Nesta dissertação, foram sintetizados copolímeros à base de estireno (STY), divinilbenzeno (DVB) e metacrilato de metila (MMA) com propriedades magnéticas pela técnica de polimerização em suspensão. Os copolímeros foram caracterizados quanto à sua morfologia, ao teor de ferro incorporado, à densidade aparente, à distribuição de tamanho de partículas e quanto às suas propriedades magnéticas. Foi avaliado o efeito da variação da quantidade de MMA introduzida na reação de copolimerização sobre o teor de ferro incorporado no copolímero. Copolímeros que não utilizaram MMA foram, em geral, os que apresentaram maior incorporação de ferro e melhor controle morfológico. A substituição da gelatina como agente de suspensão por uma mistura de gelatina e 2-hidroxietilcelulose levou a um melhor controle morfológico das partículas do copolímero. Quando a temperatura foi alterada de 80oC para 70oC e a velocidade de agitação de 480rpm para 360rpm, houve um aumento no teor de ferro incorporado nas partículas poliméricas / In this study copolymers based on styrene (STY), divinylbenzene (DVB) and methyl methacrylate (MMA) with magnetic properties were synthesized by suspension polymerization technique. The copolymers were characterized according to morphology, iron content incorporated, bulk density, particle size distribution and magnetic properties. The effect of MMA content introduced in the copolymerization reaction on iron content in copolymer was evaluated. Generally, copolymers without MMA presented the biggest iron content incorporated and the best morphologic control. The replacement of gelatin as suspension stabilizer by mixture of gelatin and 2-hydroxyethylcellulose improved the morphologic control of particles (spheric shape). When the temperature was decreased from 80oC to 70oC and the velocity of stirring from 480rpm to 360rpm the iron content in polymeric particles increased

Copolímeros à base de estireno e anidrido maleico (SMA) são materiais sintéticos comercialmente disponíveis, obtidos pela reação dos dois monômeros citados em diferentes proporções, resultando em materiais versáteis, e disponíveis em diferentes graus de massas e porcentagens molares de anidrido maleico. São considerados polímeros funcionais devido à reatividade do grupamento anidrido maleico presente na cadeia polimérica. Por este motivo, esses materiais possuem vasta gama de aplicações, e elevada importância em diversas áreas, principalmente por terem baixa toxicidade, boa resistência térmica e boa estabilidade dimensional. Dessa forma, para melhor aplicação desses copolímeros, é muito importante o conhecimento dos parâmetros relativos ao seu comportamento em solução. A viscosimetria, em especial, é um método simples, útil e apropriado para fornecer essas informações. Os parâmetros viscosimétricos podem ser matematicamente calculados por extrapolação gráfica, entretanto a geração dos dados experimentais é mais demorada. Em contrapartida, é possível que a determinação experimental seja feita de forma mais rápida, por um único ponto, procedimento esse que desperta tanto o interesse acadêmico quanto o industrial. Neste trabalho, foram empregados os dois métodos de cálculo, utilizando solventes puros, misturas de solventes e três amostras de copolímeros à base de SMA. As determinações foram conduzidas a 40C. Os copolímeros utilizados possuiam teores de anidrido maleico de 50%, 45% e 40%, sendo os dois últimos esterificados com butil-metil-éster e sec-butil-metil-éster, respectivamente. Os solventes utilizados foram: N-metil-pirrolidona (NMP), tetrahidrofurano (THF) e suas respectivas misturas 1:1 com metil-etil-cetona (MEK), ou seja, (NMP:MEK) e THF:MEK, sendo a MEK um não solvente para o copolímero não esterificado. As equações utilizadas para extrapolação gráfica foram as de Huggins, Kraemer e Schulz-Blaschke. As equações empregadas em um único ponto foram as de Solomon-Ciuta, Deb-Chanterjee e novamente Schulz-Blaschke. Os resultados obtidos foram comparados e avaliou-se a possibilidade da utilização do método mais rápido, por um único ponto, para os sistemas estudados através dos desvios percentuais tendo como padrão os resultados da equação de Huggins. A equação de Deb-Chanterjee foi a mais adequada aos sistemas em NMP, que foi também o melhor solvente para as amostras. Os resultados obtidos na mistura NMP:MEK sugeriram que a viscosimetria pode ter sido um método sensível às pequenas diferenças estruturais entre os grupos pendentes nas amostras esterificadas. Paralelamente, realizou-se análises de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e ensaios dinâmico-mecânicos (DMA) para a caracterização estrutural e térmica das amostras. Somente os resultados obtidos a partir de DMA indicaram diferenças entre as amostras esterificadas / Styrene maleic anhydride copolymers (SMA) are synthetic materials commercially available, obtained by the reaction of styrene with maleic anhydride, resulting in very versatile products obtained in a wide range of molar masses and maleic anhydride proportions. The copolymers are considered to be functional due to maleic anhydride reactivity, that provides a very large range of applications, and major importance in different areas, mainly for the low toxicity, good