostraram boa dispersabilidade em meio aquoso, favorecendo a estabilização de emulsões de tipo óleo em água (O/A). Os melhores resultados dos estudos de estabilidade no tempo das emulsões foram obtidos usando as nanopartículas catiônicas (SiNP-A,G) recobertas com PAA e com a mistura de polímeros (PAA mais PSS). As emulsões Pickering obtidas com as nanopartículas de sílica recobertas com PAA mostraram os melhores resultados na retardação da evaporação do DEET, com potencial uso para liberação lenta deste composto. / [en] Currently the increasing demand for insect repellent use has promoted research into more effective products and a longer repellent action. The objective of this work was to obtain new nanoparticles by surface modification with cationic functional groups and anionic polymers, with the aim of improving the stability of Pickering emulsions containing an active ingredient, N,N -diethyl-m-toluamide (DEET) commonly used in commercial repellents. The preparation of the nanoparticles included initial surface functionalization of commercial silica nanoparticles with secondary amino groups (R-NH2), followed by the introduction of cationic quaternary ammonium groups (R-NR4 positive) and subsequent electrostatic complexation with anionic polymers (poly (acrylic acid), PAA, and poly(sodium 4-styrenesulfonate), PSS). The modified nanoparticles showed good dispersibility in aqueous medium, favoring the stabilization of emulsions oil-in-water (O/W). The best results of the emulsion time stability studies were obtained using cationic silica nanoparticles (SiNP-A,G) covered with PAA and with the polymer mixture (PA plus PSS). The Pickering emulsions obtained with the cationic silica nanoparticles coated with PAA showed the best results in retarding DEET evaporation, with potential use for slow release of this compound.

[pt] Os métodos de recuperação terciária ou avançada de petróleo (EOR) permitem fatores de recuperação de até 70 por cento. A injeção de surfactantes aniônicos, amplamente empregados em EOR químico, pode se tornar inviável devido às perdas após precipitação, difusão para o interior de poros sem conectividade e especialmente adsorção sobre a superfície da rocha reservatório. Este trabalho almejou modificar a superfície de nanopartículas de sílica com alcoxisilanos para que possam ser utilizadas como nanocarreadores de surfactantes aniônicos em EOR químico, diminuindo desta forma as perdas por adsorção. Técnicas de caracterização foram empregadas para confirmar a modificação ocorrida na superfície da sílica, obtendo-se graus de modificação estimados entre 11 e 14 por cento. A inserção de grupos alquila (C8 e C16) na superfície da sílica aumentou significativamente a interação com o surfactante aniônico (dodecil sulfato de sódio, SDS), em comparação com as nanopartículas sem modificação, ampliando em até 11x a quantidade de surfactante retido na superfície das nanopartículas. Os nanomateriais híbridos obtidos possuem maior capacidade de manter adsorvido o tensoativo em soluções aquosas e salinas, bem como liberá-lo quando na interface salmoura/óleo. Ao fim, as nanopartículas de sílica modificadas contendo surfactante adsorvido na sua superfície atuaram sinergicamente na redução da tensão interfacial, sem afetar o desempenho do surfactante após liberação na interface água/óleo. Sendo assim, as nanopartículas modificadas com alcoxisilanos obtidas neste trabalho podem atuar como nanocarreadores de surfactantes em fluidos de injeção para EOR químico. / [en] The tertiary oil recovery methods or enhanced oi recovery (EOR) allow a recovery factor up to 70 percent. The injection of anionic surfactants, widely used in chemical EOR, could become unfeasible due to losses after precipitation, diffusion to the interior of non-connected pores and specially adsorption over reservoir rock surface. This work aimed to modify the surface of silica nanoparticles with alkoxysilanes in order to be used as surfactant nanocarriers in chemical EOR, reducing surfactant loss by adsorption. Characterization techniques were employed to confirm the modifications on silica surface, obtaining degrees of modification between 11 and 14 percent. The attachment of alkyl groups (C8 and C16) on the silica surface raised significantly the interaction with an anionic surfactant (sodium dodecyl sulfate, SDS), in comparison to bare silica nanoparticles, increasing up to 11x the amount of adsorbed surfactant over silica s surface. The hybrid nanomaterials obtained in this work have a high capacity to keep the tensoactive in aqueous solutions and brine, as well as releasing it at the brine/oil interface. Finally, the modified silica nanoparticles containing surfactant adsorbed on their surface showed a synergy in reducing interfacial tension, without affecting the surfactant performance after the release at the water/oil interface. Thus, the nanoparticles modified with alkoxysilanes obtained in this work can act as surfactant nanocarriers in injection fluids for chemical EOR.