[pt] O uso de surfactantes zwitteriônicos em métodos de recuperação avançada de petróleo é um tema atual, devido ao potencial de aplicação em reservatórios do Présal. No entanto, há a possibilidade destes sofrerem o processo de adsorção na superfície das rochas do reservatório, o que pode tornar a injeção destas substâncias inviável economicamente. O objetivo deste trabalho foi investigar a adsorção estática do surfactante cocoamidopropil betaína (CAPB) na superfície de uma rocha análoga do Pré-sal (travertino), em fluídos de diferentes salinidades. Inicialmente, realizou-se a determinação da concentração micelar crítica do surfactante, assim como da área superficial, composição e morfologia da rocha, e o potencial zeta em solução. A partir destes resultados, foi desenvolvido um procedimento para obter as isotermas de adsorção do CAPB sobre a superfície do travertino, à temperatura de 30 graus C e utilizando como fase aquosa soluções micelares preparadas em diferentes salmouras. Os resultados indicaram que a adsorção do surfactante aumentou com o aumento na salinidade. Os dados experimentais foram ajustados para os modelos clássicos de isotermas e o melhor ajuste foi obtido com o modelo de Langmuir. Para uma melhor compreensão do mecanismo de adsorção e do efeito da salinidade, foram realizadas simulações de especiação de superfície no software PHREEQC. Os resultados sugerem que a adsorção é superior nos cenários onde há maior quantidade de sítios superficiais resultantes da adsorção iônica dos íons determinantes de potencial (PDI). A partir destes resultados, pode-se concluir que a adsorção do CAPB é governada pela composição iônica do meio e pelo impacto desses íons na especiação química da superfície da rocha de travertino. / [en] The use of zwitterionic surfactants in advanced oil recovery methods is a current topic, due to its potential application in pre-salt reservoirs. However, there is a possibility that they may adsorb on the surface of the reservoir rocks, which can make the injection of these substances economically unfeasible. The objective of this work was to investigate the static adsorption of the surfactant cocoamidopropyl betaine (CAPB) on the surface of a pre-salt analogous rock (travertine), in fluids of different salinity. Initially, the critical micelle concentration of the surfactant was determined, as well as the surface area, composition and morphology of the rock, and its zeta potential in solution. From these results, a procedure was developed to obtain the isotherms of CAPB adsorption on the travertine surface, at a temperature of 30 degrees C while using micellar solutions prepared in different brines. The results indicated that surfactant increased with salinity. The experimental data were fitted to the classical isotherm models and the best fit was obtained with the Langmuir model. For a better understanding of the adsorption mechanism and the salinity effect, surface speciation simulations were performed in the PHREEQC software. The results suggest that the adsorption is superior in scenarios where there is a greater amount of surface sites resulting from the ionic adsorption of potential determining ions (PDI). From these results, it can be concluded that CAPB adsorption is governed by the ionic composition of the medium and by the impact of these ions on the chemical speciation of the travertine rock surface.

