Um dos sistemas de proteção de substratos metálicos mais comumente empregado na indústria é o de tintas. Os fatores favoráveis à utilização das tintas em pó incluem a não utilização de solventes, facilidades de processamento/aplicação e possibilidade de reaproveitamento do material que não aderiu na superfície da peça. As características térmicas, mecânicas e químicas da tinta são influenciadas principalmente pelo tipo de resina utilizada. As tintas em pó híbridas (epóxi/poliéster) visam conciliar a característica de resistência ao intemperismo e ação dos raios UV com as características de resistência química e mecânica. Nas tintas em pó podem ser adicionados nanocargas que tem por finalidade melhorar as propriedades térmicas, mecânicas e químicas dos revestimentos. Outra característica das nanocargas é o baixo custo financeiro, decorrente da utilização de uma menor quantidade de carga, com elevado nível de desempenho. Dentre as nanocargas utilizadas, pode-se citar a mica muscovita e a montmorilonita 30B (MMT 30B) que, quando incorporadas às tintas, mesmo em baixas concentrações, apresentam propriedades de barreira superiores que às cargas convencionais. Este trabalho tem por objetivo desenvolver e caracterizar uma tinta em pó híbrida contendo diferentes teores de mica muscovita e MMT 30B. Os argilominerais foram incorporados numa formulação padrão de tinta em pó híbrida nas proporções de 2, 4 e 6% (m/m), separadamente. Antes da aplicação da tinta, os substratos metálicos foram submetidos a um pré-tratamento de fosfatização com fosfato de zinco. Após isso, a tinta em pó foi aplicada em painéis com dimensões de 70 x 120 x 0,65 mm de aço carbono AISI 1010 através de pulverização eletrostática. Os argilominerais, a tinta em pó e o revestimento foram analisados empregando diferentes técnicas de caracterização, tais como análise granulométrica, análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEVFEG). O efeito da incorporação dos argilominerais nas propriedades físicas e de proteção à corrosão das tintas foi avaliado com ensaios de medida de brilho, aderência, flexibilidade, resistência ao impacto, impedância eletroquímica (EIE), exposição à névoa salina (NS) e ensaio de chama. Para todas as tintas contendo argilominerais foi constatado o aumento da dureza superficial e a redução de brilho com o aumento do teor do argilomineral, sendo este efeito mais pronunciado com a adição de 6% (m/m) de MMT 30B. A aderência da tinta ao substrato não foi alterada pela presença dos argilominerais. As tintas contendo mica muscovita apresentaram melhores resultados nos ensaios de resistência ao impacto e de flexibilidade quando comparados as tintas contendo MMT 30B, nas concentrações testadas. A amostra TH/6/MICA apresentou melhor resultado no ensaio de impedância eletroquímica em relação aos outros sistemas estudados. No ensaio de névoa salina todas as amostras apresentaram elevada proteção à corrosão. Não foram observados bolhas ou pontos de corrosão na superfície de nenhuma das amostras. Porém, no ensaio subsequente de migração subcutânea, a amostra TH/2/MMT 30B foi a que apresentou maior desplacamento. No ensaio de chama, as tintas com incorporação de mica muscovita apresentaram melhores resultados que as tintas com MMT 30B. Após a análise de todos os ensaios, conclui-se que a adição de mica muscovita na proporção de 4% resultou em uma tinta com melhores propriedades térmicas, mecânicas e químicas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-06-20T18:52:21Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Natanael Relosi.pdf: 12806476 bytes, checksum: ebcfd4e992e53e3683c5ce7a0245866c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-20T18:52:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Natanael Relosi.pdf: 12806476 bytes, checksum: ebcfd4e992e53e3683c5ce7a0245866c (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / One of metallic substrates protection systems most commonly used in the industry is the paint. Factors favorable to the use of powder coatings include non-use of solvents, processing facilities/application and the possibility of reuse of material that did not adhere to the surface of the pieces. The thermal, mechanical and chemical characteristics of the obtained paint are influenced principally by the type of resin used. Hybrid (epoxy/polyester) powder coatings aimed at reconciling the weathering resistance characteristic and action of UV rays with the chemical resistance and mechanical characteristics. In the powder coatings can be added nanofillers which aims to improve the thermal, mechanical and chemical