A contínua mudança na qualidade da carga de alimentação das unidades de destilação atmosférica introduz incertezas na operação do processo de refino. A caracterização precisa do petróleo bruto, cuja composição varia devido à sua natureza intrínseca e às condições de transporte e armazenamento nas refinarias, poderia auxiliar na redução destas incertezas. O processo clássico de caracterização, baseado nas curvas de destilação TBP (True Boiling Point, Ponto de Ebulição Verdadeiro), ainda não permite detectar essas mudanças de modo mais dinâmico, o que reduz a precisão da simulação do processo e, portanto, uma menor confiabilidade nas condições de operação determinadas a partir dela. No Brasil, petróleo pesado é produzido de forma predominante, que é misturado freqüentemente com petróleo leve importado antes do refino. Como conseqüência, nas refinarias brasileiras as características do petróleo mudam em média, a cada três dias, sendo esta taxa de variação incompatível com a determinação das curvas de destilação TBP. A análise SimDis (Simulated Distillation, Destilação Simulada) é atualmente a técnica de laboratório alternativa para aproximar as curvas de destilação. Porém, ainda apresenta algumas características que a tornam tão limitantes quanto a análise TBP. A espectroscopia NIR (Near InfraRed, Infravermelho Próximo), tem se consagrado como uma técnica analítica rápida e viável em inúmeras aplicações industriais na determinação de diversos parâmetros qualitativos. Neste trabalho, metodologias inovadoras de caracterização são desenvolvidas visando reproduzir com maior dinamismo o processo de refino. A reprodução das curvas de destilação das cargas ao processo de destilação atmosférica da Refinaria de Capuava (RECAP ? Petrobras S.A.) através do seu espectro NIR tem sido o ponto de partida no desenvolvimento do trabalho. Métodos de calibração multivariada e redes neurais foram utilizados na construção de algoritmos computacionais que permitem a previsão dos perfis de destilação do petróleo processado, os quais foram utilizados na simulação do processo para avaliar o impacto da aplicação desta metodologia. A boa qualidade da reprodução das propriedades físico-químicas do petróleo através do NIR foi comprovada, uma vez que os modelos construídos foram condicionados às características da matéria analisada. Quanto à reprodução do cenário real do processo através da simulação, os resultados obtidos são promissores, mostrando que a caracterização da carga é útil para reproduzir mudanças no processamento. Porém, alguns aspectos precisam ainda ser aprofundados visando o melhor desempenho das metodologias. Contudo, os resultados desta pesquisa reforçam a relevância do papel da espectroscopia NIR, juntamente com técnicas clássicas de laboratório utilizadas, numa nova concepção de caracterização, que tem na rapidez e confiabilidade os seus principais aliados e pode ser aplicada na simulação de um processo visando uma melhor qualidade de operação. / The continuous variation in the quality of the feed petroleum to atmospheric distillation unities brings uncertainty to the operation of the refining process. The characterization of the crude oil, whose composition varies due to its intrinsic nature and the transport conditions and storage in refineries, could be useful in reducing the uncertainty. The classic process of characterization, based on TBP distillation curves (True Boiling Point), still does not permit to detect these changes in a more dynamic manner, which reduces the precision of the process simulation and, consequently, less confidence in the operation conditions determined from it. In Brazil, heavy petroleum is produced predominantly, which is typically blended with light imported petroleum before refining. As a consequence, in Brazilian refineries the characteristics of the petroleum change, on the average, about every three days. This rate of the petroleum change is incompatible with the determination of TBP curves. Nowadays, SimDis analysis (Simulated Distillation) is an alternative laboratory technique able to approximate the distillation curves. However, it still presents some limiting characteristics like those of TBP analysis. In the last decades, the NIR spectroscopy (Near InfraRed) has showed to be a both fast and feasible analytical technique for innumerous industrial applications in the determination of various qualitative parameters. In the present work, an innovative characterization methodology is developed aiming to reproduce more dynamically the refining process. The reproduction of distillation curves of the feed to the atmospheric distillation process of the Refinery of Capuava (RECAP ? Petrobras S.A.) from its NIR spectral determination has been the initial point for the development. Multivariate calibration methods and neural networks have been used in the construction of computational algorithms that allow the prediction of distillation profiles of the petroleum processed. These profiles were applied in process simulation in order to evaluate the impact of the application of this methodology. The good quality of the physicochemical properties of petroleum reproduction using NIR was confirmed, it is due to the fact that constructed models were conditioned to the characteristics of the samples analyzed. With respect to the reproduction of the real process behavior through simulation, the results obtained are promising, which show that the feed characterization is useful in order to reproduce process variations. However, some aspects need to be analyzed deeply in order to improve the performance of the methodologies. Finally, the results of this research strengthen the role of NIR spectroscopy together with classic laboratory techniques used in a new characterization concept, whose major advantages are the rapidity and the trustworthiness of its predictions, that can be applied in order to improve the quality of the simulation of a process.

