A área de pesquisa de materiais nanoestruturados tem recebido destacada atenção nos últimos anos por parte da comunidade científica, ressaltando-se os nanocompósitos à base de polímero e argila. Nesta Dissertação foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretano (NWPUs) com argilas do tipo montmorilonita (MMT), hidrofóbicas (organofílicas) e hidrofílica. Os monômeros empregados na síntese foram poli(glicol propilênico) (PPG); polibutadieno líquido hidroxilado (HTPB); ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e hidrazina (HYD), como extensor de cadeia. Nas formulações, foram variadas as proporções de HTPB e o teor das argilas. As argilas organofílica Cloisite 30B e hidrofílica Cloisite Na+ foram incorporadas em 1, 3 e 5 %, enquanto que a organofílica Cloisite 15A foi incorporada no teor de 1%. As dispersões foram caracterizadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partículas e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XDR), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). A resistência térmica e a transição vítrea dos materiais foram determinadas por termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), respectivamente. O teor de absorção de água e o comportamento mecânico dos filmes foram avaliados. Foi verificada, por XRD, a ausência do pico de cristalinidade, característico das argilas puras e não-deslaminadas. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades mecânicas superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem a presença de argila (WPUs). A adesão dos revestimentos formados, pela aplicação das dispersões em diversos substratos, também foi verificada visualmente. Os resultados das análises mostraram que houve a formação de nanocompósitos à base de água, formados tanto a partir da argila hidrofílica quanto das organofílicas

No processo de beneficiamento da vermiculita é gerado um resíduo fino para o qual atualmente ainda não foi desenvolvida uma aplicação que possibilite a utilização em larga escala. Uma alternativa que vem sendo estudada é a associação com cimento Portland em composições de argamassas e concretos, em função da composição química do resíduo: elevada quantidade de alumínio, silício e magnésio, que podem apresentar interações com o ligante. No entanto, em função da elevada área superficial específica, em comparação ao cimento, sua utilização nas composições pode afetar a demanda de água de amassamento e limitar a sua aplicação. Para tanto, uma alternativa é a calcinação deste resíduo fino, assim como é realizado para outras argilas (caulim, por exemplo), para que a área superficial específica (ASE) seja menor e eventualmente ative propriedades pozolânicas na respectiva argila. Deste modo, neste trabalho foram avaliadas as diversas características de pastas cimentícias após adição de resíduo fino de vermiculita: reação química, formação dos produtos hidratados, propriedades reológicas, tanto após a mistura como ao longo da hidratação. Foi verificado que de forma geral a reação química não é afetada após a adição de vermiculita, embora a formação de aluminatos seja intensificada na composição com maior quantidade de resíduo in natura. Com relação ao seu comportamento no estado fresco, foi observado que a maior ASE do resíduo impacta fortemente as propriedades reológicas das pastas, embora que com um teor de 5% as mudanças sejam menores. Utilizando-se dessas mesmas composições para a avaliação do desempenho no estado endurecido de argamassas, foi verificado que não há efeito sobre essas propriedades até 5% de substituição, independentemente do tratamento térmico empregado. Assim, considerando aspectos econômicos de transporte assim como os custos decorrentes da calcinação, pode-se recomendar a adição de 5% de vermiculita in natura sem comprometer o desempenho dos produtos, embora não se possa precisar com os dados obtidos a sua durabilidade ao longo do uso. / In the process to obtaining vermiculite a fine residue is generated, which does not yet have a large-scale application. An alternative that has been studied is the association with Portland cement in mortar and concrete formulations, as a function of the chemical composition of the residue: high amount of aluminium, silicon and magnesium which may have interactions with the binder. However, the residue has a high specific surface area, in comparison to cement, a fact that can increase the water-demand to mix and limit its application. For this, an alternative is the calcination of this fine residue, as it is done for other clays (kaolin, for example), so that the specific surface area (SSA) is smaller and eventually activates pozzolanic properties in the respective clay. Thus, in this work the various characteristics of cement pastes after addition of vermiculite fine residue were evaluated: chemical reaction, formation of the hydrated products, rheological properties, both after mixing and along the hydration. It was verified that in general the chemical reaction is not affected after the addition of vermiculite, although