Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CESAR_Natalia_2013.pdf: 4350279 bytes, checksum: 6bb996ac8fb178b63b5845f8f96653d3 (MD5) Previous issue date: 2013-02-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / Composite is a material composed mainly of two phases, the matrix which is continuous and surrounds the other phase, which is called the dispersed phase or stage reinforcement. Nanocomposites are obtained by incorporating reinforcing agent in nanosize in matrices of various origins. The properties of these materials depend on the whiskers, the polymer matrix and the interaction at the interface. Interest in cellulose nanocrystals has grown due to exceptional mechanical characteristics of these materials, the environmental benefits and the low cost. The greatest difficulty in producing them is due to the lack of compatibility with polymer matrices, because the matrices typically exhibit hydrophobic character as opposed to the hydrophilic character of the whiskers, with low interaction in the region of the interface material properties are negatively affected . Among the existing polymer matrix is cellulose acetate polymer which is a cellulose derivative. For the use of whiskers in a matrix of ethyl cellulose, a change in the nanocrystal surface of cellulose using Dianidrido benzofenona tetracarboxílico ou 3,3 ,4,4 (BTDA) was performed. The main objective of this work was to prepare and characterize nanocomposites consisting of cellulose acetate reinforced with whiskers (with and without chemical modification of the surface). It was possible to characterize chemical, thermal and morphologically fibers (young and senescent) of crude and bleached macrophyte Typha domingensis, like whiskers that were extracted from the central parts (young and senescent) of this macrophyte, and it was also possible to characterize acetate films cellulose (mother) and nanocomposites reinforced with whiskers (with and without surface modification). Of all the films prepared, this project allowed select the best property that had mechanics that the nanocomposite was 1.1% - whiskers (senescent) with surface modification and ultrasound, its tensile strength showed an improvement of 66.26% compared to cellulose acetate film. / Compósito é um material constituído basicamente por duas fases; a matriz a que é contínua e envolve a outra fase, que é denominada fase dispersa ou fase reforço. Nanocompósitos são obtidos pela incorporação de agente de reforço de tamanho nanométrico em matrizes de diversas origens. As propriedades destes materiais dependem dos whiskers, da matriz polimérica e da interação na interface. O interesse por nanocristais de celulose tem crescido devido às características mecânicas excepcionais destes materiais, dos benefícios ambientais e do baixo custo. A maior dificuldade em produzi-los é decorrente da falta de compatibilidade com as matrizes poliméricas; pois as matrizes, geralmente, apresentam caráter hidrofóbico em oposição ao caráter hidrofílico dos whiskers; com a baixa interação na região da interface as propriedades do material são afetadas negativamente. Dentre as matrizes poliméricas existentes encontra-se o acetato de celulose que é um polímero derivado da celulose. Para a utilização dos whiskers em matriz de acetato de celulose, uma mudança superficial nos nanocristais de celulose utilizando Dianidrido benzofenona tetracarboxílico ou 3,3 ,4,4 (BTDA) foi realizada.O objetivo principal deste trabalho foi preparar e caracterizar nanocompósitos constituídos de acetato de celulose reforçados com whiskers (com e sem modificação química de superfície). Foi possível caracterizar química, térmica e morfologicamente as fibras (jovem e senescente) brutas e branqueadas da macrófita Typha domingensis, assim como os whiskers que foram extraídos das partes centrais (jovem e senescente) desta macrófita, e também foi possível caracterizar os filmes de acetato de celulose (matriz) e os nanocompósitos reforçados com os whiskers (com e sem modificação química de superfície). Dentre todos os filmes preparados, este projeto permitiu selecionar o que apresentou melhor propriedade mecância que foi o nanocompósito 1,1% - whiskers (senescente) com modificação superficial e ultrasom, sua resistência a tração apresentou uma melhoria de 66,26% se comparado ao filme de acetato de celulose.

