<p>Bentonite clays and Fe-reducing bacteria have been independently identified as important geochemical agents possessing the ability to influence metal(loid) mobility in aqueous environments. In the context of metal(loid) immobilization, however, the interactions occurring between Fe-reducing bacteria and bentonite clays remain largely undescribed. This thesis examines the immobilization of Cu²⁺, Cd²⁺, and As⁵⁺ from aqueous solution by natural bentonite clays, and compares sorption to sterile bentonite clays with sorption in the presence of Fe-reducing bacteria. The research questions under investigation in this thesis are: 1) What are the influences of potentially metal-tolerant Fe-reducing bacteria on metal(loid) uptake by bentonite clay sorbents of varying smectite content and on the stability of bentonite clay-sorbed metal(loid)s?; and 2) Are there differences in the influence of Fe-reducing bacteria on Cd²⁺ and Cu²⁺ sorption to bentonite clays when As⁵⁺, a reducible, metabolically-available metalloid, is present in solution?</p> <p>While the influence of bacterial augmentation on Cu²⁺ sorption was negligible in these experiments, Cd²⁺ sorption was enhanced in the presence of Fe-reducing bacteria, and most profoundly, As displayed time-dependent desorption during the experimental timeframe in the presence of Fe-reducing bacteria. These results highlight the existence of potential limitations to the use of bentonite clay sorbents for metal(loid)-contaminated wastewater reclamation, identifying the microbially-vulnerable nature of metal(loid) sorption reactions. Abundant facets concerning clay-bacterial-metal(loid) interactions exist which require further characterization and experimentation to generate deeper understanding of the potential utility of, as well as limitations to, the use of clay mineral-based sorbents for the sequestration of toxic metal(loid)s from aqueous solution.</p> / Master of Science (MSc)

Yes / Carpet waste fibres have a higher volume to weight ratios and once discarded into landfills, these fibres occupy a larger volume than other materials of similar weight. This research evaluates the efficiency of two types of carpet waste fibre as sustainable soil reinforcing materials to improve the shear strength of clay. A series of consolidated undrained (CU) triaxial compression tests were carried out to study the shear strength of reinforced clays with 1%, to 5% carpet waste fibres. The results indicated that carpet waste fibres improve the effective shear stress ratio and deviator stress of the host soil significantly. Addition of 1%, 3% and 5% carpet fibres could improve the effective stress ratio of the unreinforced soil by 17.6%, 53.5% and 70.6%, respectively at an initial effective consolidation stress of 200 kPa. In this study, a nonlinear regression model was developed based on a modified form of the hyperbolic model to predict the relationship between effective shear stress ratio, deviator stress and axial strain of fibre-reinforced soil samples with various fibre contents when subjected to various initial effective consolidation stresses. The proposed model was validated using the published experimental data, with predictions using this model found to be in excellent agreement.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-11-05T22:28:11Z No. of bitstreams: 1 ROSEMARY RIBEIRO RAMOS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 1985..pdf: 46832957 bytes, checksum: 99eea8bc7664b29c95a76c9107593a6f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-05T22:28:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROSEMARY RIBEIRO RAMOS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 1985..pdf: 46832957 bytes, checksum: 99eea8bc7664b29c95a76c9107593a6f (MD5) Previous issue date: 1985-12-27 / CNPq / Este trabalho de laboratório procurou dar continuidade a uma serie de pesquisas que, com o decorrer do tempo,vem se desenvolvendo com as argilas esmectíticas de cores verde-clara, vermelha e do tipo sortida da localidade de Bravo,Distrito de Boa Vista, Município de Campina Grande, Paraíba, visando o estudo dos efeitos de tratamento de cura* cm algumas propriedades reológicas dessas argilas para uso como fluidos tixotrópicos na perfuração de poços de Petróleo. De início foram feitos os ensaios de caracterização mineralógica. Posteriormente foi feita uma analise das propriedades tecnológjcas verificadas através da determinação das viscosidades aparente e plástica e do volume do filtrado nas argilas em sua forma natural. Em seguida, foram observadas as propriedadesreologicas nas argilas tratadas com carbonato de sódio na proporção de 100meq por 100g de argila seca sem tratamento de cura. Os processos de tratamento de cura foram realizados com o auxílio de uma câmara úmida e autoclave , mantendo-se constante a concentração de carbonato de sódio e umidade relativa, e, variando-se a temperatura e o tempo. Em todas as condições estudadas foi verificado o efeito da diálise e o efeito da diálise com uso de COj. 0 uso da diálise, visa eliminar os compostos solúveis ou parcialmente solúveis de cálcio e magnésio, formados