Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:23:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327064.pdf: 2522642 bytes, checksum: 32bf8a2405935be7f7b2ce6e25af5b4e (MD5) Previous issue date: 2014 / O PMMA é um polímero orgânico muito utilizado na formulação de revestimentos e adesivos devido à boa adesão em diversos substratos e à facilidade em produzir recobrimentos poliméricos. Por outro lado, o PMMA é hidrofílico, possui baixa resistência térmica e baixa resistência aos fenômenos de corrosão. Uma forma adequada de melhorar as propriedades desse material é através da combinação com compostos inorgânicos, formando polímeros híbridos orgânico-inorgânicos. Neste contexto, foram desenvolvidos polímeros híbridos de PMMA/polissilazano com o objetivo de melhorar as propriedades do componente orgânico visando aplicação como revestimento protetor. Todavia, o oligossilazano selecionado neste trabalho, HTT1800, quando em contato com a umidade e oxigênio, forma reticulações que produzem um polímero termofixo e insolúvel, impossibilitando a aplicação como revestimento. Sendo assim, a polimerização em solução com atmosfera de argônio foi a técnica selecionada para a síntese dos materiais híbridos, pois impede o contato dos componentes de partida com ar e umidade. Os polímeros e os revestimentos híbridos desenvolvidos foram caracterizados para avaliar a influência do HTT1800 nas propriedades finais desses materiais em relação ao PMMA puro. A partir dos resultados da extração soxhlet, observou-se que os polímeros híbridos sintetizados com até 25% em massa de HTT1800 apresentaram baixo grau de reticulação e, por isso, deram origem a soluções poliméricas adequadas para deposição nos substratos metálicos. Adicionalmente, as curvas de TGA e DTA evidenciaram que a inclusão do HTT1800 aumentou a estabilidade térmica do PMMA e, a partir dos resultados de GPC, observou-se a diminuição das massas molares dos materiais híbridos em relação ao PMMA puro. Além disso, o oligossilazano melhorou a adesão dos revestimentos no substrato metálico e conferiu hidrofobicidade aos revestimentos produzidos. Os testes de corrosão comprovaram a eficiência de proteção dos revestimentos híbridos em comparação com o substrato sem revestimento e com o PMMA puro. Desta forma, o desenvolvimento dos polímeros híbridos orgânico-inorgânicos de PMMA/HTT1800 permitiu a obtenção de revestimentos protetores com propriedades superiores às observadas em revestimentos de PMMA puro.<br> / PMMA is an organic polymer that has increasingly been used as coatings and adhesives due to its good adhesion in different types of substrates and excellent film-forming performance. However, PMMA is hydrophilic and shows low thermal and corrosion resistance. A suitable way to enhance the properties of this material is the combination with inorganic compounds to form organic-inorganic hybrid polymers. In this work, hybrid polymers of PMMA/polysilazane were synthesized aiming the improvement of the organic component properties for application as protective coatings. However, the selected oligosilazane, HTT1800, is a very reactive compound, which undergoes cross-linking if in contact with water and/or oxygen. The cross-linking leads to a thermoset and insoluble polymer and hinders the application as coating. Therefore, the solution polymerization in argon atmosphere was the chosen technique for the synthesis, preventing the contact with air and humidity. Different characterizations were carried out to evaluate the influence of the HTT1800 in the final properties of the developed hybrid polymers and of the coatings in comparison to the pure PMMA. Soxhlet extraction results showed that a low cross-linking degree is obtained when HTT1800 content in the initial mixture do not exceed 25 wt%, producing polymeric solutions with adequate characteristics for the formation of hybrid films on the metal substrate. Additionally, TG and DTA analyses indicated that the addition of HTT1800 increased the thermal stability of the PMMA and the GPC analysis results showed a decrease of the hybrid polymer´s molecular weight in comparison to the pure PMMA. Furthermore, the oligosilazane improved the adhesion of the coatings on the metal substrate and the hydrophobicity of the developed films. The corrosion tests showed that the hybrid coatings had better anticorrosive performance in comparison to the uncoated substrate and to the pure PMMA. Thus, the development of organic-inorganic hybrid polymers of PMMA/HTT1800 enabled the production of protective coatings with enhanced properties if compared to pure PMMA.