Una cavidad pleural residual (CPR) se origina tras un proceso patológico pleural o tras una resección pulmonar y persiste prolongadamente en el tiempo, dando lugar a diversas complicaciones (infecciones, sangrado, disnea, fístulas y/o dolor). Las causas que originan una CPR pueden ser tuberculosis, infecciones virales, cáncer de pulmón, insuficiencia cardíaca congestiva, etc. Las CPRs deben ser tratadas con inmediatez para evitar severas complicaciones tales como neumotórax, derrames pleurales o hemotórax, pudiendo llegar a producir la defunción del paciente. En la actualidad, los tratamientos de las CPRs consisten en complicadas intervenciones quirúrgicas que suelen acarrear un deterioro posterior en la calidad de vida del paciente. Desde hace algunos años se ha propuesto rellenar las CPRs con materiales sintéticos, habiéndose usado diferentes materiales (esferas huecas de polimetil metacrilato, implantes de prótesis de mama o de testículo, y prótesis expansibles rellenadas con soluciones estériles). Sin embargo, ninguno de estos materiales ha proporcionado resultados suficientemente positivos, ya que no se adaptan completamente a la CPR y generan infecciones o fístulas. Considerando que las espumas poliméricas permiten el relleno de espacios de diferente geometría y tamaño, así como su alta durabilidad y facilidad de aplicación, en este estudio se propone el desarrollo de espumas de poliuretano (PUF) para rellenar CPRs in-situ. Para ello, el estudio se ha llevado a cabo en diferentes etapas. En la primera etapa del estudio, se optimizó la síntesis de espumas de poliuretano mediante la herramienta matemático-analítica de diseño propiedades mecánicas de compresión mostraron una sinergia de propiedades en la utilización de una relación 80/20 de polioles de mayor/menor peso molecular atribuido a la formación de celdas parcialmente abiertas además de un mayor número de celdas por unidad de volumen. Esta espuma de poliuretano presentó una estructura basada en poliureas con alto contenido de enlaces de hidrogeno (ureas bidentadas), mostrando un mayor orden estructural. Los estudios posteriores se centraron en el uso de polioles de diferente naturaleza química y menor funcionalidad (copolímero poliéster/policarbonato diol y poliéster derivado de original con funcionalidades 2 y 1.6, respectivamente). El uso de polioles con menor funcionalidad, produjo una menor reactividad de la espuma de poliuretano, dejando ocluidos grupos NCO en la estructura que, con el tiempo, reaccionaban entre sí formando isocianuratos que rigidizaban la estructura. Esto conllevó una oclusión de dichos de las cadenas alifáticas, permitiendo un mejor reordenamiento, particularmente cuando se utilizaba el copolímero poliéster/policarbonato diol. Así mismo, la estructura celular era diferente cuando se empleaba el copolímero poliéster/policarbonato diol, tanto en forma (más esférica), como en número de celdas por unidad de volumen. Se estudió la influencia del peso molecular de copolímeros de poliéster/policarbonato diol (500-2000 g/mol) en las propiedades de las espumas de poliuretano. La síntesis de las espuma de poliuretano con el copolímero de poliéster/policarbonato de peso molecular 500 g/mol no fue viable. Para el resto de copolímeros de poliéster/policarbonato, se generaba un incremento del número de enlaces urea bidentada, generando estructuras más rígidas con un detrimento de las propiedades físicas (menor volumen de expansión y mayores temperaturas de reacción máxima). Además, se sintetizaron espumas de poliuretano empleando mezclas de polioles 80/20 (poliéter y copolímero de poliéster/policarbonato diol), mejorando las propiedades físicas y mecánicas, ya que con respecto a la espuma R1F, se obtuvieron mejores valores en rendimiento al ser esta comprimidas hasta el 50% de espesor. Se estudió la adición de diferentes materiales grafíticas en las propiedades de las espumas de poliuretano. La adición de distintas cantidades de nanoláminas grafíticas GP500 en cantidades menores del 0.5 % en peso produjo un detrimento en la contribución de ureas bidentadas. No obstante, las propiedades viscoelásticas de dichas espumas de poliuretano mostraron un aumento de módulo de almacenamiento