the formation of aluminates is intensified in the composition with greater amount of in nature residue. Regarding its behaviour in the fresh state, it was observed that the higher SSA of the residue strongly impacts the rheological properties of the pastes, although with a 5% content the changes are minimal. Using these same compositions to evaluate the performance in the hardened state of mortars, it was verified that there is no effect on these properties up to 5% of substitution, regardless of the thermal treatment used. Thus, considering the economic aspects of transport as well as the costs of calcination, it is possible to recommend the addition of 5% of vermiculite in nature without compromising the performance of the products, although it is not possible to determine the its durability during the use.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, ramo Tratamento de Águas e Águas Residuais, sob a orientação das Profs. Doutoras Conceição Beça e Lídia Vasconcelos

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoPSD.pdf: 1922919 bytes, checksum: 54dfc0d5fe53e83de5babd021bd83da6 (MD5) Previous issue date: 2007-03-01 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Heating rate is one of the main variables that determine a fire cycle. In industrial processes that use high temperatures, greater fire great can reduce the cost of production and increase productivity. The use of faster and more efficient fire cycles has been little investigated by the structural ceramic industry in Brazil. However, one of the possibilities that aims at modernizing the sector is the use of roller kilns and the inclusion of natural gas as fuel. Thus, the purpose of this study is to investigate the effect of heating rate on the technological properties of structural ceramic products. Clay raw materials from the main ceramic industries in the state of Rio Grande do Norte were characterized. Some of the raw materials characterized were formulated to obtain the best physical and mechanical properties. Next, raw materials and formulations were selected to study the influence of heating rate on the final properties of the ceramic materials. The samples were shaped by pressing and extrusion and submitted to rates of 1 ?C/min, 10 ?C/min and 20 ?C/min, with final temperatures of 850 ?C, 950 ?C and 1050 ?C. Discontinuous cycles with rates of 10 ?C/min or 15 ?C/min up to 600 ?C and a rate of 20 ?C/min up to final temperature were also investigated. Technological properties were determined for all the samples and microstructural analysis was carried out under a number of fire conditions. Results indicate that faster and more efficient fire cycles than those currently in practice could be used, limiting only some clay doughs to certain fire conditions. The best results were obtained for the samples submitted to slow cycles up to 600 ?C and fast fire sinterization up to 950 ?C. This paper presents for the first time the use of a fast fire rate for raw materials and clay formulations and seeks to determine ideal dough and processing conditions for using shorter fire times, thus enabling the use of roller kilns and natural gas in structural ceramic industries / A taxa de aquecimento ? uma das principais vari?veis que determinam um ciclo de queima. Em processos industriais que utilizam elevadas temperaturas, uma maior velocidade de queima pode proporcionar uma diminui??o do custo de produ??o e aumento da produtividade. A ind?stria de cer?mica estrutural pouco tem investigado sobre a utiliza??o de ciclos de queima mais r?pidos e eficientes. Entretanto, uma das possibilidades que visam ? moderniza??o do setor ? a utiliza??o de fornos a rolos e a inclus?o do g?s natural como combust?vel. Neste contexto, o objetivo deste trabalho ? investigar o efeito da velocidade de aquecimento nas propriedades tecnol?gicas de produtos para cer?mica estrutural. Foram caracterizadas mat?riasprimas argilosas dos principais p?los cer?micos de Rio Grande do Norte. Algumas das mat?riasprimas caracterizadas foram formuladas visando obter as melhores propriedades f?sicas e mec?nicas. Em seguida, foram selecionadas mat?riasprimas e formula??es para o estudo da influ?ncia na taxa de aquecimento nas propriedades finais dos materiais cer?micos. As amostras foram conformadas por prensagem e extrus?o e submetidas ?s taxas de 1 ?C/min, 10 ?C/min e 20 ?C/min, com temperaturas finais de 850 ?C, 950 ?C e 1050 ?C. Tamb?m foram investigados os ciclos descont?nuos com taxas de 10 ?C/min ou 15 ?C/min at? 600 ?C e taxa de 20 ?C/min at? a temperatura final. Foram determinadas propriedades tecnol?gicas para todas as amostras e realizada a an?lise microestrutural em algumas condi??es de queima. Resultados indicam que ? poss?vel utilizar ciclos de queima mais r?pidos e eficientes que os atuais, limitando apenas algumas massas argilosas para certas condi??es de queima. Os melhores resultados foram obtidos para as amostras submetidas aos ciclos lentos at? 600 ?C e sinteriza??o com queima r?pida at? 950 ?C. Este trabalho apresenta como contribui??o original a utiliza??o de uma taxa de queima r?pida para mat?riasprimas e formula??es argilosas, procurando determinar as condi??es ideais de massas e de processamento para o uso de um menor tempo de queima, possibilitando assim, a utiliza??o de fornos a rolos e do g?s natural pelas ind?strias de cer?mica estrutural