Orientador: Raul Cesar Evangelista / Banca: Ana Doris de Castro / Banca: José Ricardo de Arruda Miranda / Banca: Cristina Helena dos Reis Serra / Banca: Osvaldo de Freitas / Resumo: Neste estudo foi desenvolvido um sistema multiparticulado magnético (SMM) à base de quitosana (QS), pectina (PC) e acetoftalato de celulose (CAP), pelo método da coacervação complexa. O sistema contém um glicocorticóide, a triancinolona (TC), e, como material magnético, a ferrita (F). Em estudos anteriores, este SMM mostrou-se promissor para conduzir a liberação modificada de fármacos para a região colônica. Segundo análises in vitro, ele associou a liberação pH-dependente à liberação enzimática, típica do ambiente colônico. Entretanto, devido à complexidade do trato gastrintestinal (TGI), torna-se essencial que formas farmacêuticas desenvolvidas para liberação alvo-específica sejam avaliadas in vivo, para que se possa estabelecer uma correlação in vitro/in vivo adequada. Baseado nesses fatos, o objetivo deste trabalho foi o monitoramento do trânsito gastrintestinal (TG) do sistema proposto até sua chegada ao cólon, através de uma técnica não invasiva, livre de radiação, a Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC), que pudesse avaliar o trânsito gastrintestinal (TG) do SMM em voluntários saudáveis em jejum e no estado alimentado. Foram também realizadas análises do perfil de liberação in vivo da TC. Os resultados obtidos mostraram que o sistema desenvolvido foi capaz de produzir campo magnético de intensidade suficiente para ser detectado e que a BAC foi capaz de monitorar o trânsito gastrintestinal do SMM até sua chegada ao cólon. O estado pós-prandial influenciou significativamente o esvaziamento gástrico, sendo o tempo médio de 107,5 min ± 43,37 min no estado de jejum e de 260min ± 67,64 min no estado alimentado. Além do esvaziamento gástrico mais demorado no estado alimentado, o trânsito pelo intestino delgado e a chegada ao cólon também foram influenciados pelo estado pós-prandial. Não foi possível estabelecer correlação... (resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this study a magnetic multiparticulate system (MMS) based on chitosan (CS), pectin (PC) and cellulose acetophtalate (CAP) was developed by means of a complex coacervation method. The system contains a glucocorticoid, triamcinolone (TC), and ferrite (F) as magnetic material. In earlier studies, this MMS showed to be a promising system for modified drug release to target the colonic region. As in vitro analyses proved, it was able to associate pHdependent and enzymatic controlled, typical from the colonic environment, drug releases. However, due to the complexity of the gastrointestinal tract (GIT), it is essential that pharmaceutical dosage forms developed to perform target specific drug release may be evaluated also in vivo, in order to establish an adequate in vitro/in vivo correlation. Based on these issues, the aim of this work was the monitoring of the gastrointestinal transit (GT) of the proposed system until it reaches the colon, by means of a non-invasive, radiation free technique, namely the Alternate Current Biosusceptometry (ACB), which could evaluate the MMS transit in healthy volunteers both in fasting and fed states. Analyses of the in vivo TC release profile were also carried out. The results showed that the developed system was able to generate magnetic field strong enough to be detected and that ACB was efficient to monitoring the MMS transit until its arrival in the colon. The postprandial state influenced significantly the gastric emptying, being 260.0 min ± 67.64 min the mean time for the fed state and 107.5 min ± 43.37 min for the fasting state. Additionally to a longer gastric emptying time, the transit within the small intestine and the arrival in the colon were also influenced by the postprandial state. It was not possible to establish a valid in vivo/in vitro correlation between the drug released profiles... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-06-19T14:36:26Z No. of bitstreams: 1 PDF - Alana Rafaela Albuquerque Barros.pdf: 25376973 bytes, checksum: 1f98c715b47e614e328336a9d1710370 (MD5) / Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2018-07-03T17:48:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Alana Rafaela Albuquerque Barros.pdf: 25376973 bytes, checksum: 1f98c715b47e614e328336a9d1710370 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-03T17:48:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Alana Rafaela Albuquerque Barros.pdf: 25376973 bytes, checksum: 1f98c715b47e614e328336a9d1710370 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The use of new carrier systems of drugs is already a reality in the pharmaceutical field. The use of polymeric microparticles shows an interesting option for the development of a controlled release formulation. The polymers used in the production of these systems can be extracted from naturally occurring materials such as plants or synthesized chemically. The cellulose acetate is one of cellulose derivatives with greater commercial importance, mainly due to the following properties: be neutral polymer, having the ability to form transparent films, low cost and is nontoxic. Among the plants that can be used to obtain polymers is the cactus pear Opuntia ficus-indica (L.) Miller cellulose to present its