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327280.pdf: 1177538 bytes, checksum: 382d769457e9de0fae18793385c6a9cd (MD5) Previous issue date: 2014 / No presente trabalho avaliou-se a síntese de diferentes polímeros como poli(adipato de isosorbila), poli(metracrilato de metila) e poli(uréia-uretano) em banho termostático convencional e em banho de ultrassom. Os polímeros foram sintetizados via diferentes técnicas de polimerização como polimerização em massa, miniemulsão e solução, seguindo diferentes mecanismos de reação: em cadeia, etapas e em etapas catalisada por enzimas. Adicionalmente foi avaliado o efeito de diferentes potências do banho de ultrassom (52,8; 92,5 e 132 watts) na síntese dos polímeros. Na polimerização do isosorbídeo e do adipato de dietila em massa e em miniemulsão verificou-se que o banho de ultrassom não afetou a cinética reacional quando comparada com as reações em banho convencional e na polimerização em solução as massas molares apresentaram um leve aumento para as condições de 85°C com 92,5 W e 85°C e 132 W de potência, respectivamente, utilizando um sistema ciclohexano:benzeno como solventes. O mesmo comportamento foi observado na síntese do poli(metracrilato de metila) em massa e em miniemulsão com o uso do banho de ultrassom, sendo que o uso deste não afetou a velocidade de reação e ocasionou uma ligeira redução nas massas molares do poli(metracrilato de metila) obtido via miniemulsão em banho de ultrassom a 132 W de potência. Os estudos para a obtenção de nanopartículas de poli(uréia-uretano) via polimerização em miniemulsão em banho termostático e em banho de ultrassom revelaram que diferentes temperaturas de reação na faixa entre 60°C e 80°C no banho de ultrassom influenciaram diretamente nas massas molares dos polímeros e no aumento da taxa de reação do monômero, enquanto que a variação da potência máxima do ultrassom na faixa estudada (92,5 a 132 W) alterou a taxa de reação, mas não afetou as massas molares, sendo alcançadas massas molares ponderais médias em torno de 20000 g/mol nas reações realizadas a 70°C em banho de ultrassom.<br> / Abstract: This work presents the synthesis of various polymeric materials such as poly(isosorbide adipate), poly(methyl methacrylate) and poly(urea-urethane) in conventional thermostatic and ultrasound bath. The polymers were synthesized by bulk, solution and miniemulsion polymerizations, following different reaction mechanisms: chain polymerization, step polymerization and enzimatically catalized step polymerization. Aditionally the effect of power of the ultrasound bath (52.8, 92.5 and 132 watts) was evaluated. In the polymerization of the poly (isosorbide adipate) in mass and in solution it was found that the ultrasound bath does not affect the reaction kinetics when compared with conventional bath. In the solution polymerization, the molar mass increased slightly for the conditions of 85°C at 92.5W and 85°C at 132 W power, respectively, using a ciclohexane:benzene system as solvent. The same behavior was observed in the synthesis of poly (methyl methacrylate) in mass and miniemulsion using the ultrasound bath, and the use of the latter does not affect the reaction kinetics, but lead to a slight reduction in the molecular weight of poly(methyl methacrylate) obtained in miniemulsion via ultrasound bath at 132 W of power. Studies for obtaining nanoparticles of poly(urea-urethane) by miniemulsion polymerization with thermostatic bath, and ultrasound bath revealed that different reaction temperatures in the range between 60°C and 80°C in the ultrasound bath directly influence the molar mass of the polymers and increase the reaction rate of the monomer, while the variation of the maximum power of the ultrasound in the studied range (92.5 to 132 W) affected the reaction rate but did not influence the molar mass. The weight awerage molar mass was around 20000 g/mol for reactions conducted at 70°C in the ultrasound bath.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:32:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327884.pdf: 1638064 bytes, checksum: f576dbaa7381639cc93247ee6b107160 (MD5) Previous issue date: null / O amido é um biopolímero abundante na natureza, renovável e que vem encontrando aplicabilidades em diversos segmentos. A modificação química através da enxertia de radicais funcionais vem se mostrando como solução para as limitações de aplicabilidade que o amido natural possui. Neste trabalho a modificação química através da enxertia do Éter Alil Glicídilico (AGE  Allyl Glycidil Ether) em meio alcalino foi estudada quanto ao efeito hidrofóbico proporcionado quando aplicado na formação de biocompósito juntamente com celulose. Para que se pudesse realizar tal modificação a 50 °C, amido solúvel foi utilizado, o alcalinizante usado foi o NaOH. Para obter um alto Grau de Substituição Molar (GS>2,0), o éter AGE foi utilizado em excesso molar de até três vezes a concentração de monômero formador do amido, o alfa-Dglicopirinose (AGU), com tempo máximo de reação de 12 h. Para a caracterização do produto obtido análises de FT-IR, TGA e RNM-1H foram realizadas, sendo determinada por esta última o grau de substituição, GS.O GS foi obtido através da relação entre as áreas dos picos do íons característicos presentes no éter e no amido. O maior valor de GS obtido foi 2,097, numa escala de 0 a 3. Isso por que há três hidroxilas em cada AGU os quais foram substituídos. A estabilidade térmica também aumentou, visto que nas análises de TGA, o pico de perda de massa foi 67,972% para o amido não modificado, caindo para 42,158%no amido modificado. Dois procedimentos experimentais de aplicação