coatings. Another feature of nanofillers is the low financial cost resulting from the use of a lesser amount of filler, with a high level of performance. Among the nanofiller used, it can be cited muscovite mica and montmorillonite 30B (MMT 30B) that, when incorporated into the coatings, even at low concentrations, have higher barrier properties than conventional fillers. This work aims to develop and characterize a hybrid powder coating containing different amounts of muscovite mica and MMT 30B. Clayminerals have been incorporated in a standard formulation hybrid powder coatings in proportions of 2, 4 and 6% (w/w). Before applying the coating, the metal substrates were subjected to a pretreatment phosphating with zinc phosphate. After this, the powder paint was applied to panels with dimensions 70 x 120 x 0.65 mm carbon steel AISI 1010 through electrostatic spraying. The clayminerals, the powder paint and coating were analyzed using various characterization techniques, such as particle size analysis, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy in Fourier transform (FTIR) and scanning electron microscopy for field emission (SEM-FEG). The effect of the incorporation of clayminerals in the physical properties and corrosion protection of coatings was evaluated with brightness measurement tests, adhesion, flexibility, impact resistance, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), exposure to fog saline (NS) and flame test. For all coatings containing clayminerals was found to increase the surface hardness of the coating and reduced gloss with increasing clay content, this being more pronounced effect with the addition of 6% (w/w) of MMT 30B. The adhesion of the coating to the substrate was not altered by the presence of clayminerals. The coatings containing mica muscovite showed better results in impact resistance tests and flexibility when compared to coatings containing MMT 30B. The sample TH/6/MICA showed better results in the electrochemical impedance test in relation to other systems studied. In the salt spray test all samples showed high corrosion protection. There were no blistering or corrosion spots on the surface of any of the samples. However, in the subsequent test of subcutaneous migration, the sample TH/2/MMT 30B showed the greatest peeling. In the flame test, coatings with incorporation of muscovite mica showed better results than coatings with MMT 30B. After analyzing all the tests, it is concluded that the addition of muscovite mica in the proportion of 4% resulted in an paint with improved thermal, mechanical and chemical properties.

Resumo: Neste trabalho são analisados perfis de solo das formações Rio Claro e Piraçununga, na região dos municípios homônimos, com relação às características morfológicas, granulométricas e mineralógicas, com vistas ao entendimento de sua evolução. A partir destas informações e aplicando a técnica de pedoestratigrafia, foi possível estabelecer a ocorrência de uma Unidade Pedoestratigráfica, soterrada por arenitos fluviais das formações estudadas. Os principais minerais encontrados nos perfis de solo são quartzo e caulinita, secundariamente gibsita, clorita, óxidos e hidróxidos de ferro e traços de feldspatos. Ocorrem, ainda, argilominerais interestratificados: nos solos da Formação Rio Claro, encontrou-se caulinita/esmectita e montmorilonita/sepiolita; nos solos da Formação Piraçununga, montmorilonita/vermiculita e caulinita/haloisita. A presença de argilominerais estáveis e instáveis conjuntamente, bem como os índices ki e kr, evidenciam que estes solos ainda não atingiram o grau máximo de pedogênese, constituindo perfis relativamente jovens como os pertencentes às classes dos Cambissolos, Nitossolos e Neossolos; que recobrem antigos solos da Unidade Pedoestratigráfica identificada na base dos perfis. Sedimentos das formações Rio Claro e Piraçununga, amostrados nos perfis estudados, foram datados por termoluminescência, apresentando idades do Pleistoceno e do limite Pleistoceno/Holoceno. A mais antiga foi determinada em perfil da Formação Rio Claro, datando de 745000 AP, e a mais recente, em perfil da Formação Piraçununga, com 15000 AP, esta última em depósitos coluvionares sobrepostos. Os materiais que constituem os perfis modais foram datados entre 400000 AP e 145000 AP, em ambas unidades. / Abstract: Soil profiles of Rio Claro and Piraçununga formations are analyzed, in the vicinity of the cities of the same names, with respect to their morphologic, textural and mineralogical characteristics, looking for their pedological evolution. By applying the concepts