pela reação química de dupla trocapor ocasião de tratamento com o composto de sódio (montmorilonita (Mg ,Ca ,Na ,K ,11) + Na2C03 -> montmori 1 onita (Na) + MgCO^ + CaCO., + CO +llO0 + K? CO ) (|ne se pode dissolver na dispersão aquosa da argila, prejudicando as propriedades coloidais da montmorilonita , principalmente a viscosidade plástica. O uso do CO2 tem a finalidade de observar ate que ponto sua ação prejudica as propriedades reológicas das argilas em estudo. Foram determinados, igualmente, teores de carbonatos e bicarbonatos, existentes na suspensão a 6% de sólidos. Estes valores foram utilizados para explorar possíveis correlações com as viscosidades aparentes, plásticas e volume do filtrado, através da análise de regressões lineares simples e múltipla. Os resultados obtidos dos ensaios tecnológicos mostraram que as argilas de cores verde-clara, vermelha e do tipo sortida após tratamento conveniente, apresentaram excelentes propriedades reológicas, possibilitando, assim, o uso dessas argilas como agentes tixotrópicos em fluidos para a perfuração rotativa de poços de Petróleo. 0 efeito da diálise, por sua vez, tem grande influência na melhoria das propriedades reológicas para o tratamento das argilas sem processo de cura e, após o processo de cura em câmara úmida e autoclavagem ,onde as argilas são tratadas com solução de carbonato de sódio na proporção adequada após a autoclavagem; o uso do CO2 por sua vez, influencia bastante as propriedades reológicas, que por serem solúveis, mostram tendência de flocular o sistema e consequentemente prejudicar as propriedades reológicas. Com relação as correlações obtidas de validade Limitada, tendo em vista o reduzido numero de observações realiza das, foram obtidos coeficientes próximos de 1, mostrando que existe relação linear entre os teores de carbonatos, bicarbonatos e carbonatos mais bicarbonatos com as viscosidades aparentes e plásticas e volume do filtrado em algumas condições de cura. / This work of laboratory aims continue a series of research work, which has been developing, using the smectites clays light green, red and mixed couloured from Bravo, District of Boa Vista,Campina Grande, Paraîra, with purpose to study the effects of treatment of cure in some rheological properties of these clays, keeping in mind its applicability as tixotropic fluids for perfuration of oil well. Inicially, the analysis of the rheological properties was done investing from the determination of the apparent plastic viscosités and filtrate volume in the clays under it natural form. The rheological properties of the clays were observed by the treatment of sodium carbonate at the proportion of lOOmeq per 100g of dry clay without treatment of cure. The processes of cure treatment were done in a humid chamber and autoclave keeping the concentration of sodium carbonate and relative humidity constant and changing the temperature and time. The dialysis effect was investigated with the use of C02 at all conditions studied. The use of dialysis process has the purpose to eliminate either soluble compounds or parcially soluble of calcium and magnesium compounds or parcially soluble of calcium and magnesium compounds formed by double exchange chemical reaction by the • 2 + 2-1- + treatment with sodium compounds (montmorilonite, Mg ,Ca ,Na , K+, H30+)+ Na2C03 - montmorilonite (Na + ) + MgC03 + CC>2 compounds (montmorilonite, Mg ,Ca ,Na , K+, H30+)+ Na2C03 - montmorilonite (Na + ) + MgC03 + CC>2 + H20 + K2C03) that are able to be dissolved into clays aqueous dirpèrsion so this will spoil the colloid properties of the montmorilonite, mainly the plastic viscosité. The use of CC>2 has the objective to observe the maximun point that its action will damage rheological properties of the clays in this study. Carbonates and Bicarbonates existing in the 6% solids suspension were determined. These values were used to find correlation in filtrate volume and apparent and plastic viscosites by simple and multiple linear regression analysis. results obtained from technological tests showed that light green, red and mixed coloured clays, after the treatment, presented rheological properties adequated to be used in the perforation of oil wells. However, the effects,of dialysis has considerable influence in the improvement of the rheological properties to the treatment of the clays without the cure process and after the cure process in chamber and autoclave where the clay are treated with sodium carbonate to adequade to proportion after autoclave process.; The use of CC^,however , has considerable influence on the rheological properties, once it being soluble, presented the tendency to floculate the system and consequently to damage the rheological properties. With relation to correlations obtained showing to be of limited validity, even to the rcdused number of observations taken; so were obtained correlations coeficients approximately one taking that there exists linear relation between amounts of carbonates and carbonates plus bicarbonates with apparent and plastic viscosites and the filtrate volume in some of the cure conditions.