A contínua mudança na qualidade da carga de alimentação das unidades de destilação atmosférica introduz incertezas na operação do processo de refino. A caracterização precisa do petróleo bruto, cuja composição varia devido à sua natureza intrínseca e às condições de transporte e armazenamento nas refinarias, poderia auxiliar na redução destas incertezas. O processo clássico de caracterização, baseado nas curvas de destilação TBP (True Boiling Point, Ponto de Ebulição Verdadeiro), ainda não permite detectar essas mudanças de modo mais dinâmico, o que reduz a precisão da simulação do processo e, portanto, uma menor confiabilidade nas condições de operação determinadas a partir dela. No Brasil, petróleo pesado é produzido de forma predominante, que é misturado freqüentemente com petróleo leve importado antes do refino. Como conseqüência, nas refinarias brasileiras as características do petróleo mudam em média, a cada três dias, sendo esta taxa de variação incompatível com a determinação das curvas de destilação TBP. A análise SimDis (Simulated Distillation, Destilação Simulada) é atualmente a técnica de laboratório alternativa para aproximar as curvas de destilação. Porém, ainda apresenta algumas características que a tornam tão limitantes quanto a análise TBP. A espectroscopia NIR (Near InfraRed, Infravermelho Próximo), tem se consagrado como uma técnica analítica rápida e viável em inúmeras aplicações industriais na determinação de diversos parâmetros qualitativos. Neste trabalho, metodologias inovadoras de caracterização são desenvolvidas visando reproduzir com maior dinamismo o processo de refino. A reprodução das curvas de destilação das cargas ao processo de destilação atmosférica da Refinaria de Capuava (RECAP ? Petrobras S.A.) através do seu espectro NIR tem sido o ponto de partida no desenvolvimento do trabalho. Métodos de calibração multivariada e redes neurais foram utilizados na construção de algoritmos computacionais que permitem a previsão dos perfis de destilação do petróleo processado, os quais foram utilizados na simulação do processo para avaliar o impacto da aplicação desta metodologia. A boa qualidade da reprodução das propriedades físico-químicas do petróleo através do NIR foi comprovada, uma vez que os modelos construídos foram condicionados às características da matéria analisada. Quanto à reprodução do cenário real do processo através da simulação, os resultados obtidos são promissores, mostrando que a caracterização da carga é útil para reproduzir mudanças no processamento. Porém, alguns aspectos precisam ainda ser aprofundados visando o melhor desempenho das metodologias. Contudo, os resultados desta pesquisa reforçam a relevância do papel da espectroscopia NIR, juntamente com técnicas clássicas de laboratório utilizadas, numa nova concepção de caracterização, que tem na rapidez e confiabilidade os seus principais aliados e pode ser aplicada na simulação de um processo visando uma melhor qualidade de operação. / The continuous variation in the quality of the feed petroleum to atmospheric distillation unities brings uncertainty to the operation of the refining process. The characterization of the crude oil, whose composition varies due to its intrinsic nature and the transport conditions and storage in refineries, could be useful in reducing the uncertainty. The classic process of characterization, based on TBP distillation curves (True Boiling Point), still does not permit to detect these changes in a more dynamic manner, which reduces the precision of the process simulation and, consequently, less confidence in the operation conditions determined from it. In Brazil, heavy petroleum is produced predominantly, which is typically blended with light imported petroleum before refining. As a consequence, in Brazilian refineries the characteristics of the petroleum change, on the average, about every three days. This rate of the petroleum change is incompatible with the