en un amplio abanico de temperaturas, generando un incremento de su rigidez. Las propiedades morfológicas de las espumas de poliuretano se afectaron por la adición de nanoláminas grafíticas, reduciéndose el tamaño de las celdas a medida que se adicionaba mayor cantidad, lo que conllevó una mejora del máximo de presión de compresión. Adicionalmente, se encontró una sinergia de propiedades en el yield point para las espumas de poliuretano con 0.3 y 0.5 % en peso de nanoláminas grafíticas GP500. Por último, se adicionó 0.5 % en peso de nanorellenos con diferente número de nanoláminas grafíticas apiladas (GP300 y GP100). La espuma de poliuretano preparada con GP300 mostró peores propiedades por proporcionar una estructura celular altamente heterogénea con celdas abiertas, cerradas e incompletas. La adición de GP100 mostró propiedades similares a las de GP500, aunque presentaba mayor contenido de grupos NCO libres en la estructura. El siguiente paso en el estudio es el ensayo in-vivo de las espumas de poliuretano optimizadas en ratas, trabajo que se está realizando en la unidad de Cirugía Torácica del Hospital Universitario de Albacete como parte de la tesis doctoral de Mercedes Cambronero Aroca.

O uso de polietileno pós-consumo (p-PE) em espumas de polietileno de baixa densidade (LDPE) que utilizam como agente expansor azodicarbonamida (ACA) é assunto deste trabalho. Os polímeros utilizados foram caracterizados, e o p-PE é constituído por uma mistura de LDPE e polietileno de alta densidade (HDPE). Para a preparação das formulações das espumas foram avaliados o desempenho do misturador tipo Drais e do misturador de rolos. Foram testadas formulações de espumas sem agente reticulante e com agente reticulante (peróxido de dicumila). O misturador de rolos mostrou-se mais eficiente para a preparação de espumas por permitir melhor controle de temperatura e por eliminar etapas intermediárias de processo. As espumas que não utilizam agente reticulante apresentaram colapso das células e menores níveis de expansão. Foram analisados os efeitos da incorporação de diferentes teores de p-PE sobre a morfologia e propriedades mecânicas das espumas de LDPE com 0,5% (em massa) de agente reticulante. As composições de espumas de LDPE/p-PE (em massa) testadas foram: 100/0, 85/15, 70/30, 60/40, 50/50 e 30/70. As micrografias (MEV) das espumas tratadas com software de imagem permitiram verificar forma, distribuição de tamanho e área das células. O p-PE apresenta maior viscosidade em relação ao LDPE virgem, ocorrendo aumento na quantidade de células menores à medida que se incrementa o teor de p-PE na mistura. As espumas obtidas apresentaram elevado grau de heterogeneidade das células em função do baixo teor de agente reticulante utilizado (0,5% em massa), da diferença de viscosidade entre os polietilenos utilizados e pelo fato de o p-PE conter diferente tipo de polietileno em relação ao material virgem. As propriedades mecânicas das espumas com incorporação de p-PE são superiores em relação à espuma confeccionada com LDPE virgem pelo fato de o p-PE conter HDPE, que é um material mais rígido em relação ao LDPE. É possível verificar que existe uma relação entre a matriz polimérica utilizada na espuma e as propriedades do material expandido. O uso de material reciclado em espumas é uma alternativa para reciclagem de polímeros, possibilitando obter espumas com propriedades interessantes do ponto de vista tecnológico e mercadológico, considerando a aplicação em embalagens de proteção de produtos frágeis. O acréscimo de até 70% em massa de p-PE em formulações contendo 5% de agente expansor dá origem a espumas com faixas de densidade ideal para aplicação em embalagens (25 a 90 kg.m-3) / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-05T19:46:59Z No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO MARCELO GIUSTI DE ALMEIDA.pdf: 4151354 bytes, checksum: ef5211daac2f789f497a134bf5f6babd (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-05T19:46:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO MARCELO GIUSTI DE ALMEIDA.pdf: 4151354 bytes, checksum: ef5211daac2f789f497a134bf5f6babd (MD5) / The use of waste polyethylene (p-PE) in low-density polyethylene (LDPE) foams