Os polímeros condutores intrínsecos são materiais isolantes ou semicondutores que, quando submetidos a um processo de dopagem, passam a apresentar condutividade próxima à metálica. Dentre os polímeros condutores sintetizados mais estudados está a poli(anilina), (PANI), que apesar de ter sido sintetizada pela primeira vez há aproximadamente 150 anos, continua sendo objeto de estudo de muitos grupos de pesquisa por todo o mundo até hoje. Apesar das características atrativas da PANI (facilidade de preparação e dopagem, estabilidade química e baixo custo), ela é categorizada como um material insolúvel e infusível em condições normais, o que dificulta sua processabilidade e aplicabilidade. Em vista dessas características indesejáveis, muitos derivados da PANI, tais como PANIs substituídas, copolímeros e blendas, são preparados em busca de novos materiais mais solúveis e processáveis. A obtenção do PPSA, um copolímero alternado da PANI e do PPS, mostrou-se atraente devido à possibilidade desse material poder apresentar as propriedades desejáveis de ambos os homopolímeros, juntamente com uma maior solubilidade. Nesta tese, apresentar-se-á a preparação desse polímero bem como sua respectiva caracterização espectroscópica e térmica e a determinação da massa molecular pela técnica de espalhamento de luz. Um estudo do comportamento eletroquímico por voltametria cíclica combinada com técnicas \"in situ\": espectroscopia Raman Ressonante, UV-Visível e por microbalança eletroquímica a cristal de quartzo também será mostrado. / The intrinsic conducting polymers are insulating or semi-conducting materials that show conductivities similar to metals when submitted to a doping process. Polyaniline (PANI), synthesized for the first time 150 years ago, is still the subject of research of many groups in the world, being one of the most studied conductive polymers. Besides its attractive properties (easy synthesise and doping, chemical stability and low cost), PANI is an insoluble and infusible material in normal conditions, what makes its processability and applicability very difficult. In order to overcome these difficulties, many PANI derivatives, such as substituted PANIs, copolymers and blends have been prepared, searching for more soluble materials and processible. PPSA, an alternate copolymer of PANI and PPS, is an attractive alternative because this material can show interesting properties of both homopolymers, together with a higher solubility. In this thesis it will be shown the preparation of this copolymer, as well as its spectroscopic and thermal characterization, and the determination of its molar mass by light scattering. The electrochemical behavior, studied by cyclic voltammetry combined with \"in situ\" techniques such as Raman resonant spectroscopy, UV-VIS and electrochemical quartz crystal microbalance, will also be shown.

Este trabalho apresenta um modelo teórico que procura explicar a origem de um pico anômalo de corrente, observado na fase faraeletrica do copolímero P(VDF/TrFE), nos processos de descarga. Quando uma voltagem tipo V(t) = Vo S(t) é aplicado em materiais isolantes, correntes elétricas observadas em medidas, de carga-descarga decaem aproximadamente com T-n e obedecem ao principio da superposição linear (PSL). Esse comportamento e também observado em polímeros dielétricos. Entretanto, nos processos de descarga, acima da temperatura de Curie do copolímero p (VDF/TrFE), surge um pico anomalo de corrente que viola, aparentemente, o (PSL). Apresentamos um modelo de migração de cargas de espaço em presença de armadilhas, que pode ser responsável pelo pico de corrente e que estaria superposta a corrente de descarga da absorção dielétrica, conforme o modelo, durante os processos de carga, impurezas extrínsecas seriam varridas, pelo campo, do volume da amostra e ficariam, preferencialmente, presas em armadilhas de superfície. Nos processos de descarga, essas cargas se deslocariam em direção ao interior da amostra, devido a repulsão Coulombiana. Esse mecanismo de condução gera um pico de corrente. A aplicação do modelo, permitiu-nos inferir valores de parâmetros como a mobilidade dos portadores de carga e o tempo de transito. / A model based on space charge migration to explain an anomalous electric current peak on films of P (VDF/TrFE) copolymer in its paraelectric phase is presented. In general step-voltage current measurements of insulating polymeric materials obey the Principle of Linear Super-position. However, an unexpected anomalous peak was observed in discharge currents in measurements performed with P (VDF/TrFE) above the Curie temperature. We have assumed that space charges were dragged from the bulk of the sample by the external field during the charge measurement, and trapped close to the surface of the sample in a region where the concentration of traps would be very high. Two methods were developed to calculate the magnitude of the current peak: I) assuming a given space charge distribution during the discharge measurement, and II) considering the movement of thin discrete layers of charge under the influence of the internal field.