[pt] O presente trabalho tem como principal objetivo compreender o mecanismo de estabilização de emulsões por cristais líquidos de estrutura lamelar. Emulsões são dispersões coloidais formadas por dois líquidos imiscíveis, como água e óleo. Para garantir a estabilidade das emulsões, é preciso adicionar emulsificantes, como surfactantes, por exemplo. Em alguns tipos de cosméticos é muito comum o uso de cristais líquidos, formados pela adição de álcoois graxos que atuam como co-surfactantes, levando à redução da curvatura das micelas e, consequentemente, à transição para uma fase de estrutura lamelar. Neste trabalho, para o preparo das amostras, foram empregadas substâncias comumente utilizadas como ingredientes de emulsões cosméticas estabilizadas por cristais líquidos: cloreto de cetrimônio, álcool cetílico, água e óleo mineral. Em seguida, diversas técnicas foram utilizadas para: caracterizar a estrutura em escala nanométrica por Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos, SAXS, analisar a viscosidade por curvas de fluxo e a viscoelasticidade por ensaios oscilatórios através da Reologia, determinar a distribuição de tamanho das gotas e acompanhar a estabilidade das emulsões, por Microscopia Óptica e Difração de Laser. Dessa forma, foi realizada uma análise sistemática, variando diversos parâmetros, como concentração dos componentes, método de preparo e energia de homogeneização, possibilitando determinar como estes parâmetros levam a diferentes mecanismos de estabilização de emulsões por cristais líquidos lamelares. Além de afetar o tamanho das gotas, a energia aplicada para homogeneização também determina o comportamento dos cristais líquidos lamelares no sistema. Dentre os diferentes comportamentos observados, vale ressaltar a formação de um recobrimento lamelar ao redor das gotas ou de uma rede lamelar espalhada pelo meio contínuo. A correlação desses fenômenos com propriedades macroscópicas, como reologia e estabilidade, permitirá um maior controle das propriedades finais em emulsões cosméticas e até mesmo em outras aplicações. / [en] The main goal of the present study is to understand the mechanism of stabilization of emulsions by lamellar liquid crystals. Emulsions are colloidal dispersions formed by two immiscible liquids, such as water and oil. To guarantee the stability of the emulsions, it is necessary to add emulsifiers, such as surfactants, for example. In some types of cosmetics, it is very common to use liquid crystals, formed by the addition of fatty alcohols that act as co-surfactants, leading to the reduction of the curvature of the micelles and, consequently, to the transition to a phase of lamellar structure. In this work, for the preparation of the samples, substances often used as ingredients of cosmetic emulsions stabilized by liquid crystals were used: cetrimonium chloride, cetyl alcohol, water and mineral oil. Then, several techniques were used to: structural characterization at nanoscale by Small Angle X-Ray Scattering, SAXS, analysis of viscosity by flow curves and viscoelasticity by oscillatory tests using Rheology, determination of drops size distribution and monitoring emulsion stability by Optical Microscopy and Laser Diffraction. Thus, a systematic analysis was performed, varying several parameters, such as the concentration of components, preparation method and homogenization energy, allowing to determine how these parameters lead to different mechanisms of stabilization of emulsions by lamellar liquid crystals. In addition to affecting the droplet size, the energy applied for homogenization also determines the behavior of lamellar liquid crystals in the system. Among the different behaviors, it is worth mentioning the formation of a lamellar coating around the drops or a lamellar network spread over the continuous medium. The correlation of these phenomena with macroscopic properties, such as rheology and stability, will allow tuning the final properties in cosmetic emulsions, and even in other applications.

[pt] A injeção química, principalmente de surfactantes, é um dos métodos mais utilizados na recuperação melhorada de petróleo. Uma das principais limitações deste método é a perda devido à partição do surfactante para o óleo presente no reservatório. O estudo do equilíbrio de partição água-óleo de formulações de surfactantes torna-se relevante devido a perda existente nos reservatórios, afetando a inviabilidade econômica e ambiental da aplicação. O objetivo deste trabalho foi determinar o coeficiente de partição de surfactantes entre as fases água e óleo através de diferentes métodos analíticos. Foram estudados os surfactantes dodecilbenzeno sulfonato de sódio (SDBS, de tipo aniônico) e o polioxietileno (9- 10) p-teroctil fenol (Triton X-100, de tipo não iônico), e foi utilizado hexadecano como óleo modelo. Com o objetivo de identificar qual seria o melhor procedimento para a quantificação dos surfactantes na fase aquosa e, por conseguinte determinar o coeficiente de partição, foram desenvolvidas três metodologias de quantificação utilizando diferentes técnicas (medidas de tensão interfacial, medidas de absorbância UV-Vis e HPLC com detecção UV). Testes iniciais de solubilidade mostraram que o SDBS é praticamente insolúvel em presença de sal, pelo qual só foram realizados experimentos com este surfactante, em ausência de sal. Para ambos os surfactantes os resultados mostraram uma baixa partição para a fase oleosa, tanto na ausência quanto na presença de sal. Em algumas soluções foi identificada a formação de emulsões devido à concentração do surfactante e a proporção água/óleo utilizada, o qual interferiu com o método espectrofotométrico. Adicionalmente, se