determination of TBP curves. Nowadays, SimDis analysis (Simulated Distillation) is an alternative laboratory technique able to approximate the distillation curves. However, it still presents some limiting characteristics like those of TBP analysis. In the last decades, the NIR spectroscopy (Near InfraRed) has showed to be a both fast and feasible analytical technique for innumerous industrial applications in the determination of various qualitative parameters. In the present work, an innovative characterization methodology is developed aiming to reproduce more dynamically the refining process. The reproduction of distillation curves of the feed to the atmospheric distillation process of the Refinery of Capuava (RECAP ? Petrobras S.A.) from its NIR spectral determination has been the initial point for the development. Multivariate calibration methods and neural networks have been used in the construction of computational algorithms that allow the prediction of distillation profiles of the petroleum processed. These profiles were applied in process simulation in order to evaluate the impact of the application of this methodology. The good quality of the physicochemical properties of petroleum reproduction using NIR was confirmed, it is due to the fact that constructed models were conditioned to the characteristics of the samples analyzed. With respect to the reproduction of the real process behavior through simulation, the results obtained are promising, which show that the feed characterization is useful in order to reproduce process variations. However, some aspects need to be analyzed deeply in order to improve the performance of the methodologies. Finally, the results of this research strengthen the role of NIR spectroscopy together with classic laboratory techniques used in a new characterization concept, whose major advantages are the rapidity and the trustworthiness of its predictions, that can be applied in order to improve the quality of the simulation of a process.

A presente tese trata da síntese e a análise conformacional de algumas N-metóxi-N-metil-amidas α-heterossubstituídas (amidas de Weinreb) Z-C(O)-N(OMe)Me (Z= CH2F (1), CH2OMe (2), CH2OPh (3), CH2Cl (4), CH2Br (5), CH2SEt (6) e Me2CSEt (7). A análise da banda da carbonila no infravermelho apoiada por cálculos teóricos B3LYP/6311++G(3df, 3pd), juntamente com a análise de NBO indicou a existência de um equilíbrio conformacional cis/gauche, isto é, (c) e (g) para (1) e (3), (c1, c2) e (g1, g2) para (2), (c) e (g1, g2) para (4-6) e (g1, g2) para (7). Em fase gasosa a população do confôrmero gauche prevalece ligeiramente sobre a população do confôrmero cis para os compostos (1) e (3); a população de (c1 + c2) prevalece sobre a população de (g1 + g2) para o composto (2) e a soma das populações de (g1 + g2) é mais abundante que a população de (c) para os compostos (4), (5) e (6). Já para o composto (7) a população do confôrmero g1 prevalece sobre a do g2. Nos compostos (4), (5) e (6), em solução de n-hexano, a ocorrência da ressonância de Fermi na região da vibração de estiramento da carbonila (VCO), impede qualquer estimativa das populações relativas dos confôrmeros (c, g1 e g2). Já, no composto (7) constata-se, em n-hexano, somente a presença do confôrmero (g1). Os resultados dos espectros da banda do composto (7), que contém duas metilas ligadas ao carbono α exclui a possibilidade da ocorrência da ressonância de Fermi. Os cálculos SCI-PCM concordam com o efeito do solvente sobre a intensidade relativa dos componentes da banda da carbonila para os compostos (1-3). A análise de NBO mostrou que a interação orbitalar nN→π*CO é o principal fator que estabiliza o confôrmero gauche (g, g1,e g2) em maior extensão do que o confôrmero cis (c, c1 e c2) para os compostos de (1-6). As interações orbitalares nY→π*CO, σC-Y→π*CO, πCO→σ*C-Y e π*CO→σ*C-Y também contribuem para a estabilização do confôrmero gauche (g, g1, g2) em relação ao confôrmero