Copolímeros, macromoléculas orgânicas ou inorgânicas com alta massa molar, consistem de unidades monômericas repetidas, unidas por ligações covalentes e que apresentam mais de um tipo de monômero. Neste trabalho estudamos três copolímeros constituídos por dois blocos distintos, isto é copolímeros dibloco, onde um dos blocos é constituído pelo polimetacrilato de metila, PMMA e o outro pelo polimetacrilato de N,N dimetilamino, PDMAEMA, e o homopolímero de PDMAEMA. A fórmula geral dos copolímeros dibloco estudados é PMMAm-b-PDMAEMAn onde o número de monômeros de cada bloco é representado pelos índices m e n. Os copolímeros PMMA1-b-PDMAEMA6,3 (MM, 54.200), PMMA1-b-PDMAEMA3,0 (MM 27.558), o PMMA1-b-PDMAEMA1,1 (MM 25.555) e o homopolímero PDMAEMA (MM 41.614,9) tiveram suas massas molares e a razão entre os monômeros de cada bloco caracterizados por cromatografia de gel permeação, GPC, e NMR. Determinamos a concentração micelar crítica (CMC) dos copolímeros e verificamos, por RMN e fluorescência, o efeito da concentração e do pH na sua agregação. A interação dos copolímeros com vesículas unilamelares grandes, LUVs, preparadas com misturas de fosfatidilcolina, PC, e fosfatidilglicerol, PG, foi estudada em diferentes condições de pH e força iônica. A interação dos polímeros com as LUVs também foi estudada medindo-se o diâmetro hidrodinâmico e potencial zeta das LUVs na presença dos polímeros. Observou-se que, quando a razão polímero/lipídio é alta, os polímeros se ligam às LUVs, neutralizando completamente a carga das vesículas. Quando a concentração de LUVs é próxima à dos polímeros, forma-se uma rede que conduz à agregação e precipitação dos complexos. Estudamos o efeito dos polímeros na permeabilização de LUVs e vesículas unilamelares gigantes (GUVs) preparadas com misturas de PC:PG. Os copolímeros permeabilizaram as LUVs, dependendo da razão polímero/lipídio, do pH, força iônica e das características hidrofóbicas e hidrofílicas de cada copolímero. Quanto maior a porcentagem de PG nas LUVs maior a interação com os copolímeros. A ligação dos copolímeros às LUVs deve produzir segregação dos fosfolipídios negativos na bicamada das LUVs (i.e., separação lateral de fases) facilitando a permeabilização das vesículas. Demonstramos que os copolímeros se ligam à superfície das GUVs modificando a sua forma e levando ao rompimento das vesículas. Estes efeitos foram modulados pelo pH e a força iônica do meio. O efeito de permeabilização dos copolímeros foi correlacionado com as razões entre os blocos hidrofóbicos e hidrofílicos. Quando o copolímero tem uma maior fração de PDMAEMA, o bloco mais hidrofílico do copolímero, este efeito é mais evidente. A porcentagem de permeabilização, após um tempo definido, para copolímeros de mesma massa molar, como o PMMA1-b-PDMAEMA3,0 (MM 27.558) e o PMMA1-b-PDMAEMA1,1 (MM 25.555), é muito maior com o copolímero com maior porção hidrofílica, o PMMA1-b-PDMAEMA3,0. O homopolímero DMAEMA também se mostrou eficiente na interação com as LUVs, porém menos que o PMMA1-b-PDMAEMA6,3.que possui maior numero de unidades DMAEMA e uma sequencia de monômeros de MMA. Demonstramos, nesta Tese, que o efeito de copolímeros sintéticos contendo regiões hidrofóbicas e hidrofílicas são bons modelos de peptídeos e proteínas permitindo avaliar quantitativamente o efeito dessas interações em modelos de membranas. / Copolymers are organic or inorganic macromolecules with high molecular weight, consisting of repeated monomer units joined by covalent bonds and exhibit more than one type of monomer. Here, we studied three copolymers consisting of two different blocks, i.e. diblock copolymers, where one block is constituted by methyl polymethacrylate, PMMA and other by polymethacrylate N, N-dimethylamino, PDMAEMA and a homopolymer PDMAEMA. The general formula of the diblock copolymers studied was PMMAm-b-PDMAEMAn where the number of monomers of each block is represented by indexes m and n. The PMMA1-b-PDMAEMA6,3 copolymers (MW, 54,200), PMMA1 PDMAEMA3,0-b (MW 27,558), the PMMA1 PDMAEMA1,1-b (MW 25,555) and PDMAEMA homopolymer (MW 41614.9) had their molecular weights and the ratio between the monomers of each block characterized by gel permeation chromatography, GPC, and NMR. The critical micelle concentration (CMC) of the copolymers was determined by fluorescence and the aggregation of the copolymers verified by NMR. The effect pH on the copolymers CMC was also determined. The interaction of copolymers with large unilamellar vesicles, LUV, prepared with mixtures of phosphatidylcholine, PC, and phosphatidylglycerol, PG, was studied under different conditions of pH and ionic strength. The interaction of the polymers with the LUVs was also studied measuring the hydrodynamic diameter and zeta potential of the LUVs in the presence of the polymers. It was observed that when the ratios polymer / lipid are high, the polymers bind to the LUVs, completely neutralizing the charge of the vesicles. When the concentration of LUVs is close to that of the polymers, it forms a network that leads to aggregation and precipitation of the complexes. We studied the effect of polymers in permeabilization LUVs and giant unilamellar vesicles (GUVs) prepared with PC:PG. The copolymers permeabilized the LUVs, depending on the ratio polymer / lipid, pH, ionic strength and the hydrophobic and hydrophilic characteristics of each copolymer. The higher the percentage PG LUVs lead to greater interaction with the copolymers. The binding of the copolymers to the LUVs with negative charge induced phase separation