estabeleceu uma comparação entre os resultados obtidos pelas metodologias desenvolvidas que permitiram identificar que o melhor dos métodos estudados para a avaliação do equilíbrio de partição foi a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). A partir destes resultados, pode-se concluir que os surfactantes estudados possuem um baixo valor de coeficiente de partição para a fase óleo, tornando o método de injeção química favorável para a recuperação avançada de petróleo. / [en] Chemical injection, mainly of surfactants, is one of the most used methods for improved oil recovery. One of the main limitations of this method is the loss due to partitioning of the surfactant into the oil present in the reservoir. The study of the water-oil partition balance of surfactant formulations becomes relevant due to the existing loss in the reservoirs, affecting the economic and environmental unfeasibility of the application. The objective of this work was to determine the partition coefficient of surfactants between the water and oil phases using different analytical methods. The surfactants sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS, anionic type) and polyoxyethylene (9-10) p-teroctyl phenol (Triton X-100, nonionic type) were studied, and hexadecane was used as model oil. In order to identify which would be the best procedure for the quantification of surfactants in the aqueous phase and, therefore, to determine the partition coefficient, three quantification methodologies were developed using different techniques (interfacial tension measurements, UV-Vis absorbance measurements, and HPLC with UV detection). Initial solubility tests showed that SDBS is practically insoluble in the presence of salt, so experiments with this surfactant were only carried out in the absence of salt. For both surfactants, the results showed a low partition for the oil phase, both in the absence and in the presence of salt. In some solutions, the formation of emulsions was identified due to the surfactant concentration and the water/oil ratio used, which interfered with the spectrophotometric method. In addition, a comparison was established between the results obtained by the developed methodologies, which allowed to identify that the best method for the evaluation of the partition equilibrium was the high performance liquid chromatography (HPLC). From these results, it can be concluded that the studied surfactants have a low partition coefficient for the oil phase, making the chemical injection method favorable for advanced oil recovery.

[pt] A norfloxacina é um antibiótico de amplo espectro bacteriano, amplamente utilizado na medicina. É membro da família das fluorquinolonas e, como a maioria dos membros dessa família, é naturalmente fluorescente. Isso torna técnicas espectroscópicas ideais para o seu estudo. Ademais, tem sido relatado que, quando complexada com metais de transição, como o cobre, pode apresentar maior ação microbiana e também ação antitumoral. Surfactantes são usualmente utilizados em formulações para transporte de fármacos, com o objetivo de acurar a ação dos mesmos em regiões específicas. Este trabalho teve por finalidade estudar, através de técnicas espectroscópicas como absorção, fluorescência estacionária e resolvida no tempo, a interação de norfloxacina com micelas dos surfactantes iônicos dodecilsulfato de sódio (SDS) e brometo de cetil trimetilamônio (CTAB). Esse estudo foi realizado em diferentes pHs, pois o equilíbrio iônico da norfloxacina depende do pH, e diversos trabalhos demonstram que o seu estado de carga é extremamente importante para a interação com alvos biológicos. Através das técnicas utilizadas foi possível mensurar as constantes de associação da norfloxacina às micelas, como também foi notório que, no caso do SDS, a concentração micelar crítica do surfactante sofre uma considerável redução, diminuindo em até seis vezes o valor usual em solução aquosa. Em pH 7,4 também foram avaliados os efeitos da complexação de norfloxacina com cobre e com os complexos cobre piridina, cobre bipiridina e cobre fenentrolina na interação com micelas de SDS. / [en] Norfloxacin is a broad-spectrum antibacterial drug widely used in medicine. It is a member of the family of fluoroquinolones and is naturally fluorescent, as the majority of the members of this family. This makes spectroscopic techniques ideal for its study. Moreover, it has been reported that complexation with transition metals such as copper can result in a higher antimicrobial and antitumor action. Surfactants are commonly used in formulations for drug delivery, with the purpose of improving the action in a specific region. This paper aims at studying the interaction of norfloxacin with ionic micelles of sodium dodecyl sulfate (SDS) and cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) using spectroscopic techniques such as UV-Visible absorption, steady state and time resolved fluorescence. This study was carried out at different pH, since the ionic state of norfloxacin is modified by the pH, and several studies have shown that the ionic state of the molecule is extremely important for the interaction with biological targets. The techniques allowed obtaining the association constants of norfloxacin to the micelles. It was also noticed that in the case of SDS, the critical micelle concentration of the surfactant undergoes a considerable reduction, reducing six times the usual value in aqueous solution. At pH 7.4 the effects of norfloxacin complexation with copper and with the copper complexes with pyridine, bipyridine and phenanthroline on the interaction with SDS and CTAB micelles were also evaluated.