L’augmentation constante du dioxyde de carbone dans l’atmosphère est considérée comme étant la cause principale du réchauffement climatique actuel. La séquestration géologique du CO2 semble être une des meilleures solutions envisageable pour réduire les rejets des gaz à effet de serre (dont le CO2) dans l’atmosphère, seulement si l’intégrité de la couverture du réservoir est préservée sur des centaines ou des milliers d’années. Des simulations expérimentales en batch ont été réalisées afin d’observer la réactivité d’une roche de couverture argileuse et d’une roche réservoir carbonatée en présence de CO2 à 80°C et 150°C pour une pression de 150 bar avec une eau équilibrée. Le protocole analytique mis en place a permis de comparer les roches avant et après expérimentation concluant à une réactivité très faible, centrée sur l’aluminium au niveau des phyllosilicates. Les analyses texturales montrent que le CO2 n’a pas d’incidence sur les propriétés d’adsorption et sur la surface spécifique. L’étude des carbonates du réservoir par la microscopie confocale a permis de mettre en évidence des phénomènes de dissolution-précipitation qui n’ont cependant pas d’impact important sur la chimie et la structure du réservoir. Les simulations numériques réalisées sur des minéraux de référence comme la montmorillonite calcique ou le clinochlore montrent une réactivité importante en présence de CO2 non atteinte expérimentalement, certainement due à des lacunes dans les bases de données thermodynamiques ou à la cinétique des réactions. Les simulations sur Bure ne montrent pas de réactivité sur les minéraux majeurs de la marne argileuse confirmant les résultats obtenus en expérimentation batch / The constant increase in the quantity of carbon dioxide in the atmosphere is regarded as being the principal cause of the current global warming. The geological sequestration of CO2 seems to be an ideal solution to reduce the increase of greenhouse gases (of which CO2) in the atmosphere but only if the reservoir’s caprock keep its integrity for several hundreds or thousands of years. Batch experimental simulations were conducted to observe the reactivity of a caprock made of clay and a carbonate reservoir with CO2 at 80°C and 150°C for a pressure of 150 bar with an equilibrated water. The analytical protocol established allowed to compare the rocks before and after experimentations finding a very low reactivity, focusing on aluminium in phyllosilicates. Textural analysis shows that CO2 does not affect the properties of adsorption and the specific surface. The study of carbonate reservoir by confocal microscopy has revealed phenomena of dissolution-precipitation which have no significant impact on chemistry and structure of the reservoir. The numerical simulations carried out on mineral reference as calcium montmorillonite or clinochlore show a significant reaction in the presence of CO2 not achieved experimentally, probably due to lacunas in the thermodynamic databases or the kinetics of reactions. The simulations on Bure show no reaction on the major minerals confirming the results with batch experiments

Magister Scientiae - MSc / The objectives of this study were: To review and understand flow and transport processes in unsaturated zones. In this study, particular emphasis is placed on understanding mechanisms that cause non-uniform (preferential) flow for two casestudies, namely the Cape Flats sandy environment and the Mpumalanga Highveld fractured rock environment. To evaluate the adequacy of models, in particular MACRO 5.0, in simulating flow and transport in the vadose zone, by making use of two case study sites (Cape Flats and Mpumalanga Highveld). Of particular importance is the evaluation of transfer coefficients to represent fluid and solute exchange between macropores and matrix. To run a sensitivity analysis with MACRO 5.0 in order determine which input model parameters are the most relevant in describing the effects of preferential flow in water and solute transport.