constitution, may be a promising source for obtaining this polymer. This study aimed to obtain and characterize the cellulose acetate from cellulose extracted from this plant and use it in the production of microparticle system for incorporation and control the release of captopril. For the characterization of cellulose acetate microparticles were used techniques such as Infrared Spectroscopy Fourier Transform (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD). The microparticles were produced by spray drying in a spray-dryer. The botanical collection and identification of Opuntia ficus-indica (L.) Miller was held at the National Institute of semiarid (INSA). The plant was dried, pulverized and subjected to successive chemical treatments for obtaining / producing pulp and purification of the acetylated derivative. The yield of extraction of cellulose by the method adopted was 8.41%, the analyzes of the microparticles confirmed their identity and quality presenting as spherical structures, predominantly tri (triacetate), with amorphous profile and little cohesive with intermediate resistance fluidity. It was concluded therefore that the obtained cellulose acetate of the cactus pear had good technological properties for application in the production of microparticles of captopril. / O uso de novos sistemas carreadores de fármacos já é uma realidade no campo farmacêutico. A utilização de micropartículas poliméricas se mostra uma interessante opção para o desenvolvimento de uma formulação de liberação controlada. Os polímeros utilizados na produção desses sistemas podem ser extraídos de materiais de origem natural, como os vegetais, ou sintetizados quimicamente. O acetato de celulose é um dos derivados da celulose com maior importância comercial, principalmente devido às seguintes propriedades: ser polímero neutro, ter a capacidade de formação de filmes transparentes, baixo custo e é atóxico. Entre as plantas que podem ser utilizadas para a obtenção de polímeros está à palma forrageira Opuntia ficus-indica (L.) Miller que por apresentar celulose em sua constituição, pode ser uma fonte promissora para obtenção deste polímero. O presente trabalho teve como objetivo obter e caracterizar o acetato de celulose a partir da celulose extraída desta planta e utilizá-lo na produção de sistema microparticulado para incorporação e controle da liberação do captopril. Para a caracterização das micropartículas de acetato de celulose foram utilizadas técnicas como Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourrier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difração de Raios-X (DRX). As micropartículas foram produzidas por meio da secagem por atomização em spray-dryer. A coleta e identificação botânica da Opuntia ficus-indica (L.) Miller foi realizada no Instituto Nacional do semiárido (INSA). A planta foi seca, pulverizada e submetida a tratamentos químicos sucessivos para obtenção/purificação da celulose e produção do derivado acetilado. O rendimento da extração da celulose pelo método adotado foi de 8,41%, as análises realizadas das micropartículas confirmaram sua identidade e qualidade apresentando-se como estruturas esféricas, predominantemente trissubstituído (triacetato), com perfil amorfo, e pouco coesivas com resistência intermediária à fluidez. Concluiu-se, portanto, que o acetato de celulose obtido da palma forrageira apresentou boas propriedades tecnológicas para aplicação na produção de micropartículas do captopril.

Orientador: Maria do Carmo Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T05:20:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_CristianeAparecidada_M.pdf: 2437144 bytes, checksum: 63196f11ed7768a6c3e232e446d45e21 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O tema central deste trabalho foi a preparação, a caracterização morfológica e a avaliação das propriedades físicas de híbridos de acetato de celulose e polissiloxanos utilizando o processo sol-gel. Inicialmente, foram sintetizadas unidades funcionais a partir da reação dos monômeros orgânicos pentaeritritoltriacrilato (PETA) ou trisisocianurato (TI) com aminopropiltrietoxissilano (APTS). Estas unidades foram utilizadas como agentes modificadores das cadeias de acetato de celulose (AC). Os híbridos foram preparados através de reações de hidrólise e condensação das unidades funcionais na presença do acetato de celulose. A caracterização morfológica dos híbridos foi feita utilizando microscopias eletrônicas de varredura e de transmissão. As propriedades físicas foram avaliadas por termogravimetria, calorimetria diferencial de varredura e análise dinâmico-mecânica. Os principais resultados obtidos são os seguintes: (i) as análises dos espectros de infravermelho permitiram acompanhar as reações de formação das unidades funcionais APTS-PETA e APTS-TI; (ii) os filmes híbridos apresentaram estabilidade térmica comparável ao acetato de celulose, segundo análises efetuadas por termogravimetria; (iii) a análise por espectroscopia de energia dispersiva acoplada à microscopia eletrônica de varredura confirmou a distribuição uniforme de silício em todos os filmes híbridos obtidos; (iv) a morfologia desses híbridos foi caracterizada por nanodomínios formados pela condensação das unidades funcionais, ricos em siloxano, dispersos na matriz de acetato de celulose; (v) a distribuição desses nanodomínios