of Pedostratigraphy, it was stablished one Pedostratigraphic Unit, buried by fluvial sandstones of both units. The main minerals found in soil profiles are quartz and kaolinite; secondary gibbsite, chlorite, iron oxides and hydroxides; and trace feldspar. There were also found interstratified clay minerals: kaolinite/smectite and montmorillonite/sepiolite in soil profiles of Rio Claro Formation; montmorillonite/vermiculite and kaolinite/halloysite in soil profiles of Piraçununga Formation. The occurrence of stable and unstable clay minerals together and the values of ki and kr, indicate that the studied soils have not achieved the maximum grade of pedogenetic development and may be compared to young soils like Inceptsols, Alfisols and Entisols, that overly an old soil of the Pedostratigraphic Unit at the base of the soil profiles. The sandstones of Rio Claro and Piraçununga formations were dated by the method of thermoluminescence, revealing ages of the Pleistocene and of the Pleistocene/Holocene boundary. The oldest age was determined for Rio Claro Formation (745000 AP) and the youngest for the Piraçununga Formation (15000 AP). The sediments of modal soil profiles of both formations range from 400000 AP to 145000 AP ages. / Orientador: Maria Rita Caetano Chang / Coorientador: Chang Hung Kiang / Banca: Paulo Milton Barbosa Landim / Banca: Jairo Roberto Jiménez Rueda / Banca: Wanderley Antonio Tremocoldi / Banca: Reinaldo Lorandi / Doutor

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2464360 bytes, checksum: fa88e0312e7247d0eb54bf44b7909955 (MD5) Previous issue date: 2012-11-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A group of interesting materials for the production of multifunctional solids are the natural phyllosilicates which can be modified through reactions in their interlayer region or surface, resulting in hybrid materials with improved properties. In this work, vermiculite (V), a natural phyllosilicate, was used as support after acid lixiviation in HNO3 in the concentrations of 0.3; 0.5 and 0.8 mol dm-3 for the synthesis of inorganic-organic hybrids by silylation reaction with the silylant agent 3-chloropropyltrimethoxysilane (Cl), reacting subsequently with imidazole molecule (Im). The solids were characterized by X-ray diffractometry, infrared spectroscopy, C, H, N and Cl elemental analysis, nitrogen adsorption/dessorption measurements, thermogravimetry, 29Si and 27Al solid state NMR and scanning electronic microscopy. For reaction in the lixiviated solids, the maximum quantity of anchored silane was 1.57, 2.42 and 2.30 mmol/g for V0,3-Cl, V0,5-Cl and V0,8-Cl, respectively. The solid V0,8-Cl-Im showed the highest number of anchored molecules of imidazole group resulting in 1.38 mmol/g of nitrogen. The modified solids were applied for the copper adsorption from aqueous solution, where the maximum retentions were 2.28, 1.99 and 2.38 mmol/g for V0,3-Cl-Im, V0,5-Cl-Im and V0,8-Cl-Im, respectively. The adsorptive processes were described by pseudo second order kinetic and the equilibrium data fitted to the Langmuir model. / Um grupo de materiais que despertam interesse para a produção de sólidos multifuncionais são os filossilicatos naturais que através de reações de modificação interlamelar ou na superfície resultam em materiais híbridos com propriedades melhoradas. Neste trabalho utilizou-se o filossilicato natural, vermiculita (V), como suporte após lixiviação ácida em HNO3 nas concentrações de 0,3; 0,5 e 0,8 mol dm-3 para a síntese de híbridos inorgânico orgânicos por reações de silanização com o agente sililante 3-cloropropiltrimetoxisilano (Cl), reagindo subseqüentemente com a molécula do imidazol (Im). Os sólidos foram caracterizados por difratometria de raios-X, espectroscopia na região do infravermelho, análise elementar de C, H, N e Cl, medidas de adsorção/dessorção de nitrogênio, termogravimetria, RMN no estado sólido de 29Si e 27Al e microscopia eletrônica de varredura. Nas reações com os sólidos ativados, a quantidade máxima do silano ancorado foi 1,57; 2,42 e 2,30 mmol g-1 para V0,3-Cl, V0,5-Cl e V0,8-Cl, respectivamente. O sólido V0,8-Cl-Im foi o que apresentou o maior número de moléculas ancoradas do grupo imidazol mostrando 1,38 mmol g-1 de nitrogênio. Os sólidos modificados foram aplicados na adsorção de íons Cu2+ em solução aquosa, em que as retenções máximas foram de 2,28; 1,99 e 2,38 mmol/g para os sólidos V0,3-Cl-Im, V0,5-Cl-Im e V0,8-Cl-Im, respectivamente. Os processos adsortivos seguiram a cinética de pseudo-segunda ordem e os dados de equilíbrio se ajustaram ao modelo de Langmuir.