that have azodicarbonamide (ACA) as blowing agent is the topic of this paper. It characterizes used polymers, and p-PE is made of a mixture of LDPE and high-density polyethylene (HDPE). To prepare foams formulations, it evaluated performance of the Drais mixer and Banbury batch. It also tested foams formulations with and without cross-linking agent (dicumyl peroxide). The Banbury batch showed itself as more efficient to foam processing because it allows a better temperature control and eliminates intermediate steps in the process. Foams without cross-linking agent present cell collapse and lower foaming rates. It analyzed the effect of different amounts of p-PE over the morphology and mechanical properties of LDPE foams that contain 0.5% (weight) of cross-linking agent. Proportions of LDPE/p-PE (weight) tested in foams were: 100/0, 85/15, 70/30, 60/40, 50/50, and 30/70. Foams micrographies (SEM) were treated in image software to verify shape, size distribution, and area of cells. Because p-PE has higher viscosity related to LDPE, it is verified that as the p-PE amount increases in the formulation the number of cells with smaller size and areas increase. Foams presented high degree of cells heterogeneity because of the low amount of cross-linking agent used (0.5% weight), because of the difference in viscosity for used polyethylene, and because p-PE has a different kind of polyethylene in relation to virgin material. Mechanical properties of foams that use p-PE in their formulation are superior than foams made from LDPE, because p-PE contains HDPE, which is more rigid than LDPE. It is possible to verify that there is a relationship between polymeric matrix and expanded material properties. Using recycled material in foams is an alternative to recycle polymers. It makes possible to get foams with interesting properties from the technological and market point of view, considering the application in protection package for fragile products. Adding up to 70% of p-PE (weight) in formulations that contain 5% of blowing agent generates foams with ideal density rage to apply in packages (25 to 90 kg.m-3

O uso de polietileno pós-consumo (p-PE) em espumas de polietileno de baixa densidade (LDPE) que utilizam como agente expansor azodicarbonamida (ACA) é assunto deste trabalho. Os polímeros utilizados foram caracterizados, e o p-PE é constituído por uma mistura de LDPE e polietileno de alta densidade (HDPE). Para a preparação das formulações das espumas foram avaliados o desempenho do misturador tipo Drais e do misturador de rolos. Foram testadas formulações de espumas sem agente reticulante e com agente reticulante (peróxido de dicumila). O misturador de rolos mostrou-se mais eficiente para a preparação de espumas por permitir melhor controle de temperatura e por eliminar etapas intermediárias de processo. As espumas que não utilizam agente reticulante apresentaram colapso das células e menores níveis de expansão. Foram analisados os efeitos da incorporação de diferentes teores de p-PE sobre a morfologia e propriedades mecânicas das espumas de LDPE com 0,5% (em massa) de agente reticulante. As composições de espumas de LDPE/p-PE (em massa) testadas foram: 100/0, 85/15, 70/30, 60/40, 50/50 e 30/70. As micrografias (MEV) das espumas tratadas com software de imagem permitiram verificar forma, distribuição de tamanho e área das células. O p-PE apresenta maior viscosidade em relação ao LDPE virgem, ocorrendo aumento na quantidade de células menores à medida que se incrementa o teor de p-PE na mistura. As espumas obtidas apresentaram elevado grau de heterogeneidade das células em função do baixo teor de agente reticulante utilizado (0,5% em massa), da diferença de viscosidade entre os polietilenos utilizados e pelo fato de o p-PE conter diferente tipo de polietileno em relação ao material virgem. As propriedades mecânicas das espumas com incorporação de p-PE são superiores em relação à espuma confeccionada com LDPE virgem pelo fato de o p-PE conter HDPE, que é um material mais rígido em relação ao LDPE. É possível verificar que existe uma relação entre a matriz polimérica utilizada na espuma e as propriedades do material expandido. O uso de material reciclado em