cis (c, c1, c2), porém em menor extensão. A existência de uma piramidalização no átomo de nitrogênio das amidas de Weinreb é responsável pela ocorrência dos contatos curtos entre Yδ-(4)…Oδ-(9) e Yδ-(4)…Nδ-(7) nos confôrmeros gauche (g, g1, g2), que origina uma forte interação coulombica repulsiva, agindo fortemente em oposição à estabilização dos confôrmeros gauche (g, g1, g2) em relação aos confôrmeros cis (c, c1, c2). Portanto, um delicado equilíbrio entre as interações Coulômbicas e as interações orbitalares, pode ser responsável pela estabilização observada nos confôrmeros cis (c, c1, c2) em relação aos confôrmeros gauche (g, g1, g2), tanto em fase gasosa, quanto em solução. Contrariamente ao que seria esperado, a predominância do confôrmero cis (em solução de n-hexano e tetracloreto de carbono) para as N-metóxi-N-metil amidas α-heterossubstituídas (1-3), contendo em α-átomos da primeira fila (flúor e oxigênio) está em direção oposta à preferência do confôrmero gauche para as N-metóxi-N-metil amidas α-heterossubstituídas remanescentes (4-6) contendo em α átomos da segunda e terceira filas (cloro, enxofre, bromo), onde os confôrmeros g1 e g2 são preponderantes ou exclusivos no caso de (7). / This thesis deals with the synthesis and conformational analysis of some α-heterosubstituted N-methoxy-N-methyl-amides (Weinreb amides) Z-C(O)-N(OMe)Me (Z= CH2F (1), CH2OMe (2), CH2OPh (3), CH2Cl (4), CH2Br (5), CH2SEt (6) and Me2CSEt (7). The analysis of the carbonyl band in the IR spectra supported by B3LYP/6 311++G(3df, 3pd calculations along with the NBO analysis indicated the existence of a cis-gauche conformational equilibrium i.e. (c) and (g) for (1) and (3), (c1, c2) and (g1, g2) for (2), (c) and (g1, g2) for (4-6) and (g1, g2) for (7). In the gas phase the g conformer population prevails slightly over the c one for (1) and (3); the (c1 + c2) population prevails over the (g1 + g2) for (2), and the (g1 + g2) conformer population is more abundant than the population (c) for (4), (5) and (6). In n-hexane solution the cis conformer is more abundant for (1-3). The occurrence of Fermi resonance in the VCO region, in n-hexane, precludes the estimative of relative populations of the (c, g1, g2) conformers for (4-6). The SCI-PCM calculations agree with the solvent effect on the VCO band component relative intensities for (1-3). NBO analysis showed that the nN→π*CO orbital interaction is the main factor which stabilizes the gauche (g, g1, g2) conformers for (1-6) into a larger extent relative to the cis (c, c1, c2) ones. The nY→π*CO, σC-Y→π*CO, πCO→σ*C-Y and π*CO→σ*C-Y orbital interactions still contribute, but into a minor extent for the stabilization of the gauche conformers relative to the cis ones. The existence of some pyramidalization at the nitrogen atom of the Weinreb amides (1-6) is responsible for the occurrence of Yδ-(4)…Oδ-(9) and Yδ-(4)…Nδ-(7) short contacts in the gauche (g, g1, g2) conformers, which originates strong repulsive Coulombic interactions, acting in opposition to the large orbital stabilization of the gauche conformer with respect to the cis one. The same effects are responsible for the larger stabilization of the (g1, g2) conformers of (7) which in turn precludes the existence of the c conformer. Therefore, a delicate balance of the Coulombic and orbital interactions seems to be responsible for the observed stabilization of the gauche (g, g1, g2) and cis (c, c1, c2) conformers, both in the gas phase and in the solution for (1-6) and (7). However, the cis conformer predominance, in non polar solvents, for the α-substituted N-methoxy-N-methyl acetamides (1-3), bearing in α first row (fluorine and oxygen) atoms, is in the opposite direction to the gauche conformer preference for the remaining α-substituted N-methoxy-N-methyl acetamides (4-6), bearing in α second and third rows (chlorine, sulfur, bromine) atoms. However the g1 and g2 conformers are the only ones present for (7).