Os derrames da Formação Serra Geral fazem parte de uma grande província ígnea continental situada no sul do Brasil e em parte do Uruguai, Paraguai e Argentina, são portanto muito bem conhecidos e estudados, no entanto as pesquisas geralmente são voltadas para os minerais primários da rocha, excluindo os argilominerais que são considerados como produtos de alteração. Este trabalho é um estudo voltado para a caracterização e entendimento dos argilominerais presentes em basaltos da Formação Serra Geral na região situada entre os municípios de Frederico Westphalen, Iraí, Caiçara, Ametista do Sul e Planalto. Os derrames da região foram contabilizados e estudados através de um levantamento em perfiís de estradas, onde um dos deles foi escolhido como estudo de caso por conter grandes quantidades de argilominerais, especialmente celadonita que é o principal foco de estudo deste trabalho. As técnicas utilizadas consistiram em análises petrográficas em microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de difratometria raios X (DRX), espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e espectrometria Mössbauer em argilominerais e celadonitas retiradas manualmente de vesículas. As análises químicas das rochas e dos minerais foram realizadas através das técnicas de fluorescência de Raios X e microssonda eletrônica, para análise de elementos maiores, e ICP-MS para elementos traços. Foi identificada uma correlação entre o litotipo pahoehoe de derrame e a presença da celadonita que ocorre em grandes proporções, preenchendo vesículas, fraturas e rodeando geodos. As análises químicas revelaram uma variação composicional da borda da vesícula para o centro e diferenças químicas entre as celadonitas encontradas dependendo do local de coleta, mesmo ocorrendo em um mesmo derrame. A caracterização microtextural das celadonitas e esmectitas revelaram padrões de precipitação em um sistema de equilíbrio com os minerais primários da rocha, sugerindo assim uma precipitação pós-magmática. / The flows of the Serra Geral Formation are part of a continental large igneous province located at southern of Brazil and part of Uruguay, Paraguay and Argentina, are well known and studied, however researches are generally directed to the primary rock minerals, excluding the clay minerals which are considered as products of alteration. This work is a study at the characterization and understanding of the clay minerals present in basalts of the Serra Geral Formation in the region located between the cities of Frederico Westphalen, Iraí, Caiçara, Ametista do Sul and Planalto. The flows of the region were counted and studied through road profiles lifting, where one of those was chosen as a study case because the large amounts of clay minerals, mainly celadonites, which is the focus of this study. The techniques used consisted of petrographic analyzes using optical and scanning electron microscopy (SEM), powder X - ray diffractometry (XRD), Fourier transform infrared spectrometry (FTIR) and Mössbauer spectrometry in clays manually removed from vesicles. The chemical analyzes of rocks and minerals were performed using X-Ray fluorescence and electron microprobe for verification of major elements and ICP-MS for trace elements. A correlation was identified between pahoehoe litotype and the celadonite presence, which occurs filling vesicles, fractures and surrounding geodes. The chemical analyzes shows a compositional variation at the border towards the center of the vesicle and chemical differences between the celadonites depending on the place of gathering, even occurring in the same effusion. The microtexural characterization of celadonites and smectites revealed precipitation patterns in a system of equilibrium with the rock primary minerals, thus suggesting port-magmatic precipitation.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Esta pesquisa foi realizada no talude continental da regiÃo de Camocim, a 80 km do continente. Seu objetivo principal foi caracterizar o testemunho SIS-134, coletado a uma profundidade de 1350 m, quanto a textura, cor, composiÃÃo quÃmica e mineralogia, na busca de auxiliar na classificaÃÃo dos sedimentos das zonas submersas. Os estudos foram baseados em referencial bibliogrÃfico e utilizadas metodologias de anÃlise geoquÃmica e caracterizaÃÃo dos argilominerais por tÃcnicas de DRX e fluorescÃncia de raios-X. A geologia do talude continental faz parte da margem passiva, tendo sua evoluÃÃo ocorrida no perÃodo de rifteamento da bacia oceÃnica, sendo modelado pela atuaÃÃo do tectonismo, das variaÃÃes do nÃvel mÃdio do mar, da deposiÃÃo fluvial, das marÃ, correntes oceÃnicas, ondas, entre outros. Houve predominÃncia de sedimentos lamosos em todas as seÃÃes analisadas, com teores variando de 75,3% a 90,8%, sendo o menor valor encontrado na base do testemunho, indicando que a Ãrea compÃe um ambiente de baixa energia onde se depositam somente os sedimentos de granulometria