ricos em polissiloxanos na matriz de AC explica a complexidade do comportamento dinâmico-mecânico desses híbridos e (vi) o efeito da reticulação das cadeias de AC promoveu a estabilização no módulo de armazenamento com o aumento de temperatura. Concluindo, a modificação do acetato de celulose com polissiloxanos, a partir da técnica sol-gel, permitiu obter materias híbridos com características interessantes que permitem estender o uso deste polímero em aplicações que requerem menor caráter hidrofílico. / Abstract: The main purpose of this work was to prepare, to morphologically characterize and to evaluate the physical properties of cellulose acetate and polysiloxane hybrids, by using the sol-gel process. Initially, functional units were obtained from the reaction between pentaerytritoltriacrylate (PETA) or tris-isocianurate (TI) and aminopropyltriethoxysilane (APTS). These units were used as an inorganic network precursor for the modification of the cellulose acetate (CA) chains. The CA-modified hybrids were prepared via both hydrolysis and condensation reactions of the functional units in the presence of cellulose acetate. The morphology of the hybrids was investigated by transmission and scanning electron microscopies. The physical properties were evaluated by thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry and dynamic mechanical analysis. The main results were as follows: (i) infrared spectroscopy analysis confirmed the reaction formation of the APTS-PETA or APTS-TI functional units; (ii) the hybrid films showed thermal stability similar to pure CA; (iii) energy dispersive spectroscopic analysis in the scanning electron microscope confirmed the uniform dispersion of Si in the hybrid films; (iv) the morphology of theses hybrids was characterized by inorganic nanodomains dispersed in the CA matrix; (v) the polydispersion of these inorganic nanodomains explained the complex dynamic mechanical behavior of these hybrids and (vi) the crosslinking effect of the CA chains promoted storage module stabilization with the temperature increase. The modification of the cellulose acetate with polysiloxanes, via sol-gel process, resulted in hybrid materials with interesting characteristics that suggested the use of this polymer in applications that require lower hydrophilic properties. / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: Maria do Carmo Gonçalves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T19:32:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brandao_LarissaReis_D.pdf: 4901816 bytes, checksum: e2662ff13e1db4f6ba5a090882ebef83 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foram preparados compósitos de acetato de celulose e polissiloxano, usando 3-isocianatopropiltrietoxissilano como agente de acoplamento em dois solventes distintos: tetrahidrofurano e N,N-dimetilformamida. A estrutura, os comportamentos térmico e dinâmico-mecânico, e a morfologia dos compósitos obtidos foram investigados. Inicialmente, o acetato de celulose foi modificado com o agente de acoplamento, por meio da reação entre os grupos hidroxila presentes na cadeia do acetato de celulose e os grupos isocianato presentes no agente de acoplamento. Os compósitos de acetato de celulose/polissiloxano foram então preparados usando duas etapas: (1) hidrólise seguida pela reação de condensação do acetato de celulose modificado na presença de água e (2) reação de condensação do acetato de celulose modificado na presença de polidimetilssiloxano com terminações silanol. Os compósitos, preparados em ambos solventes, apresentaram separação de fases que foi confirmada pela presença de micro e nanodomínios de siloxano dispersos na matriz de acetato de celulose, com boa adesão interfacial entre as fases. Os resultados demonstraram, para os compósitos preparados em tetrahidrofurano, que a incorporação da fase polissiloxano na matriz de acetato de celulose causou uma diminuição na temperatura de transição vítrea, módulo de armazenamento e dureza e um aumento do caráter hidrofóbico da superfície do acetato de celulose. Por outro lado, para os compósitos em N,N-dimetilformamida, a incorporação da fase polissiloxano causou um aumento na temperatura de transição vítrea, módulo de armazenamento e caráter hidrofóbico. Os compósitos apresentaram estabilidade térmica similar ao acetato de celulose puro, para os compósitos preparados em ambos os solventes. Foram preparados também nanocompósitos de acetato de celulose/nanocristais de celulose, pelo método casting, usando 3-isocianatopropiltrietoxissilano como agente de acoplamento. Os nanocristais de celulose foram obtidos a partir da hidrólise ácida com ácido clorídrico de fibras de algodão. Os nanocristais apresentaram formato de agulha. Os nanocompósitos preparados foram avaliados quanto às suas características estruturais, térmicas, dinâmico-mecânicas e morfológicas. Os nanocompósitos de acetato de celulose/nanocristais de celulose apresentaram uma diminuição na Tg e um aumento no módulo de armazenamento e no caráter hidrofóbico da superfície do acetato de celulose. Por outro lado, o nanocompósito de acetato de celulose modificado/nanocristais de celulose apresentou diminuição do caráter hidrofóbico quando comparado com o compósito acetato de celulose/polissilsesquioxano. Não foi observada variação na estabilidade térmica. Análises de microscopia