A presente tese relata o estudo conformacional e das interações eletrônicas de algumas α-feniltio-acetatos de etila para-substituídos e suas formas mono- e di-oxigenadas EtOC(O)CH2SOn-Φ-X (p) (I) e de alguns α-feniltio-tioacetatos de etila para-substituídos e sua forma mono-oxigenada EtSC(O)CH2SOn-Φ-X (p) (II), [ n =0 (a), 1 (b) e 2 (c) para (I)] e [n= 0 (a) e 1 (b) para (II)], sendo X substituintes atraentes, hidrogênio e doadores de elétrons. Este estudo foi realizado através da espectroscopia no infravermelho e cálculos ab initio HF/6-31G**. Nos α-ester-sulfetos (Ia) e α-tioester-sulfetos (IIa) as conformações gauche são fortemente estabilizadas pelas interações orbitalares π*co/ σc-s (hiperconjugativa) e π*co/ns. Nos β-ester-sulfóxidos (Ib) e β-tioester-sulfóxidos (IIb) enquanto a s conformações gauche são estabilizadas pela interação orbitalar πco/ σ*c-so, a conformação cis é estabilizada pela interação no(co)→π*SO. Nas β-ester-sulfonas (Ic) o confôrmero menos polar e mais estável gauche é fortemente estabilizado pelas interações Coulombicas e orbitalares Oδ-(CO) → Sδ+(SO2) e Oδ-(SO2) → Cδ+(CO), enquanto que o confôrmero gauche 1 é estabilizado por esta ultima interação e desestabilizado pela interação repulsiva entre os oxigênios negativamente carregados dos grupos C(O)OEt e SO2Et. / This thesis reports the conformational and electronic interaction studies of some ethyl α-phenylthio-acetates and their mono-and di-oxygenated derivatives EtOC(O)CH2SOn-Φ-X (I) [for n=0 (a), l(b), and 2 (c)] and some ethyl α-phenylthio-thioacetates and their mono-oxygenated derivatives EtSC(O)CH2SOn-Φ-X (II) [for n= 0 (a) and 1 (b)], bearing at the para position electron-attracting, hydrogen and electron-donating substituents. This study was performed by means of infrared spectroscopy and HF/6-31G** ab initio calculations. For the β-ester-sulfides (Ia) and β-thioester-sulfides (IIa) the more stable gauche conformers are strongly stabilised by the π*co/ σc-s and π*co / ns orbital interactions. As for the β-ester-sulfoxides (Ib) and β-thioester-sulfoxides (IIb) while the gauche conformers are stabilised by the πco/ σ*c-s orbital interaction, the cis conformer is stabilised by the no(co) → π∗co interaction. For the β-ester-sulfones (Ic) the least polar and most stable gauche rotamer is strongly stabilised by the crossed Oδ-(CO)→ Sδ+(SO2) and Oδ-(SO2)→ Cδ+(CO) Coulombic and orbital interactions, while the least stable gauche1 rotamer is stabilised by this latter interaction and destabilised by the repulsive interaction between the negatively charged oxygen atoms of the C(O)OEt and SO2Et groups.

Orientador: Rogério Pinto Mota / Resumo: Neste trabalho foram produzidos filmes finos de polímeros a partir da técnica de polimerização a plasma dos monômeros dietilenoglicol dimetil-eter (diglime), 2-metil-2-oxazolina (oxazolina) e da mistura de etilenodiamina (EDA) e o gás acetileno (C2H2), obtidos em baixa pressão. Esses materiais podem possuir um conjunto de características que são necessárias para aplicações na área da biomedicina. Os plasmas foram analisados por meio das técnicas de sonda de Langmuir (LP) e de espectroscopia ótica de emissão (OES). A caracterização dos polímeros foi realizada por meio das técnicas de medidas de ângulo de contato e energia de superfície (AC e ES), microscopia de força atômica (AFM), microscopia confocal (MC) e espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR). As características dos plasmas foram correlacionadas às propriedades dos polímeros a fim de se obter informações sobre os processos de polimerização, objetivando que o processo de produção de materiais com características desejáveis seja feito de forma controlada. Foram observadas temperaturas eletrônicas de elétrons frios entre 0,2 e 1,6 eV, e as densidades de plasmas foram da ordem de 10^15 m^-3. O comportamento da temperatura eletrônica em função da pressão de operação e da potência aplicada aos plasmas foi relacionado à produção de espécies CH, CO e Hα em plasmas de diglime, CH, CN, CO e NH em plasmas de 2-metil-2-oxazolina e CH, CN e NH em plasmas da mistura de EDA e C2H2. A participação dessas espécies... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Plasma polymers obtained by plasma polymerization of diethyleneglycol dimethyl-ether (diglyme), 2-methyl-2-oxazoline (oxazoline) and the mixture of ethylenediamine (EDA) with acetylene (C2H2) were produced in low pressure conditions. These materials might have a set of essential properties to biomedical applications. The plasmas were analyzed by Langmuir probe technique (LP) and optical emission spectroscopy (OES) techniques. Polymer characterization was performed by contact angle and surface energy analysis (AC and ES), atomic force microscopy (AFM), confocal microscopy (MC) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). In order to obtain details of polymerization process, plasma characteristics were correlated to polymers properties in order to control the production of materials with desired characteristics. The cold electron temperatures were observed between 0.2 and 1.6 eV and the plasmas densities about 10-15 m -3 . The electronic temperature behavior was analyzed as a function of operating pressure and applied power. This behavior was linked to production of CH, CO and Hα species in diglyme plasmas, CH, CN, CO and NH in 2- methyl-2-oxazoline plasmas and CN, CH and NH species in plasmas of EDA and C2H2 mixture. The mean roughness investigation, the bonds observed by FTIR technique and the deposition rates revealed the role of these species on polymerization processes. The CO species in diglyme plasmas and CN species in plasmas of EDA and C2H2 mixture were responsi... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Poliuretana (PUR) é uma classe de polímeros que possui grupos uretânicos [-O-C(=O)-NH-] em sua estrutura e encontra diversas aplicações, inclusive na área biomédica. Esta versatilidade é devida ao uso de diferentes monômeros em sua síntese. O uso de isocianatos cicloalifáticos, um dos monômeros da PUR, é mais vantajoso em aplicações que requeiram uma maior estabilidade térmica e à radiação ultravioleta e maior resistência à hidrólise. Quando processadas inapropriadamente, as PUR baseadas em isocianatos aromáticos produzem compostos carcinogênicos, fato não observado para as PUR com isocianatos cicloalifáticos. Visando a aplicação biomédica, a PUR tem sido modificada através da incorporação de grupos iônicos à cadeia polimérica, formando ionômeros. A esterilização de materiais de uso biomédico é feita pelo emprego de óxido de etileno ou da radiação gama. Neste trabalho, visou-se a síntese e caracterização da PUR e do ionômero sultanado desta, baseadas em isocianato cicloalifático, além do estudo do efeito da radiação gama nos polímeros. Foi observado através da espectroscopia vibracional e análise elementar que se formam ligações de alofanato, uma ramificação da PUR linear. Comparando-se a PUR sintetizada com uma amostra comercial de PUR linear de uso biomédico, amorfa, verificou-se que a primeira apresentava cristalinidade. O estudo da cinética de decomposição térmica da PUR permitiu estabelecer o mecanismo com o qual acontece a decomposição. A estabilidade térmica e cristalinidade da PUR sulfonada são maiores que para a PUR, devendo estar relacionadas à contribuição dos grupos sulfonato. A PUR sulfonada tem um maior tempo de vida estimado que a PUR, nas temperaturas estudadas. A irradiação das amostras permitiu a verificação da oxidação do segmento do poliol e/ou extensor de cadeia, por meio da diminuição de intensidade das bandas relacionadas a este segmento nos espectros vibracionais e diminuição da cristalinidade por DSC. / Polyurethane (PUR) is a class of polymers that possesses urethane groups [O-C(=O)-NH-] in its structure and that find many applications, including biomedical ones. This variety is due to the use of different monomers in its synthesis. The use of aliphatic isocyanates, one of PUR monomers, is more valuable in applications that demand stability to UV radiation, resistance to hydrolysis, and a greater thermal stability. The aromatic isocyanate-based PUR produces, when processed incorrectly, carcinogenic compounds, a fact that is not observed in the cycloaliphatic isocyanate-based PUR. The PUR modification to use it in biomedical artifacts has been made, among some procedures, through the incorporation of ionic groups into the polymer chain, forming ionomers. The biomedical materials sterilization is made employing ethylene oxide or gamma radiation. The objectives of this work are the synthesis and characterization of PUR and its sulfonated ionomer, both based on a cycloaliphatic isocyanate, as well as the study of the effect of gamma radiation in the polymers. It has been observed the formation of allophanate linkages through the analysis of vibrational spectra and elemental analysis data. Comparing the synthesized PUR and a commercial, amorphous, linear PUR used in biomedical artifacts, it has been noted that the former has crystallinity. The kinetic study of thermal decomposition of PUR allowed to establish the decomposition mechanism of PUR. The thermal stability and crystallinity of sulfonated PUR are greater than of PUR, probably due to the contribution of sulfonic groups. The lifetime of sulfonated PUR is greater than that of PUR, in the temperature range studied. The samples irradiation has permitted the observation of poliol and/or chain extender oxidation, by means of the decreasing of the intensity of the vibrational bands related to these groups and the decreasing of crystallinity in DSC.