mais fina. Os argilominerais encontrados correspondem aos grupos da esmectita, caulinita e ilita. Os valores de ilita foram de 42,36% no topo, 51,32% no meio e 60,9% na base do testemunho, o que pode indicar que no passado houve uma maior influÃncia da aÃÃo fluvial na sedimentaÃÃo deste ambiente. A esmectita obteve nas seÃÃes topo, meio e base, teores de 12,06%, 1,09% e 4,9% respectivamente. A caulinita se apresentou no testemunho com teores de 45,58%, 47,59% e 34,2% respectivos a topo, meio e base. Na composiÃÃo quÃmica do testemunho, foi verificada a predominÃncia de CaO3, seguido de SiO3, Al2O3, e Fe2O3, que reforÃa a influÃncia da sedimentaÃÃo continental do talude. O teor de CaO3 se apresentou elevado em quase todo o testemunho, sendo os maiores valores encontrados nas seÃÃes topo e meio com 95,2% e os menores valores foram encontrados na base do testemunho com 40,5% e 57,1%. O teor de matÃria orgÃnica variou de 7,03% a 36,21%, que se justifica pela baixa energia e lenta deposiÃÃo do ambiente. Os resultados geraram uma maior base nos estudos sobre o mar profundo e sua dinÃmica / This research was conducted on the continental slope of Camocim region, 80 km from the mainland. Its main objective was to characterize the core SIS-134, collected at a depth of 1350 m, about the texture, color, chemical composition and mineralogy, in search of help to classify the sediments of submerged areas. The studies were based on literature references and used methodologies for geochemical analysis and characterization of clay by XRD and X-ray fluorescence techniques. The geology of the continental slope is part of the passive margin, and its evolution occurred during the rifting of the ocean basin, being modeled by the action of plate tectonics, the variations of the mean sea level, fluvial deposition, the tides, ocean currents, waves, among others. There was a predominance of muddy sediments in all sections analyzed, with levels ranging from 75.3% to 90.8%, the lowest value found in the bottom of the core, indicating that the area comprises a low energy environment where is deposited only sediment of finer grain size. The clay minerals found correspond to groups of smectite, kaolinite and illite. Values were 42.36% illite the top, in the middle 51.32% and 60.9% on the basis of the core, which may indicate that in the past there was a strong influence of a river environment. The smectite in the sections got the top, middle and base levels of 12.06%, 1.09% and 4.9% respectively. The kaolinite is presented in the core at levels of 45.58%, 47.59% and 34.2% respective to the top, middle and base. In the chemical composition of the core, there was a predominance of CaO3, followed by SiO3, Al2O3, Fe2O3, and that reinforces the influence of the continental slope sedimentation. The content CaO3 appeared high in almost all the testimony, and the highest values found in the top and middle sections with 95.2% and the lowest values were found at the base of the core with 40.5% and 57.1%. The organic matter content, which ranged from 7.03% to 36.21% is explained by the slow deposition and low energy environment. The results generated a higher based on studies of the deep sea and its dynamics

Departamento Nacional de ProduÃÃo Mineral / Na RegiÃo Metropolitana de Fortaleza vÃrias indÃstrias cerÃmicas, cujo principal produto à a fabricaÃÃo de tijolos, tem enfrentado grandes problemas devido à necessidade de reaproveitamento da massa cerÃmica, ou mesmo a perda da mesma apÃs a queima, por nÃo atender as especificaÃÃes do mercado. Isso decorre na maioria das vezes devido à proporÃÃo de mistura da matÃria-prima introduzida no processo ser inadequada, decorrente da falta de conhecimento de suas caracterÃsticas, acarretando no consumo adicional de energia elÃtrica, subutilizaÃÃo dos equipamentos e mÃo-de-obra e, consequentemente, aumento dos custos de produÃÃo. A caracterizaÃÃo tecnolÃgica das argilas utilizadas em algumas cerÃmicas da regiÃo pode fornecer subsÃdios para melhoria do processo utilizado nessas indÃstrias. A metodologia utilizada nesse trabalho envolveu a seleÃÃo de Ãreas de extraÃÃo para caracterizaÃÃo tecnolÃgica da argila e definiÃÃo de uma proporÃÃo de mistura adequada para fabricaÃÃo de tijolos, com base na matÃria-prima utilizada por cada indÃstria cerÃmica selecionada, alÃm de avaliar a qualidade do material argiloso para fabricaÃÃo de telhas. Paralelamente foram realizadas anÃlises de difraÃÃo/fluorescÃncia de raios X e microscopia eletrÃnica de varredura, onde foi possÃvel verificar uma predominÃncia de argilas caulinÃticas e ilÃticas nas argilas aluvionares da regiÃo, sendo tambÃm observadas associaÃÃes intestratificadas de caulinita e esmectita. Tais anÃlises tambÃm foram aplicadas com o propÃsito de identificar propriedades que pudessem interferir no processo cerÃmico. Com base nos resultados de caracterizaÃÃo tecnolÃgica foi identificado que somente uma amostra pode