eletrônica confirmaram a boa dispersão dos nanocristais de celulose na matriz de acetato de celulose, o que foi também confirmada pela transparência dos filmes obtidos. A metodologia proposta é, portanto, conveniente para a preparação de compósitos de acetato de celulose/polissiloxano, bem como nanocompósitos contendo nanocristais de celulose, o que permite obter materiais com propriedades úteis / Abstract: In this work, cellulose acetate and polisiloxane composites were prepared from 3-isocianatepropiltrietoxisilane as a coupling agent in two different solvents: tetrahidrofurane and N,N-dimethilformamide. The structure, thermal and dynamic-mechanical behavior, and morphology of the obtained composites were investigated. Initially, the cellulose acetate was modified with the coupling agent, by means of a reaction between the hydroxyl groups present in the cellulose acetate chain and the isocianate groups present in the coupling agent. The cellulose acetate/polisiloxane composites were prepared using two steps: (1) hydrolysis followed by condensation reaction of the cellulose acetate modified in the presence of water and (2) condensation reaction of the cellulose acetate modified in the presence of the polidimethilsiloxane with silanol endings. The composites prepared in both solvents presented phase separation which was confirmed by siloxane micro and nanodomains dispersed in the matrix of the cellulose acetate with good interfacial adhesion between the phases. The results demonstrated that for the composites prepared in THF, the incorporation of the polisiloxane phase in the cellulose acetate matrix caused a decreasing in the vitreous transition, storage and hardness moduli and an increasing of the hydrophobic character of the surface of the cellulose acetate. On the other hand, for the composites in DMF, the incorporation of the polisiloxane phase caused an increase in the vitreous transition, storage modulus and hydrophobic character. The composites presented thermal stability similar to the pure cellulose acetate for the composites prepared in both solvents. Nanocomposites of cellulose acetate/cellulose nanocrystals were also prepared of by the casting method using 3-isocianatepropiltrietoxisilane as a coupling agent. The cellulose nanocrystals were obtained from an acidic hydrolysis of cotton fibers. The nanocomposites prepared were investigated according to their structural, thermal, dynamic-mechanical and morphological characteristics. The nanocomposites of cellulose acetate/cellulose nanocrystals presented a decrease in the Tg and an increase in the storage modulus in relation to the CA matrix, but it was not observed a variation in the thermal stability. Microscopic analysis confirmed the good dispersion of the cellulose nanocrystals in the cellulose acetate matrix, which it was also confirmed by the transparency of the obtained films. Therefore, the proposed methodology is convenient for the preparation of the cellulose acetates/polisiloxane as well as nanocomposites containing cellulose nanocrystals, which allows to obtain materials with useful properties / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

Orientador: Edison Bittencourt / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T07:04:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silveira_JoaoViniciosWirbitzkida_D.pdf: 3154844 bytes, checksum: 064bd0e9ae7640e3a64b1773bfa6cbe2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A técnica de eletrofiação tem sido foco de muitas pesquisas na última década. O uso do acetato de celulose na produção de fibras nas escalas micro e nanométrica provou ser adequado, uma vez que é possível produzir fibras continuamente com diâmetros extremamente pequenos. Neste trabalho, as fibras de acetato de celulose foram produzidas pela técnica de eletrofiação com distribuição de tamanho de diâmetros inferiores a 1 ?m. Foram empregados dois diferentes sistemas de solventes baseados em uma mistura de acetona/água e acetona/N,N-dimetil-acetamida. Para criar diferentes funcionalidades para essas fibras, compostos naturais - lignina organosolv (Alcell) e óleo essencial de citronela - foram incorporados ao acetato de celulose. Para a caracterização das soluções foram empregadas medições de viscosidade, condutividade elétrica e tensão superficial. As fibras foram visualizadas com o auxílio das microscopias eletrônicas de varredura (MEV) e de transmissão (MET). Os ensaios físicos e mecânicos avaliados se concentram na medição do ângulo de contato com a água (WCA) e o uso de ensaio de tração mecânica. As análises térmicas dos materiais foram realizadas empregando-se calorimetria diferencial exploratória (DSC) e análise termogravimétrica (TG). As matérias-primas foram analisadas com intuito de justificar os comportamentos observados nas fibras. A estrutura química da lignina foi estudada: distribuição de massa molar, quantidade de grupos fenólicos e o teor de umidade. O óleo essencial de citronela foi identificado pela de cromatografia gasosa (CG). O primeiro esforço foi a produção de fibras baseadas em acetato de celulose e lignina. A inserção de lignina no acetato de celulose atuou como uma gente plastificante, devido às elevadas compatibilidades química e estrutural. O uso de lignina organosolv aumentou a hidrofobicidade das fibras, mantendo-se as propriedades mecânicas similares