do amido na formação de um biocompósito com celulose foram realizados. No procedimento controle a celulose foi misturada ao amido e prensada com o auxílio de um molde de aço com 10 cm de diâmetro à 110 °C e uma tonelada de pressão numa termoprensa hidráulica, por 20 min. No outro procedimento foi adicionada à celulose o amido modificado e reticulado com dimetracrilato de etileno glicol e peróxido de benzoíla. O primeiro grupo de materiais formados foram submetidos ao teste de Permeabilidade ao Vapor d Água (PVA), de acordo com a normativa ASTM E96 1995. O segundo grupo foi submetido ao Cobb Test, teste de absorção superficial de água líquida, de acordo com a o normativa TAPPI T-441 om-09 de 2009. Houve uma ligeira redução no PVA com a utilização do amido modificado. Isso se deve principalmente à redução da porosidade que o amido proporciona a celulose. A influência na redução da absorção de água superficial do segundo grupo de amostras foi verificada. Materiais produzidos com diferentes quantidades de amido modificado com diferentes GS foram confrontados, porém um comparativo com material de pura celulose não foi possível devido à natureza da metodologia do Cobb Test. Ao confrontar as amostras verificou-se que o efeito principal GS forneceu um valor de -486,565 g/m2 , o outro efeito principal M, relacionado a massa de amido utilizado, foi -445,965 g/m2, porém o efeito de interação GSxM resultou em 2,424. Tendo como critério de significância um valor de 275,565 g/m2. O que pode ser visto que ambos efeitos principais são significantes, porém o efeito de interação não.<br> / Abstract : Starch is an abundant biopolymer in nature, renewable and has found applicability in various segments. The chemical modification by graftingof functional radicals has proved as a solution to the limitations of applicability that has natural starch. In this work, chemical modification by grafting of allyl glycidil ether AGE in alkaline medium was studied in relation to the hydrophobic effect provided when applied to the formation of biocomposite with cellulose. In order to perform such modification could at 50 °C, soluble starch was used, the alkalizing used was NaOH. To obtain a high molar degree of substitution (DS > 2.0 ), the AGE ether was used in molar excess up to three times the concentration of monomer forming the starch, a-D- glicopirinose (AGU), with a maximum time reaction 12 h. To characterize the product, FT-IR analysis, 1H-NMR and TGA, the latter being determined by the degree of substitution, DS. The DS was obtained from the ratio between the peak areas of the characteristic ions present in the ether and starch. The highest DS value obtained was 2,097, on a scale from 0 to 3. That's why there are three hydroxyl in each AGU which were replaced. The thermal stability also increased, since the TGA analysis, a peak of mass loss was 67.972 % for unmodified starch, falling to 42.158 % in the modified starch. Two experimental procedures for applying the starch in forming a biocomposite carried out with cellulose. In the control procedure starch mixed with cellulose was used and pressed with the aid of a steel mold of 10 cm diameter at 110°C and a pressure of one ton hydraulic term-press for 20 min. In the other procedure was added to cellulose the modified starch crosslinked with ethylene glycol dimetracrylate and benzoyl peroxide. The first group formed materials were submitted to the Water Vapor Permeability (PVA) test in accordance with rules ASTM E96 (1995) rules. The second group was submitted to Cobb Test, superficial liquid water absorption test according to the rules TAPPI T-441 om-09 (2009). A slight reduction in the use of PVA modified starch was observed. This is mainly due to reduction in porosity that starch provides to cellulose. The influence was observed in the reduction of water absorption when applied starch. Materials produced with different amount of modified starch were confronted with different DS, but a comparison with pure cellulose materials was not possible due to the nature of the methodology of Cobb Test. When we compare the samples it was found that the main effect of GS provided a value -486.565 g/m2, the other main purpose M, related to the mass of starch which was -445.965 g/m2, but the effect of DSxM interacting resulted in 2,424. Having as significance criterion a value of 275.565 g/m2. What can be seen that both main effects are significant, but the interaction effect not.