ser utilizada diretamente na fabricaÃÃo de telhas ou tijolos, sem a necessidade de mistura. Com relaÃÃo Ãs demais amostras, as proporÃÃes definidas para misturas de argilas se mostraram satisfatÃrias para fabricaÃÃo de produtos voltados para cerÃmica vermelha. / In the metropolitan area of Fortaleza various ceramic industries, whose main product is the manufacture of bricks, has been facing major problems due to the need to reuse the ceramic body, or even the loss of it after firing, for not meeting the specifications of the market. This occurs mostly due to the mixing ratio of the raw material introduced into the process is inadequate, due to the lack of knowledge of its characteristics, resulting in additional electricity consumption, under-utilization of equipment and skilled labor and hence increase in production costs. The technological characterization of clays used in some ceramics of the region can provide input for improvement of the process used in these industries. The methodology used in this work involved the selection of extraction areas for technological characterization of the clay and setting a ratio of adequate mixing for the manufacture of bricks, based on the raw material used by each selected ceramic industry, and to evaluate the quality of material for the manufacture of clay tiles. Parallel analyzes were performed X-ray diffraction and fluorescence and scanning electron microscopy, where we observed a predominance of kaolinite and ilÃticas clays in alluvial clays of the region, being also observed interstratified kaolinite and smectite associations. Such analysis was also applied in order to identify properties that could interfere with the ceramic process. Based on the results of technological characterization was identified that only one sample may be used directly in the manufacture of tiles or bricks, without the need for mixing. Among the remaining samples, the proportions set to mixtures of clays seem to be satisfactory for the manufacture of products for red ceramics.

Orientador: Ana Rita Morales / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:32:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_LucileneBetegade_D.pdf: 25147063 bytes, checksum: a98b5c9f475d3fb0e39af5793bb3acee (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Sete bentonitas foram avaliadas quanto ao potencial na obtenção de formas organofílicas, através da caracterização por difração de raios-X para avaliar os espaçamentos basais, pelo teste de inchamento, em água e em xileno, para avaliar o caráter a hidrofílico e organofóbico, por energia dispersiva de raios-X para identificar os elementos presentes, e da capacidade de troca de cátions pelo método de adsorção do azul de metileno. Somente uma não apresentou potencial para organofilização e foi descartada. As bentonitas que apresentaram potencial para serem organofilizadas, foram tratadas com um sal quaternário de amônio por troca de cátions em dispersão aquosa, metodologia convencionalmente usada, e intercalação em meio semi-sólido, como metodologia alternativa. Posteriormente, as bentonitas foram caracterizadas por difração de raios-X, para avaliar intercalação dos cátions orgânicos, pelo teste de inchamento, em água e em xileno, para avaliar o caráter organofílico e hidrofóbico adquirido, por energia dispersiva de raios-X para identificação dos elementos presentes. Adicionalmente, ambas bentonitas sódicas e organofilizadas, foram caracterizadas por análise termogravimétrica para avaliar a estabilidade térmica e o teor de cátions orgânicos incorporado, por microscopia eletrônica de varredura para avaliar a morfologia das partículas e por medida da área específica baseada na adsorção de nitrogênio. Todas as bentonitas adquiriram caráter organofílico. Foram preparados nanocompósitos com polipropileno e as bentonitas organofílicas obtidas. Após o processamento, foi feita uma caracterização por difração de raios-X e por microscopia eletrônica de transmissão para avaliar a dispersão das bentonitas organofílicas na matriz polimérica e o tipo de estrutura formada. Foram obtidos nanocompósitos com estruturas esfoliadas, parcialmente esfoliadas e intercaladas, e intercaladas. O estudo mostra uma grande potencialidade das bentonitas em estudo na obtenção de bentonitas organofílicas para nanocompósitos poliméricos, bem como a eficiência da metodologia de organofilização em meio semi-sólido. / Abstract: Seven bentonites were evaluated to verify the potential to obtain the organophilic clay. The characterization by X-ray diffraction to evaluate the basal spacings was made, as well as the characterization by swelling capacity test, in water and in xylene, to evaluate the hydrophilic and organophobic character, by X-ray dispersive energy to indentify the present elements, and by cations exchange capacity using the method of blue methylene adsorption. Only one bentonite didn't show potential to be organophilized