of phospholipids in the bilayer of LUVs (ie, lateral phase separation) facilitating the permeability of the vesicles. We demonstrate that copolymers bind to the surface of GUVs changing its shape and leading to rupture of vesicles. These effects are modulated by pH and ionic strength of the media. The permeabilization effect of the copolymers was correlated with the ratios of the hydrophobic and hydrophilic blocks. When the copolymer has a larger fraction of PDMAEMA, the more hydrophilic block copolymer, this effect is more evident. The percentage of permeabilization, after a set time, for the same molar mass copolymers such as b-PDMAEMA3,0 PMMA1 (MW 27,558) and PMMA1 PDMAEMA1,1-b (MW 25,555), is much more efficient with copolymer with greater hydrophilic portion, the b-PMMA1 PDMAEMA3,0. The DMAEMA homopolymer also proved efficient in interacting with the LUVs. We demonstrated that synthetic copolymers containing hydrophobic and hydrophilic regions are good models of peptides and proteins allowing quantitatively evaluate the effects of these interactions on model membranes

Neste presente trabalho foi realizado um estudo sobre copolímeros em bloco e seus nanocompósitos com diferentes estruturas morfológicas. Os polímeros estudados foram copolímeros de poliestireno-b-poli(etileno-co-butileno)-b-poliestireno (SEBS), sendo dois desses copolímeros com fração em massa de 30% de blocos de poliestireno (PS), e um deles modificado com anidrido maleico na fase de poli(etileno-co-butileno) (PEB). Os outros três copolímeros têm 13% de blocos de PS. A nanopartícula utilizada foi a argila montmorilonita organofílica Cloisite 20A. Os nanocompósitos foram preparados por dois métodos: i) mistura no estado fundido (extrusão); ii) solução. As microestruturas dos materiais resultantes foram caracterizadas pelas técnicas de espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS) e difração de raios-X (DRX). As propriedades reológicas foram avaliadas em dois tipo de fluxo (cisalhamento e elongacional). Para avaliar as propriedades reológicas em fluxo de cisalhamento foram realizados ensaios de cisalhamento oscilatório em pequenas amplitudes (SAOS), cisalhamento oscilatório em grandes amplitudes (LAOS) e varredura de tempo (TS). Para avaliar as propriedades reológicas em fluxo elongacional foram realizados ensaios com geometria apropriada (SER), acoplada ao reômetro rotacional. Estes ensaios foram conduzindo em duas direções: paralela (longitudinal) e perpendicular (transversal) à direção do fluxo de extrusão. As análises de caracterização estrutural (DRX e SAXS) indicaram uma estrutura intercalada para os nanocompósitos SEBS/20A e esfoliada para as matrizes modificadas com anidrido maleico. A caracterização reológica dos copolímeros com 30% de blocos de PS em fluxo de cisalhamento mostrou que as morfologias dos nanocompósitos são estáveis com o tempo de cisalhamento, e permitiu confirmar as estruturas dos nanocompósitos. Para os copolímeros com 13% de blocos de PS foi possível identificar as temperaturas de transição ordem-ordem e ordem-desordem. Os resultados dos ensaios reológicos indicaram que ocorre alinhamento dos cilindros na direção dos fluxos de cisalhamento e elongacional. Também foram avaliadas as propriedades mecânicas, e os resultados mostraram que o comportamento mecânico é altamente influenciado pela estrutura morfológica e a incorporação de argila. / In this work block copolymers and their nanocomposites were studied. The polymers studied were copolymers of polystyrene-b-poly(ethylene-co-butylene)-b-polystyrene (SEBS), with two samples containing 30 wt% of PS blocks. The other three copolymers contained 13% of PS blocks. Two block copolymers are modified with maleic anhydride. The reinforcement used was the montmorillonite organoclay Cloisite 20A. The nanocomposites were prepared by two methods: i) melt blending (extrusion), with which a cylindrical hexagonal structure (anisotropic and isotropic) was obtained; ii) casting, with which a lamellar structure was obtained. The microstructures were characterized by the techniques of small angle X-ray scattering (SAXS) and X-ray diffraction (XRD). The rheological properties were evaluated in two different flows (shear and elongational). To evaluate the rheological properties in shear flow the samples were tested under small amplitude oscillatory shear (SAOS), large amplitude oscillatory shear (LAOS) and time sweep (TS). To evaluate the rheological properties in elongational flow, tests were carried out using an appropriate geometry (SER). The latter tests were conducted on samples aligned in two different directions: parallel (longitudinal) and perpendicular (transverse) to the flow direction of extrusion. The structural characterization analysis (XRD and SAXS) indicated an intercalated nanocomposite structure for SEBS/20A, and an exfoliated structure for the copolymers modified with maleic anhydride. The rheological characterization of the samples in shear flow showed that the morphologies of the nanocomposites are stable with time of shearing, and it confirmed the morphologies of the nanocomposites (30% PS block). For copolymers with 13 % of PS blocks it was possible to identify the order-order and order-disorder transition temperatures. The rheological tests showed that it is possible to align the morphologies in shear and elongational flows. The mechanical properties were also evaluated; the results have shown that the mechanical behavior was strongly influenced by the morphological structure and clay incorporation.