[pt] O presente estudo investiga a estrutura e a potencial aplicação de nanopartículas formadas por copolímeros que possuem um bloco neutro e outro bloco aniônico combinados a um surfactante catiônico. Em água, os blocos aniônicos se complexam eletrostaticamente às micelas de surfactante, interconectando-as e formando um núcleo concentrado, que pode até apresentar estrutura líquido-cristalina. Os blocos neutros são hidrofílicos e por isso formam uma casca que estabiliza as nanopartículas em água. Devido à formação do núcleo concentrado de micelas, espera-se que estas nanopartículas sejam capazes de incorporar uma maior quantidade de moléculas hidrofóbicas em comparação a micelas de surfactante puro na mesma concentração. Os resultados indicam que quanto mais longo é o bloco aniônico, mais alta é a incorporação das moléculas hidrofóbicas. Por outro lado, o bloco neutro tem um papel importante para aumentar a estabilidade das nanopartículas em meio aquoso. A incorporação de moléculas hidrofóbicas no núcleo das nanopartículas causa alterações na organização das micelas, levando à formação de diferentes estruturas líquido-cristalinas ou a alterações nas distâncias de correlação. Com base nas propriedades das nanopartículas, foi proposta uma formulação aquosa capaz de incorporar uma quantidade significativa de um filtro solar orgânico. Com os resultados obtidos para esta formulação, foi possível demonstrar sua eficácia em evitar a degradação de cabelos por irradiação ultravioleta, o que torna este sistema um candidato de alto potencial para aplicação na indústria de cosméticos. / [en] The present study investigates the structure and potential application of core-shell nanoparticles formed by block copolymers (consisted of an anionic and a neutral blocks) and a cationic surfactant. In water, the anionic blocks electrostatically complex to the surfactant micelles, interconnecting them and forming a concentrated nucleus, which may form even liquid-crystalline structures. Because the neutral blocks are hydrophilic, they form a shell which stabilizes the nanoparticles in water. The concentrated nuclei of micelles are expected to uptake a higher amount of hydrophobic molecules than the regular micelles of pure surfactant in the same concentration. The longer is the anionic block forming the nucleus, the higher is the uptake of hydrophobic substances. On the other hand, the neutral block plays a key role to increase nanoparticle stability in aqueous medium. The uptake of hydrophobic molecules increased the ordering of the micelles in the nucleus, leading either to the formation of different liquid-crystalline structures or to variations in the correlation distances. Taking these results in to account, we proposed an aqueous formulation with a considerable uptake capacity of an organic sunscreen. The results obtained for this formulation demonstrate its efficacy to avoid hair degradation by ultraviolet radiation exposition, which make this system a potential candidate for applications in the cosmetic industry.