thermal resistance and excellent dimensional stability. Thus, for improving the application of these materials, it is necessary and important to understand the behavior of the copolymers in solution. Therefore, viscosimetry can be a simple, helpful and suitable method to provide these informations. The viscosimetric parameters are generally mathematically calculated by graphic extrapolation. However, the experiments take too long. Indeed, it is possible to reduce the time of the execution by employing a single point determination. In this work, both calculation methods were performed, using pure solvents and mixtures and three different copolymers samples, based on SMA. The tests were carried out at 40oC. The copolymers contained 50%, 45% and 40% of maleic anhydride groups and the last two copolymers were esterified with butyl-methyl ester and sec-butyl-methyl ester. N-methyl-pyrrolidone (NMP), tetrahydrofuran (THF), and their mixtures (1:1) with methyl-ethyl-cetone (MEK) were employed as solvents. The latter was a non-solvent for the esterified copolymers. The equations applied for graphic extrapolation were Huggins, Kraemer and Schulz-Blaschke. The equations employed for a single point determination were Solomon-Ciuta, Deb-Chanterjee and again Schulz-Blaschke. The single point determination method values were compared with those obtained from Huggins equation, and the possibility of using the faster method was evaluated by analyzing percentage deviation. Deb-Chanterjee equation was the most adequate to the copolymers in NMP, which was the best solvent for the samples. The results obtained in NMP:MEK mixture suggested that viscosimetry could be a sensitive method to the small structural variations between the pendant groups in the esterified samples. The copolymers were structurally characterized by infrared spectroscopy (FTIR), and thermally by thermogravimetric analysis (TGA) and dynamic-mecanical analysis (DMA). The results obtained from those techniques did not show significant differences between the esterified copolymers, except for DMA

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Partículas nanoestruturadas têm sido amplamente utilizadas como carga de reforço em matrizes elastoméricas, sendo substitutos eficazes das cargas convencionais, já consagradas, como o negro de fumo, mica, sílica. Em especial, as argilas têm mostrado grande potencial ao que se refere a melhor dispersão na matriz polimérica, em função de sua elevada razão de aspecto. Dentro do vasto universo de argilominerais, as argilas aniônicas, também conhecidas hidróxido duplo lamelar (HDL), apresentam como vantagem a possibilidade de ser projetada estruturalmente para as mais diversas finalidades, ao se modificar os ânions ou os cátions, ou até mesmo combiná-los na estrutura lamelar. E dentre os métodos existentes para se preparar compósitos a base de elastômero/argila, a co-coagulação do látex, é uma forma bastante eficaz e economicamente viável, uma vez que a borracha obtida após processo de coagulação já contém a carga incorporada. Este trabalho se dedicou a avaliar o processo de co-coagulação do látex de NBR e HDL, visando a obtenção de nanocompósitos. Para tanto HDL de composição Mg/Al-CO3 foi modificado com ânions DS, DBS e ST e foram preparadas suspensões aquosas, utilizando como ferramentas de dispersão ultraturrax e ultrassom de ponteira. As variáveis de processo avaliadas foram tipo e teor de HDL, tempo de mistura látex/suspensão aquosa de HDL, quantidade de coagulante e velocidade de agitação. Por fim, os coágulos obtidos foram formulados para avaliar a influência dos HDL na cinética de vulcanização e também para determinação das propriedades mecânicas convencionais. Os resultados obtidos comprovaram que a metodologia de dispersão de hidrotalcita ao látex nitrílico de modo prévio ao processo de coagulação é uma alternativa viável para a obtenção de nanocompósitos. O uso do ultrassom de ponteira como ferramenta na dispersão aquosa de HDL contribuiu para maior estabilidade da suspensão e o ajuste nos parâmetros do sistema de coagulação, levaram a obtenção de grumos uniformes do ponto de vista macroscópico e microscópico. As micrografias dos coágulos não vulcanizados obtidas por MEV-FEG confirmaram as informações apuradas a partir dos difratogramas de raios-X que apontou a formação de um sistema parcialmente esfoliado, em função da ausência dos picos característicos da hidrotalcita, além de indicarem a coexistência de partículas em dimensões micrométrica a nanométricas em uma mesma estrutura. A composição química do HDL, com a presença de átomos de magnésio e alumínio combinados com grupos hidroxila favoreceu a redução tanto o tempo de indução como de pré-cura. As propriedades mecânicas que se mostraram mais sensíveis ao grau de dispersão da carga foram a dureza, a deformação permanente à compressão (DPC) e o módulo de tração a 300% de deformação (E300), em especial para os compósitos contendo 10% m/m de HDL natural e modificado com estearato. A resistência à chama dos nanocompósitos de NBR-HDL vulcanizados apresentou um ligeiro aumento quando comparados à NBR pura, visto que esta é uma característica própria da hidrotalcita, decorrente da sua composição química / Nanostructured