O crescente uso do amido como um material termoplástico tem despertado o interesse por esse polímero especialmente devido sua biodegradabilidade e por ser obtido de fontes renováveis. Porém suas propriedades mecânicas inferiores e a alta sensibilidade a umidade têm limitado sua utilização em diversas aplicações. O desenvolvimento de blendas poliméricas tem sido uma boa alternativa para obtenção de novos materiais à base de amido com suas propriedades melhoradas. Blendas de amido termoplástico (TPS) e poli(álcool vinílico-co-etileno) (EVOH), com 27 e 44%mol de etileno, foram obtidas em uma extrusora de rosca simples. O TPS foi produzido pela mistura de amido de milho e glicerol como plastificante (70:30). Para a obtenção das blendas foram acrescentados 5, 10 e 15% (m/m) do EVOH27% e EVOH44%, obtendo assim 6 blendas de diferentes composições. As técnicas de análise térmica dinâmico mecânica (DMTA), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram empregadas para a verificação de possível miscibilidade da mistura. A existência de uma única Tg nas blendas foi um indicativo de um sistema miscível, porém os espectros de infravermelho não apresentaram deslocamento de bandas sendo muito semelhantes ao espectro soma que indica um material totalmente imiscível, nas imagens obtidas pelo MEV não ficou evidente a presença de duas ou mais fases, porém podem ter sido disfarçadas devido à similaridade da morfologia de ambos materiais. As análises termogravimétricas (TGA) não mostraram alterações na estabilidade térmica das blendas. A técnica de difração de raios-X mostrou que não houve um aumento significativo na cristalinidade das blendas em relação ao TPS. As blendas condicionadas em ambientes com umidades relativas controladas apresentaram redução na absorção de umidade e no coeficiente de difusão de água com o aumento do teor de EVOH e de etileno na sua composição. Com o aumento do teor de EVOH, foi observado um aumento na resistência mecânica à tração das blendas e uma redução no alongamento na ruptura e no módulo de elasticidade quando comparados com o TPS puro. / The increasing use of starch as a thermoplastic material has aroused interest in this polymer especially due to its biodegradability and because it is obtained from renewable sources. However, its lower mechanical properties and the high sensitivity to humidity have limited its use in several applications. The development of polymer blends has been a good alternative to obtain new starch-based materials with their properties improved. Blends of thermoplastic starch (TPS) and poly (vinyl alcohol-ethylene) (EVOH) with 27 and 44 mol% of ethylene were obtained in a single-screw extruder. TPS was produced by mixing corn starch and glycerol as plasticizer (70:30). To obtain the blends, 5, 10 and 15% (w/w) of EVOH27% and EVOH44% were added, thus obtaining 6 blends with different compositions. Mechanical dynamic thermal analysis (DMTA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) techniques were used to verify the potential miscibility of the mixture. The existence of a single Tg in the blends was an indicative of a miscible system, but the infrared spectrum did not show bands displacement being very similar to the spectrum sum that indicates a totally immiscible material, in the images obtained by SEM it was not evident the presence of two or more phases, but may have been masked due to the similar morphology of both materials. The thermogravimetric analyzes (TGA) did not show changes in the thermal stability of the blends. The X-ray diffraction technique showed that there was no significant increase in the crystallinity of the blends compared to TPS. Conditioned blends in environments with controlled relative humidity showed a reduction in moisture absorption and water diffusion coefficient with increasing EVOH and ethylene content in their composition. The mechanical properties of the blends showed an increase in tensile strength with increasing EVOH and ethylene content, but the elongation at break and modulus of elasticity were reduced when compared to pure TPS.