[pt] Emulsões podem ser formadas durante o processo de exploração dos reservatórios de petróleo. Essas emulsões podem trazer diversos prejuízos, como mudanças nas características dos óleos e problemas no bombeamento. Diante disso, aditivos químicos capazes de promover a desestabilização de emulsões de petróleo são importantes para otimizar o processo produtivo e mitigar os problemas causados. Há diversos estudos dedicados à avaliação de substâncias para atuar como desemulsificantes. Porém, a compreensão de como a estrutura química dos aditivos está correlacionada com as características físico-químicas dos óleos e emulsões ainda é escasso. Esse trabalho tem como objetivo entender como as características dos aditivos estão relacionadas com as particularidades de óleos parafínicos e asfaltênicos. Para isso, três óleos brasileiros foram usados para preparar e caracterizar emulsões água-óleo e avaliar sua estabilidade após o uso de diferentes aditivos. As emulsões preparadas com esses óleos apresentaram grandes diferenças nas propriedades reológicas. Entre elas, a viscosidade e gelificação em um dos óleos parafínicos, o que pode impactar diretamente na eficiência de desemulsificação devido à dificuldade de incorporação dos aditivos no bulk da emulsão. A estabilidade das emulsões foi estudada por testes de envelhecimento em diferentes condições de temperatura sem e com adição de diferentes aditivos: surfactantes, polímeros, ácidos orgânicos e inorgânicos e álcoois. De forma geral, aditivos anfifílicos com grupos aniônicos apresentaram melhor eficiência desemulsificante para todos os óleos. A aromaticidade, a acidez e o volume molecular dos aditivos também foram características importantes para a desemulsificação, porém, dependem da temperatura. Confirmou-se que a escolha de um desemulsificante para emulsões de petróleo depende da composição dos óleos e das características reológicas das emulsões formadas. Para emulsões de óleos parafínicos a temperatura foi determinante na eficiência de desemulsificação, enquanto para o óleo asfaltênico, a acidez influenciou mais. / [en] Emulsions can be formed during the exploration process of oil reservoirs. These emulsions, when unwanted, can bring several losses, such as loss of oil and changes in its characteristics and problems in pumping. Therefore, the development of chemical additives capable of promoting the destabilization of oil emulsions is important to optimize the production process and mitigate the problems caused. In the literature, there are several studies dedicated to the evaluation of substances to act as demulsifiers. However, the understanding of how the chemical structure of additives is correlated with the physicochemical characteristics of oils and emulsions is still scarce. This work aims to understand how the characteristics of the substances are related to the particularities of oils and their emulsions to better understand how demulsification occurs and also to propose additives with greater efficiency for the systems studied. To this end, three Brazilian oils were used to prepare water-oil emulsions and to evaluate the demulsifying capacity of different chemical additives. The stability of the emulsions was studied by aging tests under different temperature conditions without and with the addition of the different additives: surfactants, polymers, organic and inorganic acids and alcohols. The tests were carried out under different conditions to evaluate the effect of temperature mainly due to the high paraffin content in some oils. The characterization of the emulsions (without additives) showed large differences in rheological properties between the systems prepared with oils. These include viscosity, thixotropy and gelation in one of the paraffinic oils, which can directly impact the demulsification efficiency due to the difficulty of incorporating the additives into the emulsion bulk. From the aging tests, it was generally observed that amphiphilic substances with high interfacial activity and with anionic groups showed better demulsifying efficiency for all oils. The aromaticity, acidity and molecular volume of the additives were also important characteristics for demulsification, but they are temperature dependent. Finally, it was concluded that in general, the choice of a demulsifier for petroleum emulsions depends on the composition of the oils and the rheological characteristics of the emulsions formed. For paraffinic oil emulsions, the temperature was decisive for the demulsification efficiency, whereas, for the others, the acidity proved to be more decisive.

[pt] A injeção de água é o método de recuperação secundário mais utilizado no mundo. Mesmo em situações em que esse método não é o mais adequado, a facilidade de implantação e os menores custos comparativos impõem esse método como a opção selecionada. Em campos de óleo pesado, a razão de mobilidade desfavorável e as heterogeneidades de reservatório precipitam a formação de digitações viscosas e altos valores de saturação residual de óleo, levando a baixos fatores finais de recuperação. Os poços produtores desses campos produzem com altas frações de água muito rapidamente. O tratamento da água produzida é o principal custo operacional desses campos. O uso de emulsões diluídas de óleo em água foi avaliado como método de controle de mobilidade. Foi desenvolvido um extenso programa experimental em sandpacks de areia de sílica e plugs de arenito (Berea e Bentheimer) de forma a comparar as recuperações finais de óleo, perfis de pressão de injeção e razões água-óleo acumuladas nos casos de injeção de água, injeção de surfactantes e macroemulsões. Todos os meios porosos ensaiados foram saturados com petróleo cru originário da Bacia de Campos (20 graus API). Um estudo paramétrico foi feito de forma a identificar a influência