and was rejected. The bentonites that showed potential to be organophilized, were treated with a quaternary ammonium salt by cation exchange in aqueous dispersion, the conventional methodology used, and by intercalation in semi-solid medium, as an alternative methodology. Subsequently, they were characterized by X-ray diffraction, to evaluate the intercalation of the organic cations, by the swelling capacity test, in water and in xylene, to evaluate the organophilic and hidrophobic acquired, by X-ray dispersive energy to identify the present elements. Furthermore, both sodium and organophilized bentonites were characterized by thermogravimetric analysis to evaluate the thermal stability and the tenor of organic cations incorporated, by scanning electronic microscopy to evaluate the morphology of the particles, and by measurement of specific area based on the adsorption of nitrogen. All bentonites acquired organophilic character. Nanocomposites with polypropylene as matrix and the organophilic bentonites obtained were prepared. After the processing, a characterization by X-ray diffraction and by transmission electronic microscopy to evaluate the dispersion of the organophilic bentonites in the polymeric matrix and the type of structure formed were made. Nanocomposites with exfoliated, or partially exfoliated and intercalated, and intercalated structures were obtained. The study shows a large potential of the bentonites in study in obtaining organophilic bentonites for polymeric nanocomposites, as well as the efficiency of the methodology of organophilization in semi-solid medium. / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Minerals and clay minerals in continental sedimentary successions are valuable tools for reconstructing past environmental conditions. Given the state of preservation of clays minerals, it is possible to identify how they were formed, providing clues about continental weathering conditions (inherited minerals) and geochemical conditions in the water column (neoformed or transformed). This study presents new mineralogical data from the Baskil section, a highly preserved middle Eocene succession in the Neo-Tethys (central Turkey). A gradual shift from a well-crystalline illite and chlorite interval (subsection I) to a detrital smectite dominant interval (subsection II) characterizes a change in source area from metamorphic to igneous rocks and changes from physical to chemical weathering conditions on land. This period coincides with the Middle Eocene Climatic Optimum (MECO), indicating a mineralogical signature of the event. Higher content of terrigenous input being deposited from 40.5 to 40 Ma caused a dilution effect of the carbonate materials as calcite and dolomite significantly decreases. Authigenic palygorskite showed an increasing trend from the middle to the uppermost portion of the section, indicating favorable conditions in the water column for its formation. We assume that conditions in the ocean circulation changed after 40 Ma, forming a stratified water column with warmer and saline conditions at greater depths, favoring palygorskite and possibly authigenic dolomite precipitation. The mineralogical evolution of the Baskil section reflects how sources and weathering regimes changed through time, and how these changes can be related to global (i.e. MECO) and/or local to regional processes. / Minerais e argilominerais em sucessões sedimentares são excelente ferramentas para a reconstrução de condições ambientais. Dado o estado de preservação dos argilominerais, é possível identificar como eles foram formados, fornecendo informação sobre as condições de intemperismo no continente e sobre condições geoquímicas na coluna d\'água. Este estudo apresenta novos dados mineralógicos da seção de Baskil, uma sucessão do Eoceno médio altamente preservada no Neo-Tethys (Turquia central). Uma mudança na assembléia mineralógica com maiores concentrações de ilita e clorita (subseção I) para um intervalo dominante de esmectita detrítica (subseção II) caracteriza uma mudança na área de fonte de rochas metamórficas para rochas ígneas e mudanças de condições de intemperismo físico para intemperismo químico. Este período coincide com o Ótimo Climático do Eoceno Médio (MECO), indicando uma assinatura mineralógica do evento. A paligorsquita autigênica teve um aumento na porção media e superior da seção, indicando condições favoráveis na coluna de água para a sua formação. Possívelmente as condições na circulação do oceano naquela região mudaram após 40 Ma, formando uma coluna de água estratificada com condições mais quentes e salinas em profundidades maiores, favorecendo precipitação de paligorsquita e dolomita. A evolução mineralógica da seção de Baskil reflete como as fontes e os regimes de intemperismo mudaram ao longo do tempo, e como essas mudanças podem estar relacionadas aos processos globais (e.g. MECO) e /ou a processos locais e regionais.