espumas é uma alternativa para reciclagem de polímeros, possibilitando obter espumas com propriedades interessantes do ponto de vista tecnológico e mercadológico, considerando a aplicação em embalagens de proteção de produtos frágeis. O acréscimo de até 70% em massa de p-PE em formulações contendo 5% de agente expansor dá origem a espumas com faixas de densidade ideal para aplicação em embalagens (25 a 90 kg.m-3) / The use of waste polyethylene (p-PE) in low-density polyethylene (LDPE) foams that have azodicarbonamide (ACA) as blowing agent is the topic of this paper. It characterizes used polymers, and p-PE is made of a mixture of LDPE and high-density polyethylene (HDPE). To prepare foams formulations, it evaluated performance of the Drais mixer and Banbury batch. It also tested foams formulations with and without cross-linking agent (dicumyl peroxide). The Banbury batch showed itself as more efficient to foam processing because it allows a better temperature control and eliminates intermediate steps in the process. Foams without cross-linking agent present cell collapse and lower foaming rates. It analyzed the effect of different amounts of p-PE over the morphology and mechanical properties of LDPE foams that contain 0.5% (weight) of cross-linking agent. Proportions of LDPE/p-PE (weight) tested in foams were: 100/0, 85/15, 70/30, 60/40, 50/50, and 30/70. Foams micrographies (SEM) were treated in image software to verify shape, size distribution, and area of cells. Because p-PE has higher viscosity related to LDPE, it is verified that as the p-PE amount increases in the formulation the number of cells with smaller size and areas increase. Foams presented high degree of cells heterogeneity because of the low amount of cross-linking agent used (0.5% weight), because of the difference in viscosity for used polyethylene, and because p-PE has a different kind of polyethylene in relation to virgin material. Mechanical properties of foams that use p-PE in their formulation are superior than foams made from LDPE, because p-PE contains HDPE, which is more rigid than LDPE. It is possible to verify that there is a relationship between polymeric matrix and expanded material properties. Using recycled material in foams is an alternative to recycle polymers. It makes possible to get foams with interesting properties from the technological and market point of view, considering the application in protection package for fragile products. Adding up to 70% of p-PE (weight) in formulations that contain 5% of blowing agent generates foams with ideal density rage to apply in packages (25 to 90 kg.m-3

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:35:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_DanielTadeudeCarvalho_M.pdf: 21302819 bytes, checksum: 8a7a0a9d878be3b8ccb6833173c35aef (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo desenvolver um método alternativo para a fabricação de espumas metálicas pela reciclagem de cavacos de Al e a caracterização mecânico-metalúrgica do produto obtido. O processo investigado envolve a espumagem de compactados de misturas de cavacos e pó de agente espumante, com a espumagem ocorrendo na liga em estado semi-sólido tixotrópico. Foram fabricados precursores espumáveis pela mistura de cavacos da liga de Al AA356, com duas distintas granulometrias, a 1,5wt% do agente espumante TiH2 e posterior compressão também em duas distintas condições: compressão simples a frio e compressão dupla, a frio e a quente. Os elementos precursores foram aquecidos, sofrendo espumagem em estado semi-sólido, pela dissociação do agente espumante formando gás H2 no interior do metal. As espumas metálicas produzidas foram analisadas quanto à sua qualidade interna, arquitetura celular (dimensões, geometria de poros, espessura de paredes metálicas), propriedades físicas (densidade, teor de porosidade, condutividade e difusividade térmicas) e mecânicas em compressão semi-estática. O comportamento mecânico em compressão e o comportamento térmico das espumas produzidas foram também estimados teoricamente utilizando modelos da literatura. Os resultados obtidos mostraram que o processo proposto é eficaz para a produção de espumas de boa qualidade. Os