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:33:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329068.pdf: 1676029 bytes, checksum: 470101a630df4e9456fc05666eeb53c8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Desenvolver um biocompósito à base de poli(L-ácido láctico) (PLLA) e celulose bacteriana (CB) com uma boa dispersão das nanofibras de CB (hidrofílicas), na matriz de PLLA (hidrofóbica), pode gerar uma nova gama de materiais poliméricos biodegradáveis com aplicações em diversas áreas tecnológicas, incluindo a área biomédica. O objetivo deste trabalho foi produzir biocompósitos de PLLA e CB mediante a policondensação direta de L-ácido láctico, dentro dos hidrogéis de CB, sem uso de catalisadores. Biocompósitos foram produzidos por policondensação a 90 °C em períodos de 24 e 48 h. A caracterização dos biocompósitos de PLLA/CB produzidos foi feita por Espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Análise termogravimétrica (TGA) e Calorimetria exploratória diferencial (DSC). Avaliou-se também a absorção hídrica e a degradação hidrolítica, assim como a citotoxicidade do novo biomaterial. Na análise de MEV, os biocompósitos apresentaram uma microestrutura diferente da CB e do PLLA puros. As nanofibras de celulose ficaram retidas dentro da matriz de PLLA formada, mas conservando sua distribuição original, sugerindo que uma boa dispersão no biocompósito foi obtida. Pela análise de FTIR foi possível a confirmação da formação do PLLA, mas não foram detectados picos de absorção ou deslocamentos significativos que possam sugerir uma interação química entre a CB e o PLLA produzido. Por análise térmica foi determinado que a perda de massa é estável no intervalo entre 98,5 e 150 °C para os biocompósitos tanto após 24 como 48 h de polimerização. A temperatura de transição vítrea, Tg, apresentou uma considerável diminuição em comparação com a do PLLA puro, o que sugere que as fibras de CB na matriz de PLLA causaram um efeito similar ao ocasionado por plastificantes. Os resultados do teste de degradação hidrolítica mostraram que houve um processo hidrolítico nas amostras dos biocompósitos de 24 e 48 h de polimerização, os quais sofrem uma perda de massa de 4,64 e 5,17 %d-1, respectivamente. A avaliação da citotoxicidade mostrou que os biocompósitos apresentam menor viabilidade celular com respeito à CB pura, atribuída ao aumento de acidez do meio. A taxa de degradação hidrolítica pode explicar o processo de acidificação do meio de cultura que inviabilizou a adesão celular no biocompósito.<br> / Abstract : Developing a biocomposite based on poly(L-lactic acid) (PLLA) and bacterial cellulose (BC) with good dispersion of cellulose nanofibers (hydrophilic) inside the PLLA matrix (hydrophobic) can generate a new range of biodegradable polymeric materials with applications in different technological fields, including biomedical applications. The aim of this work was to produce biocomposites made of PLLA and BC by direct polycondensation of L-lactic acid within the BC hydrogels without using catalysts. Biocomposites were produced by polycondensation at 90 °C in periods of 24 and 48 h. The PLLA/CB biocomposites were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). We also evaluated water absorption and hydrolytic degradation of the material as well as its cytotoxicity. SEM analysis showed a different microstructure in the samples compared with pure BC and pure PLLA. The cellulose nanofibers were trapped inside the PLLA matrix; however, they keept their original spatial distribution, that is, there is a good dispersion of the fibers in the biocomposite. FTIR analysis confirmed the production of poly(L-lactic acid) but no significant displacements or absorption peaks that might suggest a chemical interaction between the CB and PLLA produced were detected. Thermal analysis determined that the weight loss is insignificant in the range of 98.5 to 150 °C for 24 h and 48 h of polymerization. The temperatures Tg and Tm were considerably reduced in comparison with the pure PLLA, suggesting that BC fibers inside the PLLA matrix caused a similar effect as the one caused by plasticizers addition. The hydrolitical degradation assay showed that there is a hydrolytic process in the biocomposites samples after 24 and 48 hours of polymerization, with a loss in mass of 4.64 and 5.17 % d-1, respectively. Cytotoxicity assay indicated that the present biocomposites have lower cell viability with respect to pure BC, caused by acidified culture medium. Their hydrolytic degradation rate explains the process of acidification of the cell culture medium preventing cell adhesion and better viability.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329204.pdf: 8797972 bytes, checksum: a47bc86ae7bf0754322f979da6da0c24 (MD5) Previous issue date: 2014 / A síntese de zeólitas a partir de fontes alternativas de silício e alumínio são rotas promissoras para a obtenção de materiais zeolíticos. Tais materiais normalmente são aplicados em processos catalíticos, adsortivos seja para obtenção de novos produtos ou para processos de purificação e separação dos mesmos. Visando à obtenção de um material com características ambientalmente corretas, a presente pesquisa concentrou-se no estudo de uma rota eficaz e viável para a síntese de zeólitas Y, a partir de diferentes fontes de silício e alumínio. Como matéria-prima foram empregados reagentes analíticos e dois tipos de metacaulim, metacaulim resíduo (MCR) e metacaulim (MC). Além disso, foi realizado um planejamento experimental como ferramenta para avaliar a significância dos efeitos dos parâmetros tempo e temperatura na cristalização das zeólitas, com reagentes analíticos. As matérias-primas, bem como os produtos obtidos, foram caracterizadas por um conjunto de técnicas: Fluorescência de Raios-X (FRX), Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análise termogravimétrica (TG/DTG), Análise de área superficial BET, Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV/FEG) e Microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados obtidos através das análises de caracterização foram satisfatórios e demonstraram que a rota, por meio de reação hidrotermal desenvolvida para a síntese de zeólitas Y é bastante eficaz. As zeólitas sintetizadas foram comparadas com uma zeólita comercial, obtendo-se resultados promissores e comprovando a eficiência da metodologia proposta. Para o planejamento, como resultado, o tempo mostrou-se um fator fundamental para a cristalinidade do material zeolítico.