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2016-07-20T14:11:24Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8947810 bytes, checksum: 361c87c4fe47912385725f1a77079071 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-20T14:11:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8947810 bytes, checksum: 361c87c4fe47912385725f1a77079071 (MD5) Previous issue date: 2015-08-07 / The color obtained after the burning step of structural ceramics is a feature that can be a determining factor in choosing the final product by the consumer which appears increasingly discerning, demanding the provision of more uniform products, always associating the aesthetic aspects to the technological properties product. Research that attempts to correlate the color variables of the ceramic pieces to their technological properties, thereby aiding the production process at structural ceramics industry, there are no. In this sense the main objective of this work is to study the possible variables that influence the formation of the color of the structural ceramics as well as associate the color variations and shades the technological properties of the ceramic product. It developed an experimental project divided into five stages. The first step is presented throughout the collection procedure, preparation and characterization of the raw materials used. In the second stage evaluation is made of the variation of the color of the ceramic products due to the chemical composition of the samples. In step III is made the analysis of the variation in color depending on processing variables as burning temperature, hold time, burning rate and pressing conditions. In steps IV and V were evaluated respectively, the main technological properties and the microstructure of the ceramic pieces developed. The results show that the chemical composition of each raw material is largely responsible for the formation of the color of the ceramic pieces, depending on the iron oxide content present in clays. The processing variables as burning rate and pressing conditions shown to have little influence on the variation of tonality of parts as well as in their technological properties. Increasing the burning temperature promoted an accentuation in tonalities of the ceramics pieces, emphasizing the white and red colors presented by the final product, as well as caused significant variations in their technological properties, such as water absorption and apparent porosity reduced and increased apparent specific mass and flexural strength. / A cor obtida após a etapa de queima das cerâmicas estruturais é uma característica que pode constituir fator determinante na escolha do produto final pelo consumidor que se apresenta cada vez mais criterioso, exigindo a oferta de produtos mais uniformes, associando sempre os aspectos estéticos às propriedades tecnológicas dos produtos. Pesquisas que busquem correlacionar as variáveis de cor das peças cerâmicas às suas propriedades tecnológicas, auxiliando assim o processo produtivo na indústria de cerâmica estrutural não existem. Nesse sentido o objetivo principal desse trabalho é estudar as possíveis variáveis que influenciam na formação da cor das cerâmicas estruturais, bem como associar as variações de cor e tonalidades às propriedades tecnológicas do produto cerâmico. Foi desenvolvido um projeto experimental dividido em cinco etapas. Na primeira etapa é apresentado todo o procedimento de coleta, preparação e caracterização das matérias primas utilizadas. Na segunda etapa é feita a avaliação da variação da cor dos produtos cerâmicos em função da composição química das amostras. Na etapa III é feita a análise da variação da cor em função das variáveis de processamento como temperatura de queima, tempo de patamar, taxa de queima e condições de prensagem. Nas etapas IV e V foram avaliadas, respectivamente, as principais propriedades tecnológicas e a microestrutura das peças cerâmicas desenvolvidas. Os resultados apontam que a composição química de cada matéria prima é a grande responsável pela formação da cor das peças cerâmicas, em função do teor de óxido de ferro presente nas argilas. As variáveis de processamento como taxa de queima e condições de prensagem mostraram ter pouca influência na variação da tonalidade das peças, assim como nas suas propriedades tecnológicas. O aumento da temperatura de queima promoveu uma acentuação nas tonalidades das peças cerâmicas, realçando as cores branca e vermelha apresentadas pelos produtos finais, assim como também promoveu variações significativas nas suas propriedades tecnológicas, como redução da absorção de água e porosidade aparente, e aumento da massa específica aparente e tensão de ruptura è flexão.