da vazão de injeção, distribuição de tamanhos de gotas de óleo emulsionadas, concentração de óleo e permeabilidade no desempenho das emulsões injetadas. O programa foi complementado com um ensaio 3D (arenito Castlegate na configuração um quarto de five-spot) onde o fluido injetado foi dopado com Iodeto de Potássio para permitir melhor visualização da modificação de saturações de óleo e água com um tomógrafo de raios X. Os resultados obtidos indicaram ganhos na produção de óleo e redução da razão água-óleo acumulada. A possibilidade de preparar as emulsões óleo-água a serem injetadas a partir da água produzida pelo próprio campo traz um grande ganho ambiental ao se reduzir o descarte superficial de água oleosa. O efluente se transforma em um recurso. / [en] Water injection is the most used secondary recovery method in the world. This option is generally chosen even in situations where it is not the most efficient alternative to recover the oil due to its comparative simple implementation and lower operational costs. In heavy oilfields, the unfavorable mobility ratio between injection and displaced fluids in addition to reservoir heterogeneities cause water fingering phenomenon, high residual oil saturation and consequently poor final oil recoveries. Producer wells start to produce high water cuts very soon. Produced water treatment for surface disposal is the main operational cost in these oilfields. The use of diluted oil-in-water macroemulsions was evaluated as a mobility control method for these cases. An extensive experimental program was performed using silica sandpacks and sandstone plugs (Berea and Bentheimer) in order to evaluate final oil recovery factors, cumulative water-oil ratio and pressure behavior, comparing water injection, surfactant solution injection and oil-in-water injection. All porous media were saturated with crude oil from Campos Basin (20 degrees API). A parametric study was performed to identify the effect of injection rate, oil droplets size distributions, emulsion oil concentration and permeability level in emulsion injection performance. The experimental program was completed by an X-Ray computerized tomography monitored experiment in a Castlegate sandstone block (1/4 five-spot configuration). This block was submitted to an alternate water/emulsion/water injection. All injection fluids were doped with Potassium Iodide in order to better visualize oil and water saturations changes during this experiment. The results obtained have indicated final oil recovery improvement and cumulative water/oil reduction. The possibility, after some treatment, to prepare diluted oil-in-water emulsions using produced water from the oilfield brings the additional environmental benefit to emulsion injection. It would be a way to convert an effluent in a resource with clear environmental advantages.

[pt] Processamento e Caracterização de Nanocompósitos de Nylon 11 reforçados por Nanotubos de Titanatos Modificados com Surfactantes estuda a influência da adição de nanotubos de titanato (TTNTs) nas propriedades mecânicas do Nylon 11 (Poliamida 11). De acordo com estudos prévios, espera-se que pequenas quantidades de TTNTs melhorem propriedades como resistência mecânica e rigidez. No entanto, a incorporação dessas nanopartículas também pode acarretar numa piora dessas propriedades, caso não haja uma dispersão eficaz na matriz polimérica. Assim sendo, também foram avaliados compósitos de Nylon 11 e nanotubos de titanato modificados com 2 tipos de surfactantes, um catiônico (CTAB) e outro aniônico (SDS) para investigação do efeito destes surfactantes na dispersão dos TTNTs e por consequência nas propriedades finais dos compósitos comparados ao Nylon 11 puro. Foi realizado também um estudo da dispersão dos nanotubos com e sem mistura com surfactante em água e butanol, em três intervalos de tempo, 15, 30 e 60 min a fim de se escolher os melhores parâmetros para a dispersão. Foram produzidos compósitos em uma microextrusora e uma microinjetora. Os compósitos com TTNTs tratados com CTAB apresentaram aumentos de 15 por cento e 10 por cento no módulo de elasticidade e os compósitos com TTNTs tratados com SDS apresentaram aumentos de 26 por cento e 20 por cento para essa mesma propriedade, respectivamente nas concentrações de 0.5 e 2 por cento wt de TTNTs, em relação ao Nylon 11 puro. / [en] Processing and Characterization of Nylon 11 Nanocomposites Reinforced with Titanates Nanotubes Modified by Surfactants has investigated the effect of titanate nanotubes (TTNTs) in the mechanical properties of Nylon 11 (polyamide 11) polymer. According to the existing literature small amounts of TTNTs in polymer matrix improve properties such as tensile strength and stiffness. However, the addition of these nanoparticles may also lead to a decrease of strength of the composite if the nanotubes are not well dispersed in the polymer matrix. Therefore, Nylon 11 composites with TTNTs treated with 2 kinds of surfactant - a cationic (CTAB) and an anionic (SDS) - were also investigated. The surfactants act as dispersion agents leading to a better dispersion state of nanotubes and as a final result, promote enhancement of composites mechanical properties. Also, the dispersion of nanotubes was studied with and without mixing surfactants in distilled water and butanol, in three different time intervals (15, 30 and 60 minutes) to assess the optimal dispersion parameters. Composites were produced in a microextruder and a microinjector. The composites with TTNTs treated with CTAB displayed an increase of 15 percent and 10 percent in the Young s Modulus and the composites with TTNTs treated with SDS displayed an increase of 26 percent and 20 percent in the same property, respectively in the concentrations of 0.5 and 2 percent wt of TTNTs, compared to pure Nylon 11.