particles have been widely used as a reinforcing filler in rubber matrices and effective substitutes for, already established conventional fillers such as carbon black, mica and silica. In particular, clays have shown great potential when it comes better dispersed in the polymeric matrix due to its high aspect ratio. Within the vast universe of clay minerals, anionic clays, also known as layered double hydroxide (LDH), have the advantage of being able to be structurally designed for many different purposes, by modifying the anions or cations, or even combine them into lamellar structure. Among the existing methods to prepare elastomer-clay composites, the latex co-coagulation is an effective and economically viable, since method the rubber obtained after the coagulation process already contains the incorporated filler. This work was dedicated to evaluate the co-coagulation of NBR latex and LDH, aiming to obtain nanocomposites. This way, LDH with Mg/Al-CO3 composition was modified with anions dodecyl sulphate, dodecyl-benzene-sulphonate and stearate aqueous suspensions were prepared using ultraturrax as dispersion tools and the ultrasound probe. The process variables were evaluated in type and content of LDH, mixing time latex / aqueous suspension of LDH, quantity of coagulant and mixins speed. Finally, the clots obtained were formulated to verify the effect of LDH on the kinetics of vulcanization, and also for conventional determination of mechanical properties. The results obtained proved that the methodology of dispersion of the hydrotalcite in nitrile latex prior to the coagulation process is a viable alternative for obtaining nanocomposite. The use of ultrasound probe as a tool in the aqueous dispersion of LDH contributed to higher stability of the suspension and the adjusting the parameters of the coagulation system, led to obtainment of uniform clots of macroscopic and microscopic point of view. The micrographs of the clots obtained by SEM-FEG confirmed the information collected from the X-ray diffraction that showed the formation of a partially exfoliated system, due to the absence of the characteristic peaks of hydrotalcite, and indicated the coexistence of particles dimensions micrometric the nanometric within the same structure. The chemical composition of LDH in the presence of atoms of magnesium and aluminum combined with hydroxyl groups favored the reduction of both the induction time as pre-curing. The mechanical properties were more sensitive to the degree of dispersion of the charge were hardness, compression set, and tensile modulus at 300% strain (E300), particularly for composites containing 10% w/m for natural LDH and LDH modified with stearate. The flame resistance of nanocomposites NBR-LDH vulcanizates increased slightly compared to pure NBR, since this is a characteristic of hydrotalcite, due to its chemical composition

Esta Dissertação teve como objetivo,a síntese de hidrogéis à base de alginato e nanopartículas magnéticas (maghemita) preparadas in situ. Os hidrogéis foram preparados em diferentes concentrações de alginato de sódio (2 e 3% m/v), FeSO4 (0,3 e 0,5 mol L-1) e CaCl2 (0,1 e 0,3 mol L-1). As propriedades físico-químicas dos hidrogéis foram analisadas e, posteriormente, foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Ni2+ e Mn2+ de soluções aquosas. Para caracterização das amostras foram utilizadas diversas técnicas de análises, tais como, análise granulométrica, microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria de amostra vibrante (VSM), espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios-X (XRD), espectroscopia Mössbauer, e análise termogravimétrica (TGA). Foram preparados hidrogéis com morfologia predominantemente esférica e dimensões micrométricas (500 a 850 m), com átomos de Fe e Ca dispersos uniformemente em sua estrutura. Os hidrogéis apresentaram boa resistência térmica e comportamento superparamagnético. As amostras foram intumescidas em água deionizada durante um intervalo de tempo a fim de avaliar o grau de intumescimento (Q) para determinar a amostra com a melhor resposta para posterior aplicação em solução aquosa contendo íons metálicos (Ni2+ e Mn2+). Os resultados revelaram que a amostra cuja concentração de 3% m/v de alginato de sódio, 0,3 mol L-1 de FeSO4 e 0,3 mol L-1 de CaCl2 obteve maior Q (50%). Em consequência deste resultado, optou-se por utilizar estaamostra, na remoção de metais pesados presentes em soluções aquosas e em efluentes industriais. Vários parâmetros,tais como: tempo de contato,pH, concentração inicial do íon e massa de hidrogel foram estudados.Os resultados, para efluente sintético, revelaram que o tempo de equilíbrio foi de 60 minutos; a capacidade de remoção dos metais melhora com o aumento de pH (3 a 9), sendo máxima em pH 7;quanto menor a concentração inicial da solução iônica (50 a 500 mg L-1), maior a capacidade de remoção, 52% de Ni2+ e 49% de Mn2+ (concentração inicial de 50 mg L-1). No efluente industrial, a remoção foi de 61% de Ni2+ e 57% de Mn2+(300 mg de hidrogel). Os resultados encontrados revelaram que os hidrogéis magnéticos produzidos à base de alginato têm potencial uso no tratamento de efluentes industriais contaminados com metais pesados / This Dissertation