Submitted by MATHEUS ANTONIO DA SILVA null (0118999881999119725i@gmail.com) on 2016-08-12T01:55:42Z No. of bitstreams: 1 Corrigida dissertação2.pdf: 2484322 bytes, checksum: 10738553dadaaf9fdbd738efd3bb2d48 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-12T13:34:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_ma_me_sjrp.pdf: 2484322 bytes, checksum: 10738553dadaaf9fdbd738efd3bb2d48 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-12T13:34:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_ma_me_sjrp.pdf: 2484322 bytes, checksum: 10738553dadaaf9fdbd738efd3bb2d48 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Tratou-se e modificou-se o argisolo caulinítico da região amazônica, a fim de se obter novos materiais para remoção de contaminantes da fase aquosa. As modificações fora realizadas por dois métodos: tratamento térmico em presença de fibra de cana de açúcar e modificação com surfactantes em solução; com posterior utilização dos materiais modificados na adsorção do corante Azul de Metileno (AM), usado como sonda espectrofotométrica. Tratou-se o argisolo com ataque ácido e troca de cátions e posterior calcinação a 400 0C com e sem fibra, e a 800 0C sem fibra. Os sólidos foram caracterizados por difratometria de raios X, espectrofotometria na região do infravermelho e análise térmica. Procedeu-se também a adsorção do AM em argisolo em presença de surfactante catiônico, Brometo de Cetiltrimetilamônio, e aniônico, Dodecil Sulfato de sódio. O argisolo sem calcinação apresentou apenas argila caulinita e quartzo como constituintes com cristalinidade. As amostras calcinadas a 400 0C com fibra e a 800 0C sofreram o processo de desidroxilação, ocasionando a mudança de fase da caulinita presente no argisolo; com a amostra calcinada a 400 0C sem fibra mantendo a estrutura característica da caulinita e do quartzo. Por meio da análise térmica, foi possível notar que a energia liberada pela fibra é suficiente para promover a mudança de fase da caulinita em temperaturas mais baixas em relação à mesma sem fibra, promovendo o processo de desidroxilação do material em condições ambientais mais brandas. Os estudos de variação no tempo de calcinação e de razão fibra:solo indicaram que ambos influenciam na desidroxilação do material e razões fibra:solo maiores que 1:2 e o tempo de três horas são as condições mais indicadas para a formação da metacaulinita. As isotermas de adsorção de AM evidenciam uma mudança na forma da isoterma de adsorção, onde o argisolo calcinado a 400 0C sem fibra e sem calcinação possuem isotermas do tipo L e maior correlação ao modelo de Freundlich, característicos de adsorção favorável e em multicamadas; enquanto os materiais calcinados a 800 0C e a 400 0C com fibra exibem isotermas do tipo C e correlação com o modelo de Langmuir, comuns a materiais de superfície microporosa e em monocamada. Os estudos de adsorção na presença de surfactantes evidenciaram que a interação do surfactante catiônico com o argisolo e do corante aniônico com o AM desfavoreceram a adsorção e resultaram em menor remoção do corante da fase aquosa. / Kaolinitic clay soil of Amazon region was treated and modified,in order to obtain new materials for removal of contaminants from aqueous phase. The modification was performed by two methods: thermal treatment in presence of sugar cane fiber and modification with surfactants; using the new materials in adsorption of Methylene Blue (AM), used as spectrophotometric probe. The clay soil was treated with acid attack, cation change and after calcination at 400 0C with and without sugar cane fiber, and at 800 0C. All material was characterized by X-ray Diffraction, Infrared spectrophotometry and thermal analysis. Adsorption of AM was proceed in presence of cationic (Cetyltrimethylammonium Bromide) and anionic (Sodium Dodecyl Sufate) surfactants. Samples of clay soil without calcination presents only kaolinite and quartz as compounds with cristallinity. Clay soil calcined at 400 0C with fiber and 800 0C were dehydroxyled, causing a phase change form kaolinite to metakaolin; when the kaolinite structure was maintained in clay soil calcined at 400 0C without fiber. In thermal analysis, the energy released by the fiber is sufficient to cause the phase change of kaolinite at