[pt] Ésteres de polietilenoglicol derivados de ácidos graxos são surfactantes não iônicos biodegradáveis com aplicação em vários segmentos da indústria, em especial nas indústrias de óleo e gás, farmacêutica, de cosméticos e de alimentos. Ésteres de ácidos graxos naturais, tais como acido esteárico e palmítico, foram sintetizados e caracterizados, e os seus filmes de Langmuir foram obtidos. As propriedades viscoelásticas destes polímeros modificados hidrofobicamente foram investigadas na interface ar-água. Desta forma foi também possível avaliar a isoterma de Langmuir Pi-A e as propriedades mecânicas das monocamadas através do cálculo do módulo de compressão (Cs -1). A elasticidade superficial dilatacional e a tensão superficial dinâmica dos filmes adsorvidos foram analisadas pelo método da gota pendente em um goniômetro. Os módulos dinâmicos oscilatórios de armazenamento e perda do bulk da solução aquosa do tensioativo foram estudados em um reômetro de cisalhamento. Os estudos de tensão superficial dinâmica revelaram que a adsorção do surfactante na interface ar-água acontece de maneira rápida atingindo uma região de meso-equilíbrio em aproximadamente de 1 a 2 min. Foi demostrado o comportamento preferencialmente elástico destes polímeros modificados hidrofobicamente em duas e três dimensões (interface e bulk). Consequentemente, foi alcançada uma boa capacidade para estes polímeros atuarem como agentes coletores de petróleo na presença ou ausência de eletrólitos na subfase aquosa. / [en] Fatty acid esters of polyethylene glycols are biodegradable non-ionic surfactants with application in many industrial segments such as oil and gas, pharmaceutical, cosmetics, and food. Esters of polyethylene glycols based on natural fatty acids such as stearic acid and palmitic acid, were synthesized and characterized, and their Langmuir films were obtained. The viscoelastic properties of these hydrophobically modified polymers at the air/water interface have been investigated. Thus it was also possible to evaluate the Langmuir isotherm (Pi-A) and mechanical properties of the monolayers by calculating the compression modulus (Cs-1). The surface dilatational elasticity and dynamic surface tension of the adsorbed films were analyzed by the pendant drop method with a goniometer apparatus. The oscillatory dynamic storage and loss modules of the bulk of the aqueous surfactant solution were studied in a shear rheometer. The dynamic surface tension studies show that the kinetics of the surfactant adsorption at the air-water interface is reasonably fast, reaching the meso-equilibrium region in approximately 1 to 2 min. It was demonstrated an elastic behavior of these hydrophobic modified polymers in two and three dimensions (interface and bulk). Consequently, it was achieved a good capacity for them to act as oil herding agents in presence or absence of electrolytes in the aqueous subphase.