aims thesynthesis of hydrogels based on alginate and magnetic nanoparticles (maghemite) prepared in situ. Hydrogels were prepared at different concentrations of sodium alginate (2 and 3% w/v), FeSO4 (0.3 and 0.5 mol L-1) and CaCl2 (0.1 and 0.3 mol L-1). The physicochemical properties of the hydrogels were analyzed and, subsequently, evaluated for their ability to remove ions Ni2+ and Mn2+ from aqueous solutions. In orderto characterize the samples,several techniques were used, such as, granulometric analysis, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometry (VSM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Mössbauer spectroscopy and thermogravimetry analysis (TGA). Hydrogels with predominant spherical morphology and micrometric dimension were prepared (500 and 850 m) with atoms of Fe and Ca dispersed uniformly in their structure. The hydrogels presented good thermal resistance and superparamagnetic behavior. The samples were swollen in deionized water, for a period of time, to evaluate the swelling degree (Q) and determine the sample with the best result for subsequent application in an aqueous solution containing metallic ions (Ni2+ and Mn2+). The results revealed that the sample with concentration of 3% w/v of sodium alginate, 0.3 mol L-1 of FeSO4, and 0.3 mol L-1 of CaCl2 presented the higher Q (50%). In consequence of this result, we decided to use thissample, in the removal of heavy metals from aqueous solution and industrial wastewater.Several parameters, such as: contact time, pH, initial concentration of ionic solution and hydrogel mass were studied. The results, to the synthetic solution, revealed that the equilibrium time was 60 minutes; the capacity of metals removal improves with the pH increasing (3 to 9), and was maximum at pH 7; the lower the initial concentration of ionic solution (50 to 500 mg L-1), the higher the removal capacity, 52% of Ni2+ and 49% of Mn2+ (initial concentration of 50 mg L-1). In the industrial wastewater, the removal was 61% of Ni2+ and 57% de Mn2+ (300 mg of hydrogel). The results showed that magnetic hydrogels based on alginate synthesized have potential use in the treatment of industrial wastewater contaminated with heavy metals

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, foram estudadas a preparação e a caracterização debionanocompósitos à base de gelatina e magnetita. Sacarose foi empregada comoagente de reticulação e gelatina tipo A e gelatina tipo B foram comparadas nautilização para a preparação das microesferas por meio de emulsão água-em-óleo.As microesferas foram caracterizadas por VSM, DSC, TGA, FTIR, testes deinchamento, espectroscopia de absorção atômica, microscopia ótica e microscopiaeletrônica de varredura. Um planejamento de experimentos variando-se aconcentração de gelatina e de sacarose, a temperatura e a velocidade de agitaçãofoi realizado a fim de encontrar quais parâmetros influenciam o diâmetro dasmicroesferas. A concentração de gelatina e velocidade de agitação foram osparâmetros diretamente associados com os tamanhos de partículas. A distribuiçãode tamanho das partículas revelou que o diâmetro das microesferas variou de 5 a 60micrômetros, com predominância na faixa de 11 a 30 micrômetros. A extensão dareticulação foi aumentada com o aumento do tempo de aquecimento na etapa depreparação das microesferas. Todos os bionanocompósitos apresentaramsuperparamagnetismo. Os resultados mostraram que não há diferença significativa entre a utilização de gelatina do tipo A e gelatina do tipo B. Além disso, o estudo de reticulação degelatina revelou que, ao contrário do que diz a literatura, a sacarose não é umagente de reticulação para as cadeias proteicas, pois não foram encontradasevidências de uma reação química entre a sacarose e gelatina / The preparation and characterization of microbeads based on gelatin and magnetite are reported. Sucrose was employed as crosslinking agent and type A gelatin and type B gelatin were compared for preparation of microspheres by water-in-oil emulsion. The microbeads were characterized by VSM, DSC, FTIR, swelling ratio, atomic absorption spectroscopy and optical and scanning electronic microscopy. The influence of gelatin and sucrose concentration, temperature and stirring speed on the microbeads characteristics was studied. The gelatin concentration and stirring speed were the parameters directly associated with the particle sizes. The particle size distribution revealed that the diameter of the microspheres ranged from 5 to 60 micrometers, with predominance in the range from 11 to 30 micrometers. The extent of cross linking increased as a function of preparation heating time periods. The microbeads presented superparamagnetism. The results show that have no significant difference between the utilization of type A gelatin and type B gelatin. In addition, the gelatin crosslinking study revealed that sucrose is not a crosslinking agent because there was no evidence of chemical reaction between sucrose and gelatin