Materiais poliméricos podem exibir propriedades ópticas não lineares (ONL), o que motiva hoje em dia, muitas pesquisas para sua aplicação em dispositivos optoeletrônicos. Neste trabalho descreve-se a preparação do copolímero do tipo grupo lateral (\"side-chain\") formado pelos monômeros metacrilato de metila (MMA) e monômeros metacrilato de metila ligado a molécula disperso vermelho 13 (MMA-DR13). Como a atividade óptica não-linear de segunda ordem dos materiais poliméricos está diretamente ligada a sua polarização elétrica dipolar (alinhamento de dipolos), o presente trabalho investiga as propriedades do copolímero MMA-DR13 através de medidas de condução elétrica, correntes de despolarização estimuladas termicamente (CDET) e medidas eletroópticas. As medidas de condução elétricas feitas a diferentes temperaturas mostraram a ser dependentes do tipo substratos/eletrodos, da polaridade de tensão e atmosferas na qual foram realizadas as medidas. Nas medidas de CDET observou-se que aparecem mais de um pico de corrente em função da temperatura. As medidas do coeficiente eletroóptico r13 foram feitas em função da temperatura e do campo de polarização das amostras. Das medidas de r13 e de medidas de CDET conclui-se que o primeiro pico de corrente é associado a desorientação dipolar do grupo ONL. A falta de familiaridade com o copolímero MMADR13 e a dificuldade de se obter medidas com boa reprodutibilidade tornou difícil a sua caracterização deixando ainda vários aspectos não bem compreendidos. / Polymeric materials with nonlinear optical properties are attracting attention because of the interest of its application to NLO devices. In this work the side-chain copolymer MMA-DR13 having methyl methacrylate monomer (MMA) and a monomer of methyl methacrylate attached to the disperse red 13 (MMA-DR13) was prepared. Since the optical nonlinear activity is related with dipolar electrical polarization the properties of MMA-DR13 copolymer was investigated by means of electric conduction measurements, thermally stimulated depolarization current (CDET) and electro-optical measurements. The dependence of the electro-optic coefficient, r13 on temperature and polarization field of samples were investigated. From the measurements it was found that the electric conduction on samples depends on the electrodes, voltage polarity and on measurement environment. Measurements of r13 and CDET allowed to conclude that the first peak of current is related to dipolar relaxation of the DR13 groups. The inexperience on handling the MMA-DR13 copolymer and the difficulty to obtain reproducible results impaired the characterization of the MMA-DR13 copolymer.

Neste trabalho foi investigado o processo de relaxação em copolímeros metacrilicos funcionalizados com o grupo cromóforo 4-[N-etil-N-(2-hidroxietil)]amino-2\'-cloro-4\'nitro-azobenzeno (MMADRI3). Os copolímeros sintetizados foram caracterizados por espectrofotometria de visível e infravermelho, calorimetria diferencial de varredura, análise termogravimétrica e elipsometria. O triodo de corona foi utilizado para induzir a orientação dos cromóforos dipolares a temperaturas próximas da transição vítrea. Os valores do coeficiente eletroóptico linear r13 de filmes obtidos por derramento de solução podem alcançar 14 pm/V em amostras funcionalizadas com 43%de cromóforo.O efeito piezoelétricoé significativo para amostras contendo 4% de cromóforo sendo a sua origem atribuída à carga espacial. A relaxação orientacional dos cromóforos foi estudada medindo-se o decaimento do coeficiente eletroóptico e a relaxação dielétrica a diferentes temperaturas. O processo de relaxação foi interpretado utilizando a equação de Kohlraush-Williams-Watts (KWW) aplicada aos domínios do tempo e da freqüência. O tempo de relaxação característico &#964 e o parâmetro b da equação de KWW foram obtidos como função da temperatura desde a temperatura ambiente até acima da temperatura de transição vítrea. O parâmetro b à temperatura de transição vítrea aproxima-se de 0,6 valor que é atribuído a forças de curto alcance. As medidas dielétricas revelaram duas bandas de relaxação &#946 e &#945 respectivamente a baixas e a altas temperaturas. A relaxação a está relacionada com a transição vítrea e à desorientação dos cromóforos. A dependência de &#964 foi fundamentada nas equações de Arrhenius e de Vogel-Fulcher-Tarmnann-Hesse (VFTH), respectivamente a baixas e a altas temperaturas. Os parâmetros de VFTH encontram-se próximos dos considerados universais. O comportamento de &#964 em toda a gama de temperaturas, foi explicado pela equação de Adam-Gibbs, usando-se os parâmetros de VFTH. O resfriamento a taxas lentas após o processo de polarização aumenta substancialmente o tempo de relaxação e a sua energia de ativação. Os expoentes m e n do modelo de Dissado-Hill baseado na interação de multicorpos foram obtidos em função da temperatura. Os valores do parâmetro n ficam dentro do esperado pela teoria / The relaxation process of side-chain methacrylate copolymers functionalized with the nonlinear optical azo chromophore 4-[Nethyl-N-(2-hydroxyethyl)]-amino-2\'-chloro-4-nitroazobenzene (MMADR13) was investigated. The copolymers synthesized were characterized by visible and infrared spectrophotometry, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis and ellipsometry. The corona triode was employed to induce the orientation of the dipolar chromophore at a temperature near the glass transition. The linear eletrooptic coefficient r13 of cast fllms can reach values as high as 14 pm/V in samples with 43% of chromophore contento The piezoeletric effect attributed to space charge was only significant in the lowest chromophore content samples (4%). Electrostriction was shown to affect to some extent the quadratic electrooptic measurements. The chromophore relaxation at different temperatures was investigated by both electrooptic decay and dielectric measurements. The relaxation process was interpreted using the