<br> / Abstract: The synthesis of zeolites from alternative sources of silicon and aluminumare promising routes to obtaining zeolitic materials. Such materials are typically applied in catalytic and adsorptive processes, to obtain new products and at separation and purication processes. In order to obtain a material with environmentally friendly features, this research focused on the study of an efective and viable route for the synthesis of zeolite Y, from different sources of silicon and aluminum. In this research was used two types of metakaolin, metakaolin residue (MCR) and metakaolin (MC). An experimental design was carried out as a tool to evaluate the effects of time and temperature parameters and they influence on the crystallization of zeolites with analytical reagents. The raw materials and the products obtained were characterized by a set of techniques: X-Ray Fluorescence (XRF), X-ray diffraction spectroscopy(XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR), thermogravimetric analysis (TG / DTG), BET surface area analysis, scanning electron microscopy (SEM), scanning electron microscopy with eld emission (SEM / FEG) and transmission electron microscopy (TEM). The results obtained through the analysis and characterization showed that the route through hydrothermal reaction developed for the synthesis of zeolite Y is signicantly ecient. The synthesized zeolites were compared with a commercial zeolite to yield promising results, thus proving the efficiency of the proposed method. As a result of experimental planning, the time was veried to be a key factor to the crystallinity of the zeolitic material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:36:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329206.pdf: 1403263 bytes, checksum: 7b6fc09710d4c3355ed10f4f04c515d1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Dependo das especificações do produto, a poli (pirrolidona vinílica), possui diversas aplicações. Porém, a qualidade dela é facilmente comprometida se ocorrer pequenas variações durante a reação, em especial, na quantidade de monômero residual, devida sua alta toxicidade. Visto que as principais aplicações são na formulação de fármacos, cosméticos e na produção de polímeros, realizou-se uma otimização na reação de polimerização da n-vinilpirrolidona, adotando um planejamento fatorial 32, que tem como variáveis a interação entre dois iniciadores e a temperatura de reação. Os iniciadores utilizados foram perpivolato de terc-butilae 2-etil-hexanoato de terc-butila. A resposta do planejamento é verificada por meio dos valores de massa molar e conversão. A partir do perfil de valores preditos, utilizando software de estatística, foram obtidos valores otimizados para reação. Como verificação, realizou-se a reação com os referidos valores, obtendo assim a confirmação de massa molar e conversão. Ainda, verificou-se a viabilidade de modelagem matemática do processo de polimerização em solução via radical livre para n-vinilpirrolidona, no qual é possível constar a validação da simulação. Por fim, fez-se a aplicação da poli (pirrolidona vinílica) a partir do planejamento na reação de poliestireno expansível, na qual não foram encontradas diferenças substanciais nos produtos da polimerização.<br> / Abstract: Depending on the product specifications, polyvinylpyrrolidone (PVP) has several applications. However, the polymer quality is easily compromised if slight variations occur during the reaction, particularly on the amount of residual monomer, which is a highly toxic material. Since its main applications are in the formulation of pharmaceuticals, cosmetics and in the polymers production, it was made a optimization in the polymerization reaction of n-vinylpyrrolidone, by adopting a factorial design 32, using the interaction between two initiators and reaction temperature as variables.The iniciators adopted in process were tert-butyl peroxypivalate and tertbutyl peroxy-2-ethylhexanoate. The design response is verified by molecularweight and conversion. By the analysis of the predicted values using statistical software, optimized values for the reaction process was founded. To confirm the software response, the reaction was performed with those values, obtaining confirmation of molecular weight and conversion. In addition to it, was realized the study to verify the viability of mathematical modeling of free-radical solution polymerization for n-vinylpyrrolidone, in which, it was confirmed the validation of simulation. Finally, the PVP obtained from the planning was applied in the polystyrene expansion process, which no significant differences were found in the products obtained on comparsion with a commercial sample.