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As nanopartículas de ferritas de manganês (MnFe2O4) tem sido de grande interesse por causa de suas notáveis propriedades magnéticas doces (baixa coercividade e moderada magnetização de saturação) acompanhada com boa estabilidade química e dureza mecânica. A formação de materiais híbridos/compósito estabiliza as nanopartículas magnéticas (NPMs) e gera funcionalidades aos materiais. Entretanto, não foi encontrada na literatura uma discussão sobre a síntese e as propriedades de polímeros polares reticulados à base de ácido metacrílico contendo ferritas de manganês na matriz polimérica. Assim, o objetivo desta Dissertação foi produzir partículas esféricas poliméricas reticuladas, com boas propriedades magnéticas, à base de ácido metacrílico, estireno, divinilbenzeno e ferritas de manganês. Neste trabalho, foram sintetizados compósitos de ferrita de manganês (MnFe2O4) dispersa em copolímeros de poli(ácido-metacrílico-co-estireno-co-divinilbenzeno), via polimerização em suspensão e em semi-suspensão. Foram variados os teores de ferrita (1% e 5%) e a concentração do agente de suspensão (0,2% e 5%). Além disso, foram testadas sínteses contendo a fase orgânica pré-polimerizada, e também a mistura da ferrita na fase orgânica (FO), antes da etapa da polimerização em suspensão. Os copolímeros foram analisados quanto as suas morfologias - microscopia óptica; propriedades magnéticas e distribuição das ferritas na matriz polimérica - VSM, SEM e EDS-X; propriedades térmicas TGA; concentração de metais presentes na matriz polimérica absorção atômica. As ferritas foram avaliadas quanto à cristalografia XRD. A matriz polimérica foi avaliada pela técnica de FTIR. As amostras que foram pré-polimerizadas e as que além de pré-polimerizadas foram misturadas as ferritas de manganês na FO, apresentaram as melhores propriedades magnéticas e uma incorporação maior da ferrita na matriz polimérica. Essas rotas sintéticas fizeram com que os copolímeros não apresentassem aglomeração, e também minimizou a presença de ferritas na superfície das microesferas. Em geral, todos os copolímeros obtidos apresentaram as características de materiais magneticamente doces além do superparamagnetismo. Foi constatado que o aumento da concentração do PVA e a diminuição da concentração da ferrita fazem com que os diâmetros das microesferas decresçam. Os resultados de TGA e DTG mostraram que ao misturar as ferritas na FO, a concentração de material magnético na matriz polimérica aumenta cerca de 10%. Entretanto, somente a amostra PM2550, pré-polimerizada e com as ferritas misturadas na FO (5% de ferrita e 0,2% de PVA), apresentou potencial aplicação. Isso porque as ferritas não ficaram expostas na superfície das microesferas, ou seja, o material magnético fica protegido de qualquer ação externa / Manganese ferrite (MnFe2O4) nanoparticles have been of great interest for their remarkable soft-magnetic properties (low coercivity, moderate saturation magnetization) and also for their good chemical stability and mechanical hardness. The formation of ferrite/polymer hybrid/composite materials not only stabilized the magnetic nanoparticles (NMPs), but also gives the materials new properties. However, it was not found in the literature neither the synthesis nor the properties of manganese ferrites in polar crosslinked polymers based on methacrylic acid. The aim of this Dissertation is to produce spherical particles of crosslinked polymers with good magnetic properties based on methacrylic acid, styrene, divinylbenzene and manganese ferrites. In this work, it was synthesized compounds of manganese ferrites (MnFe2O4) scattered at copolymers of poly(methacrylic-acid-co-styrene-co-divinylbenzene) by suspension polymerization and semi-suspension polymerization. The following parameters were evaluated: contents of ferrites (1% and 5%) and concentration of suspension agent (0,2% and 5%). Moreover, it was evaluated synthesis containing organic phases (FO) pre-polymerized and mixture of the ferrite to the organic phase, previous to the stage of suspension polymerization. The copolymers were analyzed as the morphology optical microscopy; magnetic properties and distribution of ferrites at polymeric matrix VSM, SEM e EDS-X; thermal properties TGA; concentration of ferrites at polymeric matrix atomic absorption. Ferrites were evaluated as the crystallography XRD. The pre-polymerized samples and those which the ferrites were mixed at the organic phase, showed better magnetic properties and higher ferrite incorporation at polymeric matrix. No agglomeration was found in the copolymers synthesized by these routes and also the ferrite presence was minimized on the microsphere surface. All copolymers presented soft-magnetic properties as well as superparamagnetism. It was observed that raising the suspension agent concentration and reducing ferrite concentration resulted in the decrease of the microspheres diameters. TGA and DTG results showed that mixing ferrites at the organic phase rises the concentration of magnetic materials about 10%. However, only PM2550 sample, pre-polymerized and with ferrites mixed with the organic phase (5% ferrite and 0,2% PVA), presented potential application as know ferrites presence was not detected on microspheres surface, hence, magnetic materials will be protected by any external action