às das fibras de acetato de celulose puras. Além disso, a presença de grupos fenólicos na superfície da fibra pode aumentar a compatibilidade entre as fibras e uma matriz polimérica hidrofóbica, como a resina fenol-formaldeído. As fibras também foram submetidas a um processo de regeneração para a remoção dos grupos acetil da estrutura de celulose. A metodologia mais adequada foi a reação com a fase vapor do hidróxido de amônio. Isso promoveu a produção de uma estrutura baseada em celulose e lignina. Um segundo estudo analisou a incorporação do óleo essencial de citronela (Cymbopogon nardus) nas fibras de acetato de celulose. O processo de obtenção das fibras foi estudado e as fibras foram analisadas de acordo com a presença de óleo nas estruturas e as alterações físicas causadas pela presença de óleo no sistema hidrofóbico-hidrofóbico. Este produto pode ser empregado em embalagens ativas, repelentes de insetos e aplicações médicas (scaffolds, curativos, etc.) ou combinado com diferentes compostos ou outro óleo essencial / Abstract: The electrospinning technique has been focus of many researches in the last decade. The use of cellulose acetate in the production of fibers at micro and nanoscales proved to be adequate, once it is possible to produce continuously fibers with extremely small diameters. Cellulose acetate fibers were produced by electrospinning technique with diameter size distribution below 1 ?m. There were employed two different solvent systems based on a mixture of acetone/water and acetone/N,N-dimethylacetamide. In order to create different functionalities to those fibers, natural compounds - lignin and citronella essential oil - were incorporated to the polymer. The solutions were characterized to measure the properties of viscosity, electrical conductivity, and surface tension. The fibers were visualized by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Physical and mechanical analysis were led to measure the water contact angle (WCA) and the mechanical tensile strength test. Thermal analysis by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TG) were also employed. The raw materials were also submitted to analysis in order to help to understand the behavior of the fibers. Chemical structure of the lignin was studied: molar mass distribution, phenolic groups composition, and humidity. Gas chromatography (GC) was utilized to identify citronella essential oil composition. The first effort was the production of a bi-component fiber based on cellulose acetate and lignin. The insertion of lignin into the cellulose acetate acted as a plasticizer agent, due to their high chemical and structural compatibilities. The use of organosolv lignin, a residue from a biorefinery facility, increased the hydrophobicity of the fibers and maintained the similar mechanical properties compared to the pure cellulose acetate nanofibers. Also, the presence of phenolic groups on the fiber surface can increase the compatibility between fibers and an hydrophobic polymeric matrix such as phenol-formaldehyde resin. The fibers were submitted to a regeneration process to remove the acetyl groups from the cellulose structure. The adequate methodology was the ammonium hydroxide vapor phase reaction. It allowed the production of a structure based on cellulose and lignin. The second study analyzed the incorporation of citronella essential oil (Cymbopogon nardus) into the cellulose acetate electrospun fibers. The process to obtain the fibers was studied and the fibers were analyzed according to the presence of oil in the structures and the physical changes promoted by the presence of the oil in the hydrophobic-hydrophobic system. This product can be employed in active packaging, insect repellency and medical applications (scaffolds, bandages, etc.) by itself or on combination with different compounds or other essential oil / Doutorado / Engenharia Química / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria do Carmo Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_LilianeSamaraFerreira_M.pdf: 4562587 bytes, checksum: 0ee5828360fc15cbd08b98c4070e5bd3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Nesse trabalho, nanocristais de celulose (CNC) foram obtidos por hidrólise de fibras de algodão, utilizando-se três diferentes ácidos: ácido sulfúrico, clorídrico e fosfórico. Micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e transmissão (TEM) confirmaram que as condições de hidrólise empregadas foram adequadas para isolar seus nanocristais. No entanto, foi também possível observar a presença de uma pequena fração de fibras não totalmente hidrolisadas em todas as amostras analisadas. Imagens de microscopia óptica por luz polarizada (PLM) revelaram que o processo de secagem por liofilização dos CNC conduz à formação de aglomerados com dimensões micrométricas. Modificações químicas nas superfícies dos CNC, empregando-se ácido acético e cloreto de hexanoíla, foram conduzidas com o objetivo de diminuir o seu caráter hidrofílico. As modificações foram confirmadas por espectroscopia na região do infravermelho e por imagens de PLM das suspensões dos CNC. Compósitos de acetato de celulose (CA), reforçados com CNC, foram preparados por extrusão, utilizando-se dois procedimentos para a incorporação da carga na matriz: mistura direta e masterbatch, sendo esse último conduzido na tentativa