[pt] O uso de espumas de CO2 em aplicações de recuperação avançada de petróleo (EOR) requer a formação de espumas estáveis sob condições adversas de reservatório, como salmouras contendo cátions bivalentes, alta temperatura e pressão, e uma ampla faixa de pH. Nesse contexto, os surfactantes responsivos ao pH que se comportam como surfactantes não-iônicos em meio básico (ausência de CO2), e são convertidos em espécies catiônicas em condições ácidas (presença de CO2), têm se mostrado uma alternativa adequada para formulações espumantes usadas em métodos de EOR baseados em injeção de CO2. O bis-(2-hidroxietil) cocoalquilamina (C12) se destaca como um surfactante responsivo ao pH (pKa = 6,4) promissor, com potencial para estas aplicações. Contudo, há poucos trabalhos sobre as propriedades das espumas de C12 em diferentes condições de pH, principalmente quando o surfactante se encontra na forma não-iônica. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento deste surfactante em misturas, visando potencializar suas propriedades espumantes através de efeitos de sinergia na interface. Para isso foram estudadas diferentes propriedades do C12, como comportamento de fases, propriedades interfaciais e comportamentos das espumas, tanto em formulações individuais quanto em misturas com outros surfactantes. Estes dados foram correlacionados com o comportamento do C12 em diferentes condições (pH, temperatura, pressão, e misturas de diferentes composições). Foi observado que em condições básicas ocorre separação de fases, enquanto a espumabilidade e a estabilidade das espumas de C12 no estado catiônico (pH menor que pKa) foram superiores, comparado ao estado não-iônico (pH maior que pKa). Para as misturas de C12 com outros surfactantes (alfa-olefina sulfonato de sódio, AOS; alquilamina etoxilada, TFA20; e cocamidopropil hidroxisultaína, CAHS), as formulações contendo CAHS promoveram uma melhora da solubilidade do C12 em pH alcalinos, estendendo sua aplicabilidade, e foram as únicas a exibir uma sinergia significativa em relação à redução da tensão superficial e à estabilização da espuma. A sinergia interfacial entre C12 e CAHS foi confirmada pelo valor negativo do parâmetro de interação. O efeito sinérgico na estabilidade da espuma também foi observado em condições de alta pressão (100 bar) e alta temperatura (65 graus C), evidenciado pela diminuição da taxa de crescimento de bolhas obtida com a mistura C12:CAHS (1:2) em relação aos componentes individuais, o qual indica uma redução dos fenômenos de coalescência e envelhecimento de Ostwald. Os resultados obtidos neste estudo, mostraram o potencial do uso de misturas sinérgicas com surfactantes para ajustar a sua solubilidade e as propriedades das espumas de surfactantes responsivos ao pH, para um melhor desempenho dos métodos de EOR baseados no uso de espuma sob condições de alta pressão e alta temperatura. / [en] The use of CO2-foams in enhanced oil recovery (EOR) applications requires the formation of stable foams under harsh reservoir conditions, such as brines containing divalent cations, high temperature and pressure and a wide pH range. In this context, pH-responsive surfactants that behave as nonionic surfactants in a basic medium (absence of CO2), and are converted to cationic species under acidic conditions (presence of CO2), have been shown to be a suitable alternative for foaming formulations used in CO2-based EOR methods. The bis-(2-hydroxyethyl) cocoalkylamine (C12) has been reported as a promising pH-responsive surfactant (pKa = 6.4), with great potential for this type of applications. However, there is limited work on the properties of C12 foams under different pH conditions, especially in the nonionic state of the surfactant. This work aimed to study the behavior of this surfactant in mixtures, aiming to improve its foaming properties through synergy effects at the interface. For this, different properties of C12 were studied, such as phase behavior, interfacial properties, and foam behavior, in individual formulations and in mixtures with other surfactants. These data were correlated with the individual behavior of C12 under different conditions (pH, temperature, pressure, mixtures of different compositions). It was observed that under basic conditions phase separation occurs, while the foamability and stability of C12 foams in the cationic state (pH less than pKa) were higher compared to the nonionic state (pH bigger then pKa). For mixtures of C12 with other surfactants (sodium olefin sulfonate, AOS; ethoxylated alkylamine, TFA20; and cocamidopropyl hydroxysultaine, CAHS), formulations containing CAHS promoted an improvement in the solubility of C12 at alkaline pH, extending its applicability, and were the only ones to exhibit significant synergy in terms of surface tension reduction and foam stabilization. The interfacial synergy between C12 and CAHS was confirmed by the negative value of the interaction parameter. The synergistic effect on foam stability was also observed under high pressure (100 bar) and high temperature (65 degrees C) conditions, evidenced by the decrease in the bubble growth rate obtained with the C12:CAHS mixture (1:2) in relation to the individual components, which indicates a reduction of the Ostwald ripening and coalescence. The results obtained in this study showed the potential use of synergistic mixtures of surfactants to adjust the solubility and properties of foams with pH-responsive surfactants for better performance in foam-based EOR methods, under high pressure and high temperature conditions.