A partir da publicação, em 1994, de um relatório que afirmava que a presença de óleos aromáticos pesados, com altos teores de compostos policíclicos, em formulações de borrachas estaria relacionada ao desenvolvimento de doenças como o câncer, associado ao fato da crescente conscientização ambiental na fabricação de produtos elastoméricos, foi iniciado um estudo sobre a substituição do óleo aromático de origem do petróleo por óleos vegetais de menor risco. Nessa Dissertação de Mestrado foi proposta a substituição do óleo aromático derivado do petróleo por óleos vegetais como o de tungue, palma e linhaça, em composições de borracha natural (NR) contendo diferentes teores do copolímero de butadieno-estireno (0, 10 e 50 phr) e diferentes tipos de carga (negro de fumo N330 e negro de fumo N375). As composições obtidas foram avaliadas quanto a propriedades reométricas, mecânicas e fractográficas. Foi observado que não houve variação significativa na viscosidade Mooney, na resistência à tração, no alongamento na ruptura e na dureza Shore das composições de NR SBR1502 quando o óleo aromático foi substituído pelos óleos vegetais, quando diferentes negros de fumo foram utilizados como carga reforçante e quando foram utilizados teores crescentes de SBR1502. Por outro lado, a resistência ao rasgamento das composições de NR SBR1502 apresentaram melhores resultados quando o negro de fumo N375 foi utilizado. A adição de teores crescentes de SR 1502 levou à diminuição dos valores de rasgo. A natureza do óleo utilizado influenciou esse resultado e melhores valores foram obtidos com o óleo de tungue. Os resultados obtidos foram corroborados pela morfologia do material, avaliadas por microscopia eletrônica de varredura / A study has been started based on a 1994 report which announced that the presence of heavy aromatic oils, with high amount of polycyclic compounds, in rubber formulations has a influence with the appearance of diseases, like cancer, and associated with the growth about environmental concerns in the rubber enterprises, the focus of this study is to evaluate the possibility of changing the aromatic oils for vegetable ones, with lower risks. In this Master Dissertation it has been evaluated the changes on the characteristics when the aromatic oil is changed by palm, tung and linseed oils in natural rubber (RB) compounds, when the quantity of SBR is changed and different kinds of carbon black are used. The mixes have been evaluated measuring rheometric, mechanical and fractographic. It has been observed that the changes made did not affect significantly the Mooney viscosity, tensile strength, elongation at break and hardness Shore among the samples studied. The changes are: different kind of carbon black (N375 and N330), progressive growth of the amount of SBR1502 (0, 10, 50 phr) used with natural rubber and the kind of oil (aromatic, palm, tung and linseed). On the other hand, the tear resistance has done better values when used the carbon black N375 with the NR SBR composition. The progressive addition of SBR1502 has a tendency of finding lower values form tear resistance. The origin of the oil has influenced the properties ant the tung oil has shown a better compromise. The results have been confirmed by the electronic microscopy

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2270439 bytes, checksum: f1f5ac7a173bd54b51ef49f193fb1448 (MD5) Previous issue date: 2013-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Lanthanum is one of the 17 chemical elements known as rare earths. The increasing use of these metals by industries and impacts of mining have contributed to their mobility in the environment, creating possible environmental hazards and health effects. In this study, we evaluated the La removal from aqueous solution through the synthesis of iron and aluminum colloids via precipitation and the retention of this contaminant in the solid phases formed. Solutions of ferrous sulfate, aluminum sulfate and lanthanum sulfate were mixed in different proportions, in polyethylene containers, so as to obtain ten Fe: Al: La molar ratios(500:125:0, 500:125:1, 500: 125:5, 500:125:25, 500:125:125, 500:250:0, 500:250:1, 500:250:5, 500:250:25 and 500:250:125). The experimental period was 90 days. Supernatant aliquots were collected to determine lanthanum concentration weekly. The precipitated material was characterized by color determination by the Munsell system, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS). Potential remobilization of lanthanum in the solid phases formed was evaluated by comparing the amounts extractable by acetic acid 0.11 mol L-1 with the total contents, both determined by ICP OES. High efficiencies in lanthanum removal from aqueous phase were obtained. The precipitate colors tended to redden with the increments in lanthanum amount. The XRD detected the formation of Al-goethite in most treatments and other phases such as Al-lepidocrocite and Al-magnetite, in specific cases. Microanalysis revealed the lanthanum association to iron and aluminum colloids in the solid phase and the occurrence of segregation where the element was more abundant. The extractions with acetic acid showed high potential remobilization of lanthanum to most treatments. The method is suitable for removing the contaminant from water, but further studies are necessary to optimize