Features such as color, brightness, fluorescence and stability are extremely important in applications of pigments. Anthocyanins, the natural pigment responsible for most of the purple, blue and red colors of flowers and fruits, have great potential for practical applications as dyes or antioxidants. However, these applications are limited by their chemical reactivity, which is affected by several factors, including pH, temperature, light, and oxygen, among others. Hybrid materials inspired by the ancient Maya Blue pigment are a promising alternative to improve the properties and applicability of natural and synthetic dyes. Flavylium cations serve as models for the chemical and photochemical reactivity of anthocyanins. Likewise, pyranoflavylium cations serve as models of the fundamental chromophoric moiety of pyranoanthocyanins, molecules that can form from reactions of the grape anthocyanins in red wines during their maturation. Fibrous clays, constituents responsible by the excellent stability of Maya blue pigment, have channels that can potentially allow partial or full insertion of these dyes molecules. Therefore, in the present thesis, hybrid pigments were prepared by the adsorption of a series of synthetic flavylium cations and synthetic pyranoflavylium cations on the fibrous clays palygorskite and sepiolite and their photophysical properties and stability were evaluated. The observation of biexponential fluorescence decays is consistent with emission from dye molecules adsorbed at two distinct sites on the fibrous clays. The fluorescence properties of dye molecules can be improved, depending on the amount of dyes adsorbed on the clay, by the formation of dye/clay hybrids. The color of the adsorbed dye molecules wassomewhat more resistant to changes in external pH, photochemical stability was maintained and the thermal lability was markedly improved. Besides the development of novel hybrid flavylium cation/fibrous clay, we have achieved advances in the stabilization of these dye molecules, with regard mainly to the pH-dependent equilibrium and thermal treatment. In addition, the present work represents the first systematic study of hybrid materials prepared from pyranoflavylium cations. Therefore, the results obtained here definitively point to flavylium cations and pyranoflavylium cations as promising chromophores and fibrous clays as promising substrates for the development of novel, highly fluorescent hybrid pigments with attractive colors and marked chemical and thermal stability. / Características como cor, brilho, fluorescência e estabilidade são extremamente importantes em aplicações de pigmentos. As antocianinas, os pigmentos naturais responsáveis pela maioria das cores púrpura, azul e vermelha das flores e frutas, têm grande potencial para aplicações práticas como corantes ou antioxidantes. No entanto, estas aplicações são limitadas pela sua reatividade química, que é afetada por diversos fatores, incluindo o pH, temperatura, luz e oxigênio, entre outros. Os materiais híbridos inspirados no antigo pigmento Maya Blue são uma alternativa promissora para melhorar as propriedades e a aplicabilidade dos corantes naturais e sintéticos. Os cátions flavílios servem como modelos para a reatividade química e fotoquímica das antocianinas. Da mesma forma, os cátions piranoflavílios servem como modelos do cromóforo fundamental das piranoantocianinas, moléculas que podem se formar a partir de reações das antocianinas das uvas em vinhos tintos durante sua maturação. Argilas fibrosas, constituintes responsáveis pela excelente estabilidade do pigmento Azul Maia, possuem canais que podem potencialmente permitir a inserção parcial ou total dessas moléculas corantes. Portanto, na presente tese, pigmentos híbridos foram preparados pela adsorção de uma série de cátions flavílio e piranoflavílio sintéticos nas argilas fibrosas paligorsquita e sepiolita e suas propriedades fotofísicas e estabilidade foram avaliadas. A observação de decaimentos biexponenciais de fluorescência é condizente com a emissãode moléculas do corante adsorvidas em dois sítios distintos nas argilas fibrosas. As propriedades de fluorescência das moléculas de corante podem ser melhoradas, dependendo da quantidade de corante adsorvida na argila, aos híbridos do tipo corante/argila. A cor das moléculas de corante adsorvidas foi um pouco mais resistente a alterações no pH externo, a estabilidade fotoquímica foi mantida e a labilidade térmica foi marcadamente melhorada. Além do desenvolvimento de novos híbridos de cátions flavílios/argilas fibrosas, obtivemos avanços na estabilização dessas moléculas corantes, principalmente no que diz respeito aos equilíbrios dependentes do pH e ao tratamento térmico. Ao mesmo tempo, o presente trabalho representa o primeiro estudo sistemático de materiais híbridos preparados a partir de cátions piranoflavílios. Portanto, os resultados aqui obtidos apontam definitivamente para cátions flavílios e cátions piranoflavílios como cromóforos promissores e argilas fibrosas como substratos promissores para o desenvolvimento de novos pigmentos híbridos altamente fluorescentes com cores atrativas e estabilidade química e térmica marcante.