lower temperatures relative to the same without fiber, promoting the process of dehydroxylation of the material in softer environmental conditions. The variation in time of calcination studies and ratio fiber:clay evidence that both influence the dehydroxylation and rates fiber:clay larger than 1:2 and the time of three hours are the best conditions for formation of metakaolin. Adsorption isotherms of AM exhibit changes in isotherms format, clay soil calcined at 400 0C without fiber and clay soil without calcination shows L-type isotherms and best correlation with Freundlich model, typical for favourable multiple layered adsorption; when the materials calcined at 400 0C with fiber and 800 0C shows C-type and correlation with Langmuir isotherms, typical monolayered adsorption in materials with microporous surface. The study of adsorption in presence of surfactants indicated that interactions among cationic surfactant with claysoil and anionic surfactant with AM prejudicing the adsorption of AM and results in less dye remotion of aqueous phase.

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-19T14:53:27Z No. of bitstreams: 1 MARIAUGUSTA FERREIRA MOTA - TESE (PPGEQ) 2015.pdf: 7929755 bytes, checksum: 46b508fdcbc2c553fa37592a200d2ae5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-19T14:53:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARIAUGUSTA FERREIRA MOTA - TESE (PPGEQ) 2015.pdf: 7929755 bytes, checksum: 46b508fdcbc2c553fa37592a200d2ae5 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / CNPq / Este trabalho de Tese descreve a preparação de argilas organofílicas a partir da argila Brasgel e Verde-Lodo naturais que foram utilizadas como cargas para síntese de nanocompósitos via polimerização in situ em suspensão e polimerização in situ em massa-suspensão. A caracterização para avaliar as argilas organofílicas foi realizada a partir das técnicas de Difração de raios X (DRX), Espectroscopia na Região do Infravermelho por Transformada de Fourier (IV) Análise Térmica Diferencial e Termogravimétrica (ATD/TG) e ensaios de expansão (Capacidade de Adsorção e Inchamento de Foster). A produção de nanocompósitos poli(pivalato de vinila)/argila foi realizada a partir da polimerização in situ em suspensão do pivalato de vinila utilizando 2,5% e 5% de argila Brasgel ou Verde-Lodo modificadas com os sais Praepagen, Dodigen e Genamin. O processo de obtenção do nanocompósito poli(metacrilato de metila)/argila foi realizada a partir da polimerização in situ em massa-suspensão do metacrilato de metila utilizando 3% de argilas Verde-Lodo natural ou modificadas com os sais Praepagen, Dodigen e mistura de sais (Praepagen + Dodigen). Os nanocompósitos polímero/argila foram caracterizados a partir de DRX, IV, TG, Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC). Os resultados de DRX mostram a intercalação dos sais quaternários de amônio (Praepagen, Dodigen e Genamin) em todas as argilas (Verde-Lodo e Brasgel) no processo de organofilização. Os resultados de IV e ATD indicam que os sais foram incorporados à estrutura da argila, evidenciando assim o processo de organofilização. Os testes de Capacidades de Adsorção comprovaram as melhores eficiências das argilas Verde-Lodo e Brasgel organofilizadas com os sais quaternários de amônio em relação às argilas na sua forma natural independente do solvente orgânico utilizado. Os resultados dos testes de Inchamentos de Foster indicaram que as afinidades dos sais ocorreram nas argilas organofílicas avaliadas em todos os solventes orgânicos. Os resultados obtidos de DRX a partir da polimerização in situ em suspensão do pivalato de vinila/argila Brasgel ou Verde-Lodo organofílicas indicaram interações argila-polímero na forma intercalada e esfoliada. As análises de TG indicaram que ocorreu diminuição no intervalo de 3oC a 10oC da temperatura máxima de degradação assim como a diminuição da Temperatura de transição vítrea (Tg) dos nanocompósitos contendo 2,5 e 5% de argila na matriz polimérica Poli(pivalato- vinila). Para os nanocompósitos sintetizados a partir do metacrilato de metila e da argila Verde-Lodo natural e organofilizadas os resultados de DSC a partir da polimerização in situ em massa-suspensão do metacrilato de metila/argila VerdeLodo natural e organofílicas indicaram