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:37:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328355.pdf: 2113827 bytes, checksum: 1b1f5a0a553224afa5273b3b5476470f (MD5) Previous issue date: 2014 / Dotadas de um sistema complexo de comunicação, as células nervosas representam o modo com o qual o cérebro pode se comunicar com as mais diversas partes do corpo. O córtex cerebral apresenta sua citoarquitetura composta por neurônio, células gliais (incluindo os astrócitos) e fibras. O modo tradicional de comunicação nervosa é a sinapse, e, assim como os neurônios, a partir destas, as células gliais também podem se comunicar entre si. Tendo nos íons cálcio seu modo de transmitir a informação, o astrócito, ao término da cadeia de eventos bioquímicos, reage liberando gliotransmissores. Partindo-se destes conhecimentos, este trabalho desenvolveu um estudo experimental para melhor elucidar o processo de captação de íons cálcio por astrogliomas após o emprego de um estímulo glutamatérgico. O experimento foi realizado utilizando-se cultura de células de glioma C6; solução contendo cálcio; glutamato monossódico e o indicador de cálcio fluorescente FURA-2/AM. A aquisição dos dados foi realizada em equipamento de misturador de fluxo interrompido, stopped flow mixer, capaz de produzir dados de concentração de cálcio no interior das células, utilizando para tal fluorescência. O tratamento estatístico dos dados foi realizado através das ferramentas média e desvio padrão. Para a interpretação global dos mesmos, utilizou-se autores que pudessem estabelecer relações pertinentes sobre a temática, de modo a comprovar a influencia do neurotransmissor glutamato no processo de captação de íons cálcio por astrogliomas, além da análise da viabilidade da metodologia proposta para tal.<br> / Abstract : Nerve cells are endowed with a complex communication system. They represent the main way of communication between the brain and others parts of the body. The cerebral cytoarchitecture is composed by neuron, glial cells (including astrocytes) and fibers. The traditional mode of nervous communication is the synapse. Like neurons, glial cells also employ the synapse to communicate ones with each others. Using calcium ions like way of transmitting information, the astrocyte, in the end of the biochemical events chain, reacts by releasing gliotransmitters. Knowing that, this research developed an experimental study to elucidate the process of calcium uptake by astrogliomas after a glutamatergic stimulation. The experiment was executed by using a culture of C6 glioma cells; calcium solution; monosodium glutamate and fluorescent calcium indicator Fura-2/AM. Data acquisition was performed in a "stopped-flow mixer", a device able to obtain data from concentration of calcium inside cells by fluorescence measurement. The data statistical treatment was done by employing mean and standard deviation. The overall interpretation of the results made use of authors able to establish relevant links about the subject, in order to prove the influence of the neurotransmitter glutamate in the uptake of calcium ions by astrogliomas, besides assessing the feasibility of the proposed study methodology.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:41:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330189.pdf: 2757464 bytes, checksum: 846a3d17d75473027e52b6becf89ad99 (MD5) Previous issue date: 2014 / As exigências do mercado mundial em relação à produtividade e qualidade dos produtos poliméricos tornam crescente o número dos trabalhos que tem como objetivo o monitoramento e o controle de qualidade final do látex polimérico. Nesse contexto, a distribuição do tamanho de partícula (DTP) é uma das características mais importantes estando associada às propriedades reológicas, máximo teor de sólidos, adesão e tempo de secagem do látex. No entanto, para distribuições polidispersas ou com partículas muito pequenas, os métodos de determinação experimental das DTPs ao longo da reação de polimerização possuem uma complexidade e requerem um tempo de análise que inviabilizam sua utilização em tempo real. A modelagem das DTPs por meio das Equações de Balanço Populacional, também enfrenta barreiras relacionadas a simplificações que viabilizam a resolução destas equações, mas tornam os resultados limitados. Neste sentido, este trabalho propõe a inferência das curvas de distribuição de tamanho de partícula, através de RNs Multi Layer Perceptron (MLP) treinadas pelo algoritmo de otimização global Particle Swarm Optimization (PSO). Os dados provenientes de reações de copolimerização em emulsão em reator loop contínuo foram selecionados como objeto de estudo, visto que para as condições reacionais investigadas são observadas sucessivas renucleações que provocam o aparecimento de distribuições multimodais ao longo das reações. O diferencial da estratégia está na implementação de uma rede neural dinâmica em Série (RNDS) e na utilização da Função Lognormal Bimodal (FLB) para descrever as DTPs. Os resultados mostram que a RNDS prediz com precisão a evolução das DTPs ao longo da reação, com alta correlação entre distribuições experimentais e preditas. Além disso, a proposta de utilização de um algoritmo estocástico se mostrou consistente, visto que os valores para os desvios padrão dos parâmetros ajustados se mostraram sempre muito baixos.