retention in the solid phase. / O Lantânio é um dos 17 elementos químicos conhecidos como terras raras. A intensificação do uso desses metais pelas indústrias e impactos decorrentes da mineração têm contribuído para uma maior mobilidade desses elementos no ambiente, gerando riscos ecológicos e à saúde humana. Neste trabalho, avaliou-se a remoção de La de solução aquosa por meio da síntese de coloides de ferro e alumínio via precipitação e a retenção do contaminante nas fases sólidas formadas. Soluções de sulfato ferroso, sulfato de alumínio e sulfato de lantânio foram misturadas em diferentes proporções, em recipientes de polietileno, de modo a obter dez relações molares Fe:Al:La (500:125:0, 500:125:1, 500:125:5, 500:125:25, 500:125:125, 500:250:0, 500:250:1, 500:250:5, 500:250:25 e 500:250:125). O período experimental foi de 90 dias. Semanalmente foram coletadas alíquotas do sobrenadante para determinação da concentração de lantânio. O material precipitado foi caracterizado por meio de determinação de cor pelo sistema Munsell, difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS). O potencial de remobilização de lantânio nas fases sólidas formadas foi avaliado por comparação dos teores extraíveis por ácido acético 0,11 mol L-1 com os teores totais, ambos determinados em ICP OES. Elevadas eficiências na remoção de lantânio da fase aquosa foram obtidas. A coloração dos precipitados tendeu a avermelhar-se com os incrementos na quantidade de lantânio. A DRX detectou a formação de Al-goethita na maioria dos tratamentos e outras fases, como Al-lepidocrocita e Al-magnetita, em casos específicos. A microanálise evidenciou a associação do lantânio aos coloides de ferro e alumínio nas fases sólidas e a ocorrência de segregação onde o elemento era mais abundante. As extrações com ácido acético revelaram alto potencial de remobilização de lantânio para a maioria dos tratamentos. O método seria adequado para a remoção do contaminante da solução aquosa, porém ainda são necessários estudos para otimizar a retenção na fase sólida.

Orientador: Eloi da Silva Feitosa / Banca: Leo Degreve / Banca: Luiz Carlos Gomide Freitas / Banca: José Roberto Ruggiero / Banca: Marinômio Lopes Cornélio / Resumo: O Poli(etileno glicol) (PEG) é um polímero sintético cujas características tem despertado grande interesse em diversas áreas. Suas aplicações podem ser vistas nas mais variadas áreas, desde biotecnologia e medicina até aplicações industriais e cosméticos. Alguns aspectos físicos como a estrutura adotada por esse polímero em diferentes solventes e detalhes sobre a interação entre essas moléculas ainda necessitam de maiores esclarecimentos, o que o torna objeto de intensa investigação. Essa tese visa desenvolver um modelo para moléculas de PEG, que possa ser utilizado em experimentos de dinâmica molecular. Resultados de simulações com esse modelo foram comparados a dados experimentais presentes na literatura, de forma a verificar o comportamento do modelo em diferentes condições, avaliando assim sua adequação. Os valores de densidade, obtidos dos sistemas simulados, apresentaram erro máximo de 1,14% para concentrações de até 50% de PEG400. A densidade do sistema em função da temperatura concorda com os dados da literatura, mantendo um erro fixo de 0,35%, que está relacionado com a concentração de 50% utilizada nessa simulação. A estrutura helicoidal, apresentada pelas moléculas de PEG ao final do processo de preparação dos modelos, é perdida rapidamente em todas as diferentes condições em que o sistema foi simulado, indicando que tal estrutura é energeticamente desfavorável em água. Com o aumento da concentração de PEG, as seguintes estruturas foram encontradas: moléculas de PEG livres em solução em concentrações inferiores a 5%, aglomerados de PEG entre 5 e 50%, com uma transição gradual entre uma estrutura e outra. Os resultados obtidos para concentrações acima de 50% não são conclusivos. Seguindo o procedimento aplicado ao modelo inicial, de PEG400, foi desenvolvido ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Poly(ethylene glycol) (PEG) is a synthetic polymer whose characteristics have attracted great interest in different fields. It has been applied in very different areas, from biotechnology and medicine to industry and cosmetics. Physical aspects like the structure PEG assumes in different solvent and details on the interaction between these polymers still lack clarity, make PEG an object of intense investigation. This Thesis aims do develop a model for PEG molecules that can be used in molecular dynamic simulations. Results of simulations using this model were compared to published experimental data, in order to investigate the behavior of the model under different conditions to evaluate its validity. The density values obtained from the simulations exhibit a maximum error of 1.14% for PEG400 concentrations up to 50%. The system density as a function of temperature agrees with experimental data from the literature within an error of 0.35% for the 50% PEG in the simulation. The helicoidal structure assumed by the PEG molecules at the end of the procedure of the model preparation is quickly lost under every simulation condition, thus indicating that the helicoidal structure is not energetically favorable for PEG in water. As PEG concentration is increased, the following structures were found: free PEG molecules below ca 5%, PEG clusters from ca 5-50%, with a gradual transition from one structure to another. The results for concentrations higher than 50% are not conclusive. Following the procedure applied to the initial PEG400 model, a second model was developed, almost four times larger, and used to investigate possible molecular effects capable to induce phase thermoseparation. The transition from different system states took place on average temperatures between 423.3 K and 424.1 K at the average pressure of 8.98 Bar. / Doutor