de evitar a etapa de liofilização, onde ocorre a formação de aglomerados de nanocristais. Ensaios mecânicos mostraram que não houve aumento significativo nas propriedades mecânicas para os compósitos preparados por mistura direta. Entretanto, compósitos preparados por masterbatch apresentaram aumento no módulo de Young em torno de 5% e 14%, para composições contendo 10 e 15 % nanocristais em massa, respectivamente. Esses resultados evidenciam a importância das condições de hidrólise para obtenção das nanopartículas, como também da escolha do método de preparação do compósito de forma a promover a menor formação de aglomerados e melhor dispersão da carga na matriz / Abstract: In this work, cotton fiber cellulose nanocrystals (CNC) were obtained by acid hydrolysis using three different acids: sulfuric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid. Scanning (SEM) and transmission (TEM) electron micrographs confirmed that the acid hydrolysis conditions used were efficient to isolate their nanocrystals. However, in all samples analyzed, it was possible to observe the presence of some partially hydrolyzed fibers. Polarized Light Microscopy (PLM) showed that the freeze-drying process led to the formation of small CNC agglomerates with micron dimensions. CNC surface functionalization was carried out with the purpose of reducing the hydrophilic character, by using acetic acid and hexanoyl chloride. Chemical modifications at the surface were confirmed by infrared spectroscopy and the hydrophilic character decrease was confirmed by PLM images of the functionalized CNC. Cellulose acetate composites, reinforced with CNC, were obtained by melt extrusion using two techniques for the introduction of reinforcing agent: direct mixing and masterbatch. The latter were carried out prevent CNC agglomeration formation due to the freeze-drying process. Mechanical tests showed that there was no significant increase in of the composites prepared by direct mixing mechanical properties. However, composites prepared from masterbatch showed a 5% and 14% increase in Young's modulus for 10 and 15 wt% CNC content, respectively. These results show the importance of the hydrolysis conditions on the nanoparticle synthesis, as well as the choice of an appropriate reinforcing agent load method so as to avoid agglomeration and increase load dispersion in the matrix / Mestrado / Mestra em Química

Im 20. Jahrhundert haben sich Kunststoffe zu einem unverzichtbaren Material für eine moderne Gesellschaft entwickelt. Durch ihre vielfältigen Eigenschaften sind sie in jeden erdenklichen Einsatzbereich vorgedrungen und zu einem Teil der Menschheitsgeschichte geworden. Museen und andere Institutionen haben sich zur Aufgabe gemacht, diese Geschichte zu bewahren, zu erforschen und zu zeigen. Sie werden jedoch vor die Herausforderung gestellt, dass Kunststoffe in ihren Sammlungen im Vergleich mit Materialien wie Stein, Holz oder Metall deutlich schneller altern. Oft ist noch nicht viel über die Alterungsprozesse bekannt und es fehlt daher häufig an konkreten Handlungsanweisungen, um Objekte aus Kunststoff langfristig bewahren zu können. An dieser Stelle setzt die vorliegende Dissertation an. Diese befasst sich mit den Auswirkungen äußerer Einflüsse auf die Degradation eines der ersten und bekanntesten Kunststoffe und erarbeitet Empfehlungen zu dessen langfristiger Bewahrung. Gegenstand der Untersuchungen und Analysen ist der Kunststoff Celluloseacetat der Gläsernen Figuren des Deutschen Hygiene-Museums Dresden. Die Gläsernen Figuren sind dreidimensionale und lebensgroße Modelle des menschlichen und einiger tierischer Körper und haben sich im 20. Jahrhundert zu Ikonen ihrer Zeit entwickelt. Das transparente Celluloseacetat hat die Entwicklung dieser Objekte erst möglich gemacht und trägt maßgeblich zu deren Erscheinung und Erfolg bei. Celluloseacetat schrumpft jedoch mit zunehmendem Alter, wird brüchig, verfärbt sich und sondert Essigsäure ab. Darunter leiden das Erscheinungsbild sowie andere Materialien der Gläsernen Figuren. Durch intensive Begutachtungen sowie Messungen an diversen Gläsernen Figuren kann ein Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit auf die Degradation des Celluloseacetats bewiesen werden. Daher werden Modellversuche mit originalem Celluloseacetat durchgeführt und eine umfangreiche Analytik an diesem vorgenommen. Zur Analyse des Additivgehaltes wird eigens eine Ultraschallextraktionsmethode entwickelt. Die Ergebnisse zeigen einen sehr großen Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit auf das Celluloseacetat. Sowohl der Substitutionsgrad, Polymerisationsgrad als auch der Additivgehalt werden von einer höheren relativen Luftfeuchtigkeit negativ beeinflusst. Diese trägt des Weiteren zur Entstehung von Essigsäure bei. Der alleinige Einfluss der Essigsäure auf die Degradation des Celluloseacetats wird ebenfalls analysiert. Dieser ist geringer als angenommen und kommt vermutlich erst durch die Kombination mit der relativen Luftfeuchtigkeit zum Tragen. Aus den Ergebnissen werden Zusammenhänge sowie ein wahrscheinlicher Alterungsmechanismus abgeleitet. Ergänzt um eine theoretische Betrachtung, werden konkrete Empfehlungen zur langfristigen Erhaltung des Celluloseacetats und somit der Gläsernen Figuren ausgesprochen. Es wird eine Temperatur von 15 °C sowie eine relative Luftfeuchtigkeit