que as temperaturas de transição vítrea não foram alteradas com a adição da argila. As análises de TG mostraram que houve alterações pouco significativas na temperatura máxima de degradação e as imagens de MEV indicaram que a morfologia dos nanocompósitos obtidos com 3% de argila Verde-Lodo organofilizadas apresentaram partículas esféricas e lisas, indicando interação da argila com a matriz polimérica. / This Doctorate Thesis describes the preparation of organoclays from raw clays Brasgel and Green-Sludge, which were used as charge materials to synthesis of nanocomposites via in situ suspension and in situ mass-suspension polymerization reactions. The organoclays characterization was carried out by making use of techniques of X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Differential Thermal Analysis and Thermogravimetric Analysis (DTA/TGA), and analysis of adsorption of organic compounds (Adsorption Capacity and Foster’s experiment). The synthesis of nanocomposites poly (vinyl pivalate)/clays were performed from in-situ suspension polymerization reaction of vinyl pivalate with 2.5% w. and 5% w. of organoclays Brasgel or Green-Sludge, in which were organophilized by using the quaternary ammonium salts Praepagen®, Dodigen®, and Genamin®. The synthesis of nanocomposites poly (methyl methacrylate)/clays were realized from in-situ mass-suspension polymerization reaction of methyl methacrylate with 3% w. of raw clay Green-Sludge or organoclay Green-Sludge organophilized by using the quaternary ammonium salts Praepagen®, Dodigen®, and the mixer of these surfactants (Praepagen® + Dodigen®). The nanocomposites polymer/clay were characterized with the techniques XRD, FTIR, TGA, Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Differential scanning calorimetry (DSC). The characterization results have shown the intercalation of the cations from the quaternary ammonium salts (Praepagen®, Dodigen®, and Genamin®) within the raw clays (Green-Sludge and Brasgel) after the organophilization reaction. The results of FTIR and DTA indicate that the cations of the surfactants were incorporated in the raw clays, in which it is related the organophilization process. The results of adsorption capacity of organic compounds show that the organoclays Green-Sludge and Brasgel compared with its respective raw clay form have higher adsorption of organic compounds for all compounds analyzed. The Foster’s experiment shows that all the organoclays synthetized have high affinity with organic molecules for all compounds analyzed. The results of XRD analysis from in-situ suspension polymerization of vinyl pivalate/Brasgel raw clay or organoclays Green-Sludge have shown the clay-polymer interactions in intercalated and exfoliated forms. From TGA analysis has been observed a decreasing of the maximum temperature of degradation between 3°C and 10°C, as well the decreasing of the glass transition temperature (Tg) for the nanocomposites with 2.5% w. and 5% w. of clay in the polymeric matrix poly (vynil pivalate). By analyzing the nanocomposites synthetized from methyl methacrylate and Green-Sludge raw clay or organoclays, the results of DSC have shown that the glass transition temperature does not change with the presence of clays. The TGA analysis has demonstrated the occurrence of small variations of the maximum temperature of degradation. The SEM results indicate that the morphology of the nanocomposites synthetized from 3% w. of organoclay GreenSludge has smooth and spherical particles, which indicates the interaction between the clay within the polymeric matrix.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretanos em dispersão aquosa (NWPUs) e argilas hidrofílicas do tipo montimorilonita (MMT) de natureza sódica e cálcica. Os monômeros empregados na síntese foram: poli(glicol propilênico) (PPG); copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) e poli(glicol propilênico) (EG-b-PG), com teor de 7% de EG; ácido dimetilolpropiônico (DMPA) e diisocianato de isoforona (IPDI). Os NWPUs tiveram as argilas, previamente deslaminadas em água e incorporadas à formulação no momento da dispersão do prepolímero. Dispersões aquosas (WPUs), sem a presença de argila, foram sintetizadas como base, nas quais foram variadas a razão NCO/OH