Kohlraush-Williams-Watts (KWW) equation both in the time and frequency domains. From the KWW equation the characteristic relaxation time &#964 and the stretching parameter b were obtained from room temperature to temperatures above the glass transition. Near the glass transition b is ca 0.6 which is characteristic of short range interactions. Dielectric measurements revealed two relaxation bands, &#946 and &#945, at low and high temperatures, respectively. The &#945 relaxation was attributed to the glass transition and to the 10ss of chromophore orientational order. The temperature behavior of &#964 was interpreted by the Arrhenius and Vogel-Fulcher-Tammann-Hesse (VFTH) equations. at low and high temperatures. respectivelly. The VFTH parameters lie close to the so-called universal values. In addition the overall temperature dependence was explained by the Adam-Gibbs equation using the VFTH parameters. Using a small cooling rate after corona poling increases substantially the relaxation time and the activation energy .The power law exponents m and n. from Dissado-Hill manybody interactions model were obtained as a function of temperature. The n values are in the range of expected values for the many-body interactions model

Copolímeros, macromoléculas orgânicas ou inorgânicas com alta massa molar, consistem de unidades monômericas repetidas, unidas por ligações covalentes e que apresentam mais de um tipo de monômero. Neste trabalho estudamos três copolímeros constituídos por dois blocos distintos, isto é copolímeros dibloco, onde um dos blocos é constituído pelo polimetacrilato de metila, PMMA e o outro pelo polimetacrilato de N,N dimetilamino, PDMAEMA, e o homopolímero de PDMAEMA. A fórmula geral dos copolímeros dibloco estudados é PMMAm-b-PDMAEMAn onde o número de monômeros de cada bloco é representado pelos índices m e n. Os copolímeros PMMA1-b-PDMAEMA6,3 (MM, 54.200), PMMA1-b-PDMAEMA3,0 (MM 27.558), o PMMA1-b-PDMAEMA1,1 (MM 25.555) e o homopolímero PDMAEMA (MM 41.614,9) tiveram suas massas molares e a razão entre os monômeros de cada bloco caracterizados por cromatografia de gel permeação, GPC, e NMR. Determinamos a concentração micelar crítica (CMC) dos copolímeros e verificamos, por RMN e fluorescência, o efeito da concentração e do pH na sua agregação. A interação dos copolímeros com vesículas unilamelares grandes, LUVs, preparadas com misturas de fosfatidilcolina, PC, e fosfatidilglicerol, PG, foi estudada em diferentes condições de pH e força iônica. A interação dos polímeros com as LUVs também foi estudada medindo-se o diâmetro hidrodinâmico e potencial zeta das LUVs na presença dos polímeros. Observou-se que, quando a razão polímero/lipídio é alta, os polímeros se ligam às LUVs, neutralizando completamente a carga das vesículas. Quando a concentração de LUVs é próxima à dos polímeros, forma-se uma rede que conduz à agregação e precipitação dos complexos. Estudamos o efeito dos polímeros na permeabilização de LUVs e vesículas unilamelares gigantes (GUVs) preparadas com misturas de PC:PG. Os copolímeros permeabilizaram as LUVs, dependendo da razão polímero/lipídio, do pH, força iônica e das características hidrofóbicas e hidrofílicas de cada copolímero. Quanto maior a porcentagem de PG nas LUVs maior a interação com os copolímeros. A ligação dos copolímeros às LUVs deve produzir segregação dos fosfolipídios negativos na bicamada das LUVs (i.e., separação lateral de fases) facilitando a permeabilização das vesículas. Demonstramos que os copolímeros se ligam à superfície das GUVs modificando a sua forma e levando ao rompimento das vesículas. Estes efeitos foram modulados pelo pH e a força iônica do meio. O efeito de permeabilização dos copolímeros foi correlacionado com as razões entre os blocos hidrofóbicos e hidrofílicos. Quando o copolímero tem uma maior fração de PDMAEMA, o bloco mais hidrofílico do copolímero, este efeito é mais evidente. A porcentagem de permeabilização, após um tempo definido, para copolímeros de mesma massa molar, como o PMMA1-b-PDMAEMA3,0 (MM 27.558) e o PMMA1-b-PDMAEMA1,1 (MM 25.555), é muito maior com o copolímero com maior porção hidrofílica, o PMMA1-b-PDMAEMA3,0. O homopolímero DMAEMA também se mostrou eficiente na interação com as LUVs, porém menos que o PMMA1-b-PDMAEMA6,3.que possui maior numero de unidades DMAEMA e uma sequencia de monômeros de MMA. Demonstramos, nesta Tese, que o efeito de copolímeros sintéticos contendo regiões hidrofóbicas e hidrofílicas são bons modelos de peptídeos e proteínas permitindo avaliar quantitativamente o efeito dessas interações em modelos de membranas. / Copolymers are organic or inorganic macromolecules with high molecular weight, consisting of repeated monomer units joined by covalent bonds and exhibit more than one type of monomer. Here, we studied three copolymers consisting of two different blocks, i.e. diblock copolymers, where one block is constituted by methyl polymethacrylate, PMMA and other by polymethacrylate N, N-dimethylamino, PDMAEMA and a homopolymer PDMAEMA. The general formula of the diblock copolymers studied was PMMAm-b-PDMAEMAn where the number of monomers of each block is represented by indexes m and n. The PMMA1-b-PDMAEMA6,3 copolymers (MW, 54,200), PMMA1 PDMAEMA3,0-b (MW 27,558), the PMMA1 PDMAEMA1,1-b (MW 25,555) and PDMAEMA homopolymer (MW 41614.9) had their molecular weights and the ratio between the monomers of each block characterized by gel permeation chromatography, GPC, and NMR. The critical micelle concentration (CMC) of the copolymers was determined by fluorescence and the aggregation of the copolymers verified by NMR. The effect pH on the copolymers CMC was also determined. The interaction of copolymers with large unilamellar vesicles, LUV, prepared with mixtures of phosphatidylcholine, PC, and phosphatidylglycerol, PG, was studied under different conditions of pH and ionic strength. The interaction of the polymers with the LUVs was also studied measuring the hydrodynamic diameter and zeta