<br> / Abstract: Polymer market requirements in terms of productivity and quality have led to an increase of the number of works involving process monitoring and final quality control of polymeric latexes. In this context, the particle size distribution is one of the most important characteristics and being associated with rheological properties, maximum solids content, adhesion and drying time. However, for polydisperse distributions or very small particle sizes, the experimental determination methods of the particle size distributions during the polymerization reaction are quite complex and time consuming hampering their usage in real time monitoring strategies. The particle size distribution modeling by means of Population Balance Equations also faces difficulties related to simplifications, which enable the resolution but turn the results rather limited. Therefore, this work proposes the inference of the particle size distributions by means of a Multi-Layer Perceptron Neural Network trained by the global optimization algorithm Particle Swarm Optimization. As case study, experimental data of emulsion copolymerization reactions in a continuous loop reactor were selected, since the particle size distributions of these reactions present a rather complex and challenging behavior due to successive re-nucleations, which cause the appearance of multimodal distributions during the reactions. The contribution of the suggested strategy is the implementation of a Dynamic Neural Network in series and the usage of the Bimodal Lognormal Function to describe the particle size distribution. The results show that the Dynamic Neural Network predicts with accuracy the evolution of the particle size distributions during the reactions, with high correlation between the experimental and predicted distributions. In addition, the use of a stochastic algorithm has shown consistency, since the values to the standard deviation of the adjusted parameters were very low.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:48:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331438.pdf: 2969511 bytes, checksum: c27130753f91be3df06d9d792661baa5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Os mercados atuais e futuros apontam para uma necessidade cada vez maior de se reaproveitar os insumos existentes, bem como transformar os rejeitos de um processo em matéria-prima para o outro. Esta rota produtiva além de minimizar ou eliminar passivos ambientais possibilita um maior lucro, pois elimina custo com transporte, descarte e neutralização dos rejeitos, minimizando o impacto ambiental e social e levando os custos com matérias-primas a patamares mais competitivos. Neste contexto, a cinza pesada de carvão mineral que é um subproduto originado da combustão do carvão mineral em usinas termelétricas, apresenta-se como matéria-prima para o setor vidreiro. Isto acontece devido as suas características físicas, químicas e mineralógicas que são compatíveis com várias matérias-primas utilizadas na indústria vidreira, indicando uma possibilidade de substituição parcial ou integral destes insumos para a produção de materiais vítreos e vitrocerâmicos. Este estudo tem seu foco centrado no desenvolvimento de formulações à produção de materiais vitrocerâmicos a base de cinza pesada de carvão mineral geradas em Usinas Termelétricas, como matéria-prima de baixo custo e alto valor agregado. Para fundir as massas vítreas foi realizado um estudo complementar utilizando a equação de Vogel-Fucher-Tamman, relacionando os componentes de cada formulação com o objetivo de se obter um algorítmo que ligue à composição da amostra à previsão da temperatura dos fenômenos termofísicos, cristalização, formação de meia esfera, amolecimento e fusão. Para isso foi utilizado um planejamento experimental {3,3}, originando dez formulações dos três componentes, a cinza pesada e dois fundentes (Na2O e LiO2), em um delineamento de misturas que possibilitaram a geração e análise de diagramas de superfícies de respostas relacionadas aos fenômenos térmicos ligados à formação dos vidros e vitrocerâmicos obtidos neste estudo. Foi também gerado um modelo matemático a partir de uma curva logística com o objetivo de prever a temperatura de fusão do material sem a necessidade de análises térmicas. Os vitrocerâmicos gerados foram também avaliados através da quantificação de fases cristalinas através de difração de raios X que apontou o surgimento de eucriptita e nefelina como fases majoritárias.