Poliuretana (PUR) é uma classe de polímeros que possui grupos uretânicos [-O-C(=O)-NH-] em sua estrutura e encontra diversas aplicações, inclusive na área biomédica. Esta versatilidade é devida ao uso de diferentes monômeros em sua síntese. O uso de isocianatos cicloalifáticos, um dos monômeros da PUR, é mais vantajoso em aplicações que requeiram uma maior estabilidade térmica e à radiação ultravioleta e maior resistência à hidrólise. Quando processadas inapropriadamente, as PUR baseadas em isocianatos aromáticos produzem compostos carcinogênicos, fato não observado para as PUR com isocianatos cicloalifáticos. Visando a aplicação biomédica, a PUR tem sido modificada através da incorporação de grupos iônicos à cadeia polimérica, formando ionômeros. A esterilização de materiais de uso biomédico é feita pelo emprego de óxido de etileno ou da radiação gama. Neste trabalho, visou-se a síntese e caracterização da PUR e do ionômero sultanado desta, baseadas em isocianato cicloalifático, além do estudo do efeito da radiação gama nos polímeros. Foi observado através da espectroscopia vibracional e análise elementar que se formam ligações de alofanato, uma ramificação da PUR linear. Comparando-se a PUR sintetizada com uma amostra comercial de PUR linear de uso biomédico, amorfa, verificou-se que a primeira apresentava cristalinidade. O estudo da cinética de decomposição térmica da PUR permitiu estabelecer o mecanismo com o qual acontece a decomposição. A estabilidade térmica e cristalinidade da PUR sulfonada são maiores que para a PUR, devendo estar relacionadas à contribuição dos grupos sulfonato. A PUR sulfonada tem um maior tempo de vida estimado que a PUR, nas temperaturas estudadas. A irradiação das amostras permitiu a verificação da oxidação do segmento do poliol e/ou extensor de cadeia, por meio da diminuição de intensidade das bandas relacionadas a este segmento nos espectros vibracionais e diminuição da cristalinidade por DSC. / Polyurethane (PUR) is a class of polymers that possesses urethane groups [O-C(=O)-NH-] in its structure and that find many applications, including biomedical ones. This variety is due to the use of different monomers in its synthesis. The use of aliphatic isocyanates, one of PUR monomers, is more valuable in applications that demand stability to UV radiation, resistance to hydrolysis, and a greater thermal stability. The aromatic isocyanate-based PUR produces, when processed incorrectly, carcinogenic compounds, a fact that is not observed in the cycloaliphatic isocyanate-based PUR. The PUR modification to use it in biomedical artifacts has been made, among some procedures, through the incorporation of ionic groups into the polymer chain, forming ionomers. The biomedical materials sterilization is made employing ethylene oxide or gamma radiation. The objectives of this work are the synthesis and characterization of PUR and its sulfonated ionomer, both based on a cycloaliphatic isocyanate, as well as the study of the effect of gamma radiation in the polymers. It has been observed the formation of allophanate linkages through the analysis of vibrational spectra and elemental analysis data. Comparing the synthesized PUR and a commercial, amorphous, linear PUR used in biomedical artifacts, it has been noted that the former has crystallinity. The kinetic study of thermal decomposition of PUR allowed to establish the decomposition mechanism of PUR. The thermal stability and crystallinity of sulfonated PUR are greater than of PUR, probably due to the contribution of sulfonic groups. The lifetime of sulfonated PUR is greater than that of PUR, in the temperature range studied. The samples irradiation has permitted the observation of poliol and/or chain extender oxidation, by means of the decreasing of the intensity of the vibrational bands related to these groups and the decreasing of crystallinity in DSC.