e a proporção de copolímero em relação ao PPG. Nas formulações NWPUs, foram variados também o teor de argila em relação à massa de prepolímero e o tipo de argila sódica e cálcica. As dispersões foram avaliadas, quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partícula e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectrometria na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XRD) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). A resistência térmica dos filmes foi determinada por termogravimetria (TG) e a resistência mecânica dos filmes foi avaliada por ensaios mecânicos em dinamômetro. O grau de absorção de água dos filmes também foi determinado. A formação de nanocompósitos à base de água foi confirmada pela ausência do pico de XRD, característico das argilas empregadas na maioria dos filmes analisados. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem argilas (WPUs). Os revestimentos formados a partir da aplicação das dispersões aderiram à maioria dos substratos testados (metal, vidro, madeira e papel) formando superfícies homogêneas / In this work nanocomposites (NWPUs) based on waterborne polyurethanes and hydrophilic montimorillonite clays (MMT) were synthesized. Polypropyleneglycol (PPG), poly(ethylene glycol-b-propylene glycol) (EG-b-PG) containing 7% of ethylene glycol (EG), dimethylolpropionic acid (DMPA) and isophorone diisocyanate (IPDI) were employed in polyurethane synthesis. The NWPUs were prepared with calys previously exfoliated in water, and were added at the moment of dispersion. Different formulations were obtained from WPUs, without clays, by varying the NCO/OH ratio, and the proportions of PPG and EG-b-PG. For NWPUs formation was varied the content of clays with different cations (Na+ and Ca+2). The properties of the dispersions were evaluated in terms of their solid content, particle size and viscosity. The cast films obtained were characterized by infrared spectrometry (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM). The thermal stability of the films was evaluated by thermogravimetry (TG) and mechanical properties in a dynamometry. X-ray diffraction and scanning electron microscopy examinations were determined confirming the nanocomposite formation. NWPUs films showed improved properties in comparison with WPUs Coatings obtained by the application of the dispersions in substrates as wood, metals, paper and glass were homogeneous and showed good adherence

A área de pesquisa de materiais nanoestruturados tem recebido destacada atenção nos últimos anos por parte da comunidade científica, ressaltando-se os nanocompósitos à base de polímero e argila. Nesta Dissertação foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretano (NWPUs) com argilas do tipo montmorilonita (MMT), hidrofóbicas (organofílicas) e hidrofílica. Os monômeros empregados na síntese foram poli(glicol propilênico) (PPG); polibutadieno líquido hidroxilado (HTPB); ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e hidrazina (HYD), como extensor de cadeia. Nas formulações, foram variadas as proporções de HTPB e o teor das argilas. As argilas organofílica Cloisite 30B e hidrofílica Cloisite Na+ foram incorporadas em 1, 3 e 5 %, enquanto que a organofílica Cloisite 15A foi incorporada no teor de 1%. As dispersões foram caracterizadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partículas e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XDR), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). A resistência térmica e a transição vítrea dos materiais foram determinadas por termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), respectivamente. O teor de absorção de água e o comportamento mecânico dos filmes foram avaliados. Foi verificada, por XRD, a ausência do pico de cristalinidade, característico das argilas puras e não-deslaminadas. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades mecânicas superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem a presença de argila (WPUs). A adesão dos revestimentos formados, pela aplicação das dispersões em diversos substratos, também foi verificada visualmente. Os resultados das análises mostraram que houve a formação de nanocompósitos à base de água, formados tanto a partir da argila hidrofílica quanto das organofílicas