<br> / Abstract: Current and future markets points to a growing need to reuse the existing inputs, as well as transform the rejects from a process as a raw material to another process. This productive route in addition to minimize or eliminate environmental liabilities enables a greater profit, because it eliminates cost the of transportation, disposal and neutralization of waste, minimizing the environmental and social impact and leading raw materials costs to more competitive levels. In this context, the heavy ash of coal that is a byproduct originated of coal combustion in thermo-electric plants presents itself as a raw material for the glass industry. This happens because of their physical, chemical and mineralogical characteristics that are compatible with various raw materials used in the glass industry, indicating a possibility of full or partial replacement of these inputs to the production of vitreous materials and glass-ceramic. This study has its focus centered on the development of formulation to the production of glass-ceramic materials based on heavy ash of coal generated in Thermo-electric Plants as raw material of low cost and high added value. To merge the vitreous masses, was performed a complementary study using the Vogel-Fucher-Tammam equation, relating the components of each formulation with the objective of obtaining an algorithm that relates the composition of the sample to the temperature prediction of thermo-physics phenomena, crystallization, formation of a half ball, softening and melting. For this study, it was used an experimental planning {3.3}, resulting in ten formulations of the three components, heavy ash and two fluxes (Na2O and LiO2), in a delineation of mixtures that allowed the generation and analysis of response surfaces diagrams related to thermal phenomena linked to the formation of glass and glass-ceramic obtained in this study. It was also created a mathematical model from a logistic curve with the goal of predicting the melting temperature of the material without the need for thermal analyses. The glass-ceramic generated was also evaluated through quantification of crystalline phases by x-ray diffraction that pointed to the emergence of eucriptita and nepheline as majority phases.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:54:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327495.pdf: 10822137 bytes, checksum: 86c8b2a9a4289a61e0e690b8fde50e5a (MD5) Previous issue date: 2014 / Blendas híbridas orgânico-inorgânicas contendo poliestireno (PS) e o precursor inorgânico poli(vinilsilazano) (HTTs), com os retardantes à chama trifenil fosfato (TFF), trifenilfosfano (TFFo) foram obtidos por mistura física direta em uma extrusora mono-rosca. O efeito retardante à chama foi caracterizado utilizando análises de termogravimentria (TGA), a aplicação do teste vertical ASTM D-635 e o teste de inflamabilidade UL94 HB. A interação química dos aditivos na matriz polimérica foi analisada utilizando a espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), e a dispersão do precursor inorgânico e dos retardantes foi estudada pela espectroscopia por dispersão de raios X (EDS). As amostras apresentaram boa processabilidade e a adição do precursor alterou o aspecto do PS. Os resultados revelaram que a adição do precursor cerâmico e dos compostos organofosforados aumentaram a estabilidade térmica e a retardância à chama do PS significativamente, de acordo com a concentração de compostos adicionados nas blendas. O efeito sinérgico entre o retardante de fase gasosa trifenilfosfano e a formação de uma camada cerâmica causada pela adição de HTTs foi observada no produto final. Entretanto, a análise de EDS mostrou uma baixa dispersão do HTTs na matriz polimérica, tornando o material mais frágil quando comparado com o poliestireno puro.<br> / Abstract : Organic-inorganic hybrid blends containing polystyrene (PS) and the ceramic precursor vinylpolysilazane (HTTs), with the flame retardant additives triphenyl phosphate (TPP) and triphenylphosphine (TPPo) were obtainedby direct melt intercalation in a single screw extruder. The flame retardant effect was characterized using thermogravimetric analysis (TGA), ASTM D-635 vertical flammability test and standard UL 94 HB flammability test.The chemical interaction of the additives in the polymer matrix was analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM), and the dispersion of innorganic precursor and the flame retardants are studied by Energy dispersive Xray spectroscopy (EDS). The samples showed a good processability and the addition of innorganic precursor changed the aspect of the PS. The results revealed that the addition of ceramic precursor and organophosphorus compounds enhanced the thermal stability and flame retardancy of PS significantly according with the amount of compounds in the blends. The synergistic effect of gas phase flame retardant triphenylphosphine and the formation of a ceramic protective layer caused by the addition of HTTs was observed in the final product. However, the EDS analysis showed a low dispersion of the HTTs in the polymer matrix, making the material more fragile, compared with the pure polystyrene.