Abstract This thesis examines the Mid-Pliocene climatic extreme ca. three million years ago (Ma) which was the latest longtime warm period. It is an important topic because the climate back then was warmer compared with the present. The bipolar regions are studied because they represent the largest areas that control the global climate. This study is based on clay mineral research that may significantly improve our knowledge of the Mid-Pliocene climate when combined with other palaeoenvironmental data. The paleoclimatological objectives of this study were: 1) to investigate how clay minerals reflect the Mid-Pliocene Global Warmth event, 2) to study ice sheet development at high latitudes, especially in East-Antarctica, and the history of ice rafting and sea ice, especially in the Arctic Ocean. This thesis deals with the clay mineral distribution and compositional analysis of the Pliocene-aged marine sediment sequences provided by the Ocean Drilling Program (ODP). The first studied site, Site 1165, is located at the continental rise of Prydz Bay, East Antarctica, and the second studied site, Site 911, is located at the Yermak Plateau, north of Svalbard, in the Arctic Ocean. The Pliocene smectite clay minerals at Site 1165 were mainly derived from Antarctic continental sources and transported to the site primarly by bottom currents related to warm events during the last 5 Ma. The evidence obtained in this study shows that the East Antarctic ice sheet may have been a dynamic ice sheet during the past 5 Ma, especially during the Mid-Pliocene. The results from the Mid-Pliocene possibly suggest a general warming trend. Based on the composition of the heavy minerals and clay minerals, at Site 911, the Pliocene smectite clay minerals were mainly transported within sea ice by the Siberian branch of the Transpolar Drift. The results indicate a warming trend at approximately 3 Ma after which they indicate a shift back to glacial conditions. Based on this study, the Mid-Pliocene Global Warmth can be observed in both the Arctic and Antarctic regions.

La desquamation en plaque est une forme de dégradation de la pierre monumentale fréquemment observée. Cette morphologie spécifique résulte de l’initiation et la propagation d’une fissure subparallèle à la surface, qui subit diverses sollicitations en conditions naturelles d’exposition. L’objectif de cette recherche est de mieux comprendre ces mécanismes d’altération et d’appréhender les paramètres déterminants dans l’initiation de la fissuration au sein des pierres mises en œuvre. Une approche en mécanique de la rupture a ainsi été proposée. L’influence des minéraux argileux, mis en cause dans ce phénomène, est étudiée et discutée. Trois pierres ont été sélectionnées, une molasse, un grès et une kersantite, présentant de nombreux exemples de desquamation lorsqu’elles sont exposées. Leur comportement hydromécanique est caractérisé en tenant compte de leur anisotropie naturelle. Les propriétés élastiques, la résistance à la traction et la ténacité sont mesurées après saturation, pour plusieurs humidités relatives en phase d’humidification et de séchage, et après plusieurs cycles de variations d’humidité relative. Un couplage de mesure des dilatations et des vitesses d’ondes acoustiques a permis un suivi précis de l’endommagement au fil des cycles. L’influence des minéraux argileux dans les processus d’altération a pu être vérifiée. Ces phases ont été identifiées comme des facteurs essentiels de la dégradation, car elles constituent des plans de fragilité favorisant l’endommagement et la fissuration du matériau, et ce d’autant plus qu’elles se dilatent lors des sollicitations naturelles. / Flaking is a deterioration pattern widely observed on monumental stone heritage. This pattern is due to the initiation and propagation of a crack subparallel to the surface of the stone exposed to natural weathering. This research aims to better understand the alteration mechanisms and to determine the parameters involved in such crack initiation within monumental stones. A fracture mechanics approach is proposed and the influence of clay minerals on this detachment alteration is discussed. The research is carried out on three stones, a molasse, a sandstone and a kersantite, showing scaling effect when submitted to natural conditions. Their hydromechanical behaviour is studied with respect to their natural anisotropy. Elastic properties, tensile strength and toughness are measured after saturation, at various RH values during humidification and drying, and after several cycles. Wave propagation combined with dilatation measurements is used to follow damage during the RH variations cycles. The influence of clay minerals on alteration processes is verified. These phases are critical factors of stone degradation as they are weakness planes leading to damage and cracking, especially generated by their swelling.