von 30 % empfohlen. Dadurch können Additivmigration, Essigsäurefreisetzung und Depolymerisation signifikant reduziert und Auswirkungen auf andere Materialien vermieden werden. Die konkreten Empfehlungen werden dem Deutschen Hygiene-Museum Dresden als Teil eines Konzeptes zur präventiven Konservierung vorgeschlagen.:Inhaltsverzeichnis Kurzfassung Abstract Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung und Zielstellung 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Polymere 2.1.1 Begriffe und Nomenklatur 2.1.2 Klassifizierung 2.1.3 Additive 2.1.4 Alterung 2.2 Celluloseacetat 2.2.1 Geschichte, Herstellung und Verwendung 2.2.2 Degradation und Konservierung 2.2.3 Künstliche Alterung 2.2.4 Analytik 2.3 Gläserne Figuren 2.3.1 Gläserner Mann 1935 2.3.2 Gläserne Frau 1935 2.3.3 Gläserner Mann 1962 2.3.4 Gläserne Kuh 1983 3 Materialien 3.1 Celluloseacetat und Celluloseacetatbutyrat 3.2 Chemikalien 4 Methoden 4.1 Charakterisierung von Celluloseacetat und Celluloseacetatbutyrat 4.2 Entwicklung einer Ultraschallextraktionsmethode für Additive 4.3 Bestimmung von Degradationsprodukten 4.3.1 Qualifizierung austretender Flüssigkeiten aus dem Celluloseacetat 4.3.1.1 Wassernachweis mit Cobaltchloridpapier 4.3.1.2 Bestimmung des pH-Wertes mit pH-Papier 4.3.1.3 Qualitative Bestimmung durch GCMS 4.3.2 Messung der Essigsäurekonzentration in der Luft 4.4 Künstliche Alterung von Celluloseacetat 4.4.1 Variation der relativen Luftfeuchtigkeit 4.4.2 Variation der Essigsäurekonzentration in der Luft 4.5 Charakterisierung von künstlich gealtertem Celluloseacetat 4.5.1 Bestimmung des Farbabstandes und des Helligkeitsunterschiedes 4.5.2 Bestimmung der Masse 4.5.3 Bestimmung des Additivgehaltes 4.5.3.1 Extraktion der Additive 4.5.3.2 Quantifizierung der Additive 4.5.3.3 GCMS Parameter 4.5.4 Bestimmung des Substitutionsgrades 4.5.4.1 Derivatisierung von Celluloseacetat 4.5.4.2 GCMS-Bestimmung des Substitutionsgrades 4.5.5 Bestimmung des Polymerisationsgrades 4.6 Analyse des Originalmaterials ausgewählter Gläserner Figuren 5 Ergebnisse und Diskussion 5.1 Charakterisierung von Celluloseacetat und Celluloseacetatbutyrat 5.2 Ultraschallextraktion von Additiven 5.3 Bestimmung von Degradationsprodukten 5.3.1 Beobachtungen 5.3.2 Austretende Flüssigkeit 5.3.3 Essigsäurekonzentration 5.4 Charakterisierung von künstlich gealtertem Celluloseacetat 5.4.1 Optische Veränderungen 5.4.2 Farbabstand und Helligkeitsunterschied 5.4.3 Masse 5.4.4 Additivgehalt 5.4.5 Substitutionsgrad 5.4.6 Polymerisationsgrad 5.5 Analyse des Originalmaterials ausgewählter Gläserner Figuren 5.6 Schlussfolgerungen zur Degradation und zum Alterungsmechanismus 5.7 Praktische Anwendung der erzielten Ergebnisse 6 Zusammenfassung und Ausblick Danksagungen Institutionen Publikationen Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Literaturverzeichnis Eigenständigkeitserklärung

In this project, an additive manufacturing technique called Direct Ink Writing has been used to 3D print structures from polymer solutions containing cellulose acetate. Cellulose acetate is a synthetic compound derived from plants. The intended application involves protein separation filters for medical purposes. The printing has been performed in a lab environment with focus on high resolution, with less than 10 micrometers in fibre size. Glass capillaries with an inner diameter of 3-10 micrometers were used as nozzles. Three-dimensional structures with a height of 100 micrometers and a fibre thickness of 2 micrometers were made. The results indicates that cellulose acetate is a promising polymer for Direct Ink Writing in high resolution. Improvements are needed in the ink design and/or the technical construction of the printer to avoid clogging of the nozzle.

Thermoplastic blends of several biodegradable polymers with lignin (L) and lignin esters were prepared by solvent casting and melt processing. Among the biodegradable thermoplastics were cellulose acetate butyrate (CAB), poly-hydroxybutyrate (PHB), poly-hydroxybutyrate-co-valerate (PHBV), and a starch-caprolactone blend (SCL). Lignin esters included acetate (LA), butyrate (LB), hexanoate (LH), and laurate (LL). Blend characteristics were analyzed in terms of thermal and mechanical properties. The results indicate widely different levels of interaction between two polymer constituents. Melt blended samples of CAB/LA and CAB/LB were compatible on a 15-30 nm scale when probed by dynamic mechanical thermal analysis, and the glass transition temperatures of the blends followed Fox equation, whereas those of CAB/LH and CAB/LL showed distinct broad transitions on the same scale. Melt blending produced well dispersed phases whereas large phase separation evolved out of solvent castings. Crystallinity and melting points of PHB and PHBV were affected by the incorporation of lignin component, revealing some interaction between the blend constituents. Blends of SCL with L and LB revealed significant effect on crystallinity and melting temperatures of poly-caprolactone component, revealing polymer-polymer interaction between SCL and lignin components. An increased degree of crystallinity was observed in the case of higher-Tg L compared to lower Tg LB. Improvememt in modulus (and in some cases strength also) was observed in almost all blends types due to the glassy reinforcing behavior of lignin. / Master of Science