potential of the LUVs in the presence of the polymers. It was observed that when the ratios polymer / lipid are high, the polymers bind to the LUVs, completely neutralizing the charge of the vesicles. When the concentration of LUVs is close to that of the polymers, it forms a network that leads to aggregation and precipitation of the complexes. We studied the effect of polymers in permeabilization LUVs and giant unilamellar vesicles (GUVs) prepared with PC:PG. The copolymers permeabilized the LUVs, depending on the ratio polymer / lipid, pH, ionic strength and the hydrophobic and hydrophilic characteristics of each copolymer. The higher the percentage PG LUVs lead to greater interaction with the copolymers. The binding of the copolymers to the LUVs with negative charge induced phase separation of phospholipids in the bilayer of LUVs (ie, lateral phase separation) facilitating the permeability of the vesicles. We demonstrate that copolymers bind to the surface of GUVs changing its shape and leading to rupture of vesicles. These effects are modulated by pH and ionic strength of the media. The permeabilization effect of the copolymers was correlated with the ratios of the hydrophobic and hydrophilic blocks. When the copolymer has a larger fraction of PDMAEMA, the more hydrophilic block copolymer, this effect is more evident. The percentage of permeabilization, after a set time, for the same molar mass copolymers such as b-PDMAEMA3,0 PMMA1 (MW 27,558) and PMMA1 PDMAEMA1,1-b (MW 25,555), is much more efficient with copolymer with greater hydrophilic portion, the b-PMMA1 PDMAEMA3,0. The DMAEMA homopolymer also proved efficient in interacting with the LUVs. We demonstrated that synthetic copolymers containing hydrophobic and hydrophilic regions are good models of peptides and proteins allowing quantitatively evaluate the effects of these interactions on model membranes

O crescente uso do amido como um material termoplástico tem despertado o interesse por esse polímero especialmente devido sua biodegradabilidade e por ser obtido de fontes renováveis. Porém suas propriedades mecânicas inferiores e a alta sensibilidade a umidade têm limitado sua utilização em diversas aplicações. O desenvolvimento de blendas poliméricas tem sido uma boa alternativa para obtenção de novos materiais à base de amido com suas propriedades melhoradas. Blendas de amido termoplástico (TPS) e poli(álcool vinílico-co-etileno) (EVOH), com 27 e 44%mol de etileno, foram obtidas em uma extrusora de rosca simples. O TPS foi produzido pela mistura de amido de milho e glicerol como plastificante (70:30). Para a obtenção das blendas foram acrescentados 5, 10 e 15% (m/m) do EVOH27% e EVOH44%, obtendo assim 6 blendas de diferentes composições. As técnicas de análise térmica dinâmico mecânica (DMTA), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram empregadas para a verificação de possível miscibilidade da mistura. A existência de uma única Tg nas blendas foi um indicativo de um sistema miscível, porém os espectros de infravermelho não apresentaram deslocamento de bandas sendo muito semelhantes ao espectro soma que indica um material totalmente imiscível, nas imagens obtidas pelo MEV não ficou evidente a presença de duas ou mais fases, porém podem ter sido disfarçadas devido à similaridade da morfologia de ambos materiais. As análises termogravimétricas (TGA) não mostraram alterações na estabilidade térmica das blendas. A técnica de difração de raios-X mostrou que não houve um aumento significativo na cristalinidade das blendas em relação ao TPS. As blendas condicionadas em ambientes com umidades relativas controladas apresentaram redução na absorção de umidade e no coeficiente de difusão de água com o aumento do teor de EVOH e de etileno na sua composição. Com o aumento do teor de EVOH, foi observado um aumento na resistência mecânica à tração das blendas e uma redução no alongamento na ruptura e no módulo de elasticidade quando comparados com o TPS puro. / The increasing use of starch as a thermoplastic material has aroused interest in this polymer especially due to its biodegradability and because it is obtained from renewable sources. However, its lower mechanical properties and the high sensitivity to humidity have limited its use in several applications. The development of polymer blends has been a good alternative to obtain new starch-based materials with their properties improved. Blends of thermoplastic starch (TPS) and poly (vinyl alcohol-ethylene) (EVOH) with 27 and 44 mol% of ethylene were obtained in a single-screw extruder. TPS was produced by mixing corn starch and glycerol as plasticizer (70:30). To obtain the blends, 5, 10 and 15% (w/w) of EVOH27% and EVOH44% were added, thus obtaining 6 blends with different compositions. Mechanical dynamic thermal analysis (DMTA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) techniques were used to verify the potential miscibility of the mixture. The existence of a single Tg in the blends was an indicative of a miscible system, but the infrared spectrum did not show bands displacement being very similar to the spectrum sum that indicates a totally immiscible material, in the images obtained by SEM it was not evident the presence of two or more phases, but may have been masked due to the similar morphology of both materials. The thermogravimetric analyzes (TGA) did not show changes in the thermal stability of the blends. The X-ray diffraction technique showed that there was no significant increase in the crystallinity of the blends compared to TPS. Conditioned blends in environments with controlled relative humidity showed a reduction in moisture absorption and water diffusion coefficient with increasing EVOH and ethylene content in their composition. The mechanical properties of the blends showed an increase in tensile strength with increasing EVOH and ethylene content, but the elongation at break and modulus of elasticity were reduced when compared to pure TPS.