Todo e qualquer tipo de rejeito deve ser tratado e armazenado adequadamente. Portanto os rejeitos radioativos requerem gerenciamento apropriado e seguro, desde sua geração até seu armazenamento em repositório. O principal propósito da gerência de rejeitos radioativos é preservar a vida humana e o meio ambiente. O objetivo da pesquisa foi caracterizar algumas argilas brasileiras de modo a avaliar a viabilidade de seu uso na camada de recheio, uma das barreiras de um repositório de rejeitos radioativos. A principal função desta barreira é contribuir para retardar o movimento de radionuclídeos e previnir sua liberação para o ambiente. Quatro argilas de fornecedores nacionais foram selecionadas para a pesquisa: montmorilonita cálcica (Dol 01), montmorilonita sódica (Dol 02), caulinita (Ind 01) e vermiculita (Ubm 04). Foram determinadas suas caracteristicas físicas, químicas e mineralógicas e também seu potencial de sorção dos cátions césio e o estrôncio. Foi confirmada por meio destes resultados relação direta entre a superfície específica (SE), a capacidade de troca catiônica (CTC) e o pH destas argilas, na seguinte ordem crescente: Ind 01, Dol 01 e Dol 02. De acordo com os modelos de Freundlicdh (Kf) e Langmuir (M), as argilas Dol 01 e Dol 02 foram melhores sorvedoras de Sr2+. A variação de energia livre de Gibbs também foi calculada para as reações de sorção entre as argilas e os cátions e para todas as argilas, esta variação for negativa, confirmando a espontaneidade das reações de sorção. / Wastes in general should be properly treated and stored. Then the radioactive wastes also rquire suitable and safe management beginning in their generation until the storage in repository. The main purpose of the radioactive waste management is to preserve the human beings and the environment. The objective of this research ws to characterize some brasilian clays in order to evaluate of their use in the backfill layer, one of the radioactive waste repository barriers. The main function of this barrier to contribute in the delay of the radionuclides movement, and to prevent their release into the environment. Four clays provided by national suppliers were selected for the research: Ca-Montmorillonite (Dol 01), Na-Montmorillonite (Dol 02), Kaolinite (Ind 01) and Vermiculite (Ubm 04). Their physical, chemical and mineralogical characteristics were determined, and also their sorption potential of Cesium and Strontium cations. It was confirmed through these results a direct relationship among their specific surface (SS), the capacity of cationic exchange (CCE) and pH. The CCE results followed this increasing order: Ind 01, Dol 01, and Dol 02. In accordance with the models of Freundlich (Kf) and Langmuir (M), the clays Dol 01 and Dol 02 were the best sobers of Sr2+. The Ind 01 and Ubm 04 were the best ones in the case of Cs+. The Gibbs free energy change was calculated for the sorption reactions between the clays and the cations, and it was negative for all clays, confirming the sorption spontaneity.

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.

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