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2304381 bytes, checksum: 383faaa5d2a0cb26ce8f49ef357849d1 (MD5) Previous issue date: 2009-03-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The selective leaching of clay minerals is an important method in the preparation of porous silicates presenting as a simple, effective and low cost route. In this study, vermiculite was submitted to acid treatment at concentrations 1, 2, 3, and 4 mol dm-3, resulting the precursor solids named as VacX (x=1 a 4), respectively. The lixiviated matrices and vermiculite reacted covalently with the organosilanes aminepropyl-, propyletilenediamine-, propyldietilenetriamine- and glycidoxypropyltrimethoxisilane (GPTS). The hybrid Vac3G, derived from silanization reaction between Vac3 and GPTS, was submitted to subsequent reactions with ethyl, propyl, butyldiamines and 2- aminepiridine resulting in the entrance of new basic centres. The products were characterized by chemical analysis, infrared spectroscopy, X-ray diffraction, 29Si and 27Al NMR in solid state, SEM, and pore volume and surface area determination. The lixiviation of sodic vermiculite originated the restructured porous solids with high superficial area showing the values133, 334, 673 e 575 m2 g-1 for VacX where X = 1,2,3,4, respectively. These solids and sodic vermiculite reacted covalently with each organosilane through methoxyl groups of silane and the hydroxyl surface of matrices. Independently of solid, it was observed that the lixiviation favored the reactivity of activated matrices compared with sodic vermiculite, showing the Vac3 as more reactive comparing with others solids. All modified solids presented high nitrogen content showing the values of 6,31 %. The set of modified vermiculites containing aminepropyl group was applied as adsorbent for divalent cations as copper and nickel in aqueous solution. These solid showed highest affinity for Ni2+ than Cu2+ ions as illustrated by Nf values of 2,97 and 1,23 mmol g-1, respectively. Clay porous solids obtained of leaching treatment of vermiculite are potential substrates for grafting of silanes showing important applications as adsorbents for contaminant species as heavy metals. / A lixiviação seletiva de argilominerais é um método importante na preparação de silicatos porosos constituindo-se em uma rota simples, efetiva e de baixo custo. Neste estudo a vermiculita foi submetida a tratamento ácido com acido nítrico nas concentrações 1, 2, 3 e 4 mol dm- 3, originando os sólidos precursores denominados VacX (x=1 a 4), respectivamente. As matrizes ativadas e a vermiculita reagiram covalentemente com os organosilanos aminopropil-, propiletilenodiamino-, propildietilenotriamino- e glicidóxipropiltrimetoxissilano (GPTS) através dos grupos metoxilas do silano e as hidroxilas da superfície das matrizes. O híbrido Vac3G, derivado da silanização do Vac3 com GPTS, sofreu reações subseqüentes com as diaminas etil, propil, butildiamina e 2- aminopiridina, possibilitando a entrada de novos centros básicos. Os diversos sólidos foram caracterizados por análise química, espectroscopia na região do IV, DRX, RMN 29Si e 27Al, MEV, volume de poro e área superficial. A lixiviação da vermiculita sódica originou sólidos porosos reestruturados com elevadas áreas superficiais cujos valores foram 133, 334, 673 e 575 m2 g-1 para os sólidos Vac1, Vac2, Vac3 e Vac4, respectivamente. Independentemente do sólido, observou-se que à medida que a lixiviação se torna mais acentuada, houve um aumento na reatividade das matrizes ativadas em relação à vermiculita original, sendo a matriz Vac3 a mais reativa diante das reações aqui propostas. Todos os sólidos modificados apresentaram altos teores de grupos orgânicos incorporados. A série de vermiculitas modificadas com o grupo aminopropil foi utilizada para a adsorção de cátions divalentes de cobre e níquel em solução aquosa, mostrando maior afinidade para os íons de Ni2+ (aq) do que para Cu2+ (aq) como ilustrado pelos valores Nf de 2,97 e 1,23 mmol g-1, respectivamente. Os sólidos porosos argilosos derivados de tratamento ácido da vermiculita são substratos potenciais para imobilização de silanos apresentando importantes aplicações como adosrventes para espécies poluentes como metais pesados.