O objetivo deste trabalho foi verificar a viabilidade técnica e ambiental da incorporação de resíduos elastoméricos vulcanizados de SBR (copolímero de butadieno e estireno) em uma formulação base de idêntica composição, visando o desenvolvimento de artefatos com aplicação tecnológica. Os resíduos, caracterizados por aparas de perfis expandidos, foram coletados e moídos através de moagem mecânica à temperatura ambiente. O pó obtido, denominado SBR-r, foi caracterizado quanto a suas propriedades físicas, térmicas e químicas. Nove compósitos com diferentes teores de SBR-r, variando de 10 a 90 phr (partes por cem de borracha), foram desenvolvidos. Para efeito comparativo, foi preparada e analisada uma amostra controle sem a adição de resíduos (formulação base com 0 phr). Os compósitos obtidos foram caracterizados quanto a suas características térmicas, reométricas, físicas, mecânicas, dinâmico-mecânicas e químicas, antes e após o envelhecimento acelerado em estufa. O desempenho ambiental do processo de recuperação de resíduos foi analisado através da técnica de Avaliação do Ciclo de Vida. Os resultados indicaram que o pó obtido possui distribuição de tamanho de partículas na faixa ideal para incorporação em novas formulações. As características térmicas das misturas sugeriram o aparecimento de ligações cruzadas na interface partícula-matriz, enquanto que as propriedades reométricas não foram significativamente alteradas pela presença de resíduos. As propriedades mecânicas, tais como tensão e alongamento na ruptura e resistência ao rasgamento indicaram que é possível incorporar até 50 phr de SBR-r sem afetar adversamente estas propriedades. As propriedades dinâmico-mecânicas e as micrografias dos compósitos corroboraram os resultados das propriedades mecânicas, indicando a homogeneidade dos compósitos e a boa adesão entre os resíduos e a matriz elastomérica até este teor. Quando submetidos ao envelhecimento, todos os compósitos apresentaram uma perda de propriedades, em função do aumento da rigidez molecular provocado pelo aumento da densidade de ligações cruzadas. A avaliação do desempenho ambiental do processo proposto indicou uma redução dos impactos ambientais totais, comparativamente ao processo produtivo convencional, principalmente em função da redução do consumo de matérias-primas provenientes de recursos não-renováveis. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-22T19:12:52Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Larissa Nardini Carli.pdf: 19470669 bytes, checksum: 71bafbe031af795b0d0eab7f97332ca0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-22T19:12:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Larissa Nardini Carli.pdf: 19470669 bytes, checksum: 71bafbe031af795b0d0eab7f97332ca0 (MD5) / The aim of this study was to incorporate styrene-butadiene rubber (SBR) industrial scraps into a base formulation of identical composition used in the fabrication process of extruded profiles. Technical and environmental performance of the developed composites was evaluated. The scraps were collected and ground under ambient conditions. The powder obtained, SBR-r, was physically, thermally and chemically characterized. Nine composites with different proportions, varying from 10 to 90 phr (parts for hundred of rubber) of SBR-r were prepared and the results were compared with the control sample (base formulation with 0 phr of SBR-r). Thermal, rheometric, physical, mechanical, dynamic-mechanical and chemical properties of the SBR-r composites were evaluated before and after accelerated ageing. The environmental performance of the recycling process was determined by Life Cycle Assessment (LCA). The results indicated that the powder obtained was suitable for incorporation in new formulations. The thermal analysis of the compounds suggested that an interfacial particle-matrix interaction occurred. Rheometric properties were not significantly affected with the addition of SBR-r. The mechanical properties, such as tensile and tear strength, showed that up to 50 phr of SBR-r can be added without adversely affecting these properties. Dynamic-mechanical properties and the micrographs corroborated the mechanical results, indicating the homogeneity and a good adhesion between the scraps and the elastomeric matrix. The ageing effect led to a decrease in the mechanical properties, as a result of the increase in the stiffness of the material, related to the increase in the crosslink density. LCA results indicated a reduction in the life cycle impacts of the fabrication process with the recycling of scrap rubber, mainly due to the decrease in the consumption of raw materials from non-renewable resources.