Esta Dissertação teve como objetivo,a síntese de hidrogéis à base de alginato e nanopartículas magnéticas (maghemita) preparadas in situ. Os hidrogéis foram preparados em diferentes concentrações de alginato de sódio (2 e 3% m/v), FeSO4 (0,3 e 0,5 mol L-1) e CaCl2 (0,1 e 0,3 mol L-1). As propriedades físico-químicas dos hidrogéis foram analisadas e, posteriormente, foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Ni2+ e Mn2+ de soluções aquosas. Para caracterização das amostras foram utilizadas diversas técnicas de análises, tais como, análise granulométrica, microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria de amostra vibrante (VSM), espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios-X (XRD), espectroscopia Mössbauer, e análise termogravimétrica (TGA). Foram preparados hidrogéis com morfologia predominantemente esférica e dimensões micrométricas (500 a 850 m), com átomos de Fe e Ca dispersos uniformemente em sua estrutura. Os hidrogéis apresentaram boa resistência térmica e comportamento superparamagnético. As amostras foram intumescidas em água deionizada durante um intervalo de tempo a fim de avaliar o grau de intumescimento (Q) para determinar a amostra com a melhor resposta para posterior aplicação em solução aquosa contendo íons metálicos (Ni2+ e Mn2+). Os resultados revelaram que a amostra cuja concentração de 3% m/v de alginato de sódio, 0,3 mol L-1 de FeSO4 e 0,3 mol L-1 de CaCl2 obteve maior Q (50%). Em consequência deste resultado, optou-se por utilizar estaamostra, na remoção de metais pesados presentes em soluções aquosas e em efluentes industriais. Vários parâmetros,tais como: tempo de contato,pH, concentração inicial do íon e massa de hidrogel foram estudados.Os resultados, para efluente sintético, revelaram que o tempo de equilíbrio foi de 60 minutos; a capacidade de remoção dos metais melhora com o aumento de pH (3 a 9), sendo máxima em pH 7;quanto menor a concentração inicial da solução iônica (50 a 500 mg L-1), maior a capacidade de remoção, 52% de Ni2+ e 49% de Mn2+ (concentração inicial de 50 mg L-1). No efluente industrial, a remoção foi de 61% de Ni2+ e 57% de Mn2+(300 mg de hidrogel). Os resultados encontrados revelaram que os hidrogéis magnéticos produzidos à base de alginato têm potencial uso no tratamento de efluentes industriais contaminados com metais pesados / This Dissertation aims thesynthesis of hydrogels based on alginate and magnetic nanoparticles (maghemite) prepared in situ. Hydrogels were prepared at different concentrations of sodium alginate (2 and 3% w/v), FeSO4 (0.3 and 0.5 mol L-1) and CaCl2 (0.1 and 0.3 mol L-1). The physicochemical properties of the hydrogels were analyzed and, subsequently, evaluated for their ability to remove ions Ni2+ and Mn2+ from aqueous solutions. In orderto characterize the samples,several techniques were used, such as, granulometric analysis, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometry (VSM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Mössbauer spectroscopy and thermogravimetry analysis (TGA). Hydrogels with predominant spherical morphology and micrometric dimension were prepared (500 and 850 m) with atoms of Fe and Ca dispersed uniformly in their structure. The hydrogels presented good thermal resistance and superparamagnetic behavior. The samples were swollen in deionized water, for a period of time, to evaluate the swelling degree (Q) and determine the sample with the best result for subsequent application in an aqueous solution containing metallic ions (Ni2+ and Mn2+). The results revealed that the sample with concentration of 3% w/v of sodium alginate, 0.3 mol L-1 of FeSO4, and 0.3 mol L-1 of CaCl2 presented the higher Q (50%). In consequence of this result, we decided to use thissample, in the removal of heavy metals from aqueous solution and industrial wastewater.Several parameters, such as: contact time, pH, initial concentration of ionic solution and hydrogel mass were studied. The results, to the synthetic solution, revealed that the equilibrium time was 60 minutes; the capacity of metals removal improves with the pH increasing (3 to 9), and was maximum at pH 7; the lower the initial concentration of ionic solution (50 to 500 mg L-1), the higher the removal capacity, 52% of Ni2+ and 49% of Mn2+ (initial concentration of 50 mg L-1). In the industrial wastewater, the removal was 61% of Ni2+ and 57% de Mn2+ (300 mg of hydrogel). The results showed that magnetic hydrogels based on alginate synthesized have potential use in the treatment of industrial wastewater contaminated with heavy metals