melhores resultados são obtidos com o emprego de compactação dupla e espumagem direcional do precursor. Não foi possível observar influência das dimensões dos cavacos utilizados, na faixa de tamanhos empregada, nas características e propriedades das espumas produzidas. O comportamento das espumas metálicas sob compressão semi-estática demonstrou a formação de um platô de deformação plástica ascendente, o que indica uma grande capacidade de absorção de energia mecânica; todas as amostras apresentaram condutividade térmica bastante inferior e difusividade superior à do metal maciço, representando boas propriedades isolantes térmicas. Os valores de propriedades mecânicas estimadas teoricamente diferem dos obtidos experimentalmente, indicando necessidade de cuidado no emprego destes modelos / Abstract: This work aims to develop an alternative method for manufacturing metal foams by Al alloy machined chips recycling and mechanical and metallurgical characterization of the product. The process investigated involves foaming a compressed mixture of Al chips and foaming agent powder, with foaming occurring with the alloy in semi-solid thixotropic state. Foamable precursors were manufactured by mixing Al alloy A356 machined chips in two different particle sizes, to 1.5 wt% of the foaming agent TiH2 and its posterior compression also in two distinct conditions: simple cold compression and double compression, cold and hot. The precursors were heated, being foamed in semisolid state, by dissociation of the foaming agent generationg H2 into the bath. The internal quality, cellular architecture (pore size and geometry, cell wall thickness), physical properties (density, porosity level, thermal conductivity and thermal diffusivity) and mechanical behaviour under semi-static compression were analyzed for the metal foams produced. The mechanical behavior under compression and thermal behavior of the foams produced were also calculated using theorical models from literature. The results showed that the procedure proposed is effective for the production of foams of good quality. The best results are obtained foaming directionaly precursors manufactured by double compression. It was not possible to observe the influence of the dimensions of the machined chips, considering the size range adopted, on the characteristics and properties of the foams produced. The mechanical behavior of metallic foams under semi-static compression showed the formation of a ascendent plateau of plastic deformation, which indicates a great capacity of absorbing mechanical energy; all samples showed significantly lower thermal conductivity and diffusivity compared to the solid metal, what represents good thermal insulation properties. The theorical estimative of the sample's mechanical properties differ from those obtained experimentally, indicating that the matematical models proposed has to be used carefully / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

O presente trabalho tem como intuito o estudo da reciclagem química de espumas rígidas de poliuretano através do processo de glicólise em um reator de micro-ondas utilizando o dietilenoglicol como agente decompositor, além de avaliar as propriedades de reaplicação e desempenho mecânico da espuma reciclada frente a uma espuma padrão de mercado. Uma fase de estudos preliminares foi estabelecida para avaliação comparativa entre catalisadores, considerando no estudo o hidróxido de sódio, o dilaurato de dibutil estanho e a dietanolamina, onde o hidróxido de sódio se mostrou como sendo o catalisador mais interessante para o escopo do trabalho. Para estudo das melhores condições reacionais, foi elaborado um desenho de experimentos avaliando as faixas ótimas para temperatura e concentração de catalisador utilizados no processo da glicólise onde foi constatada a temperatura de 230 °C e concentração de catalisador de 0,68% como valores mais adequados para a reciclagem. Os produtos da glicólise foram analisados quanto ao seu espectro no infravermelho e ressonância magnética nuclear de carbono-13, além de serem avaliados em relação ao seu número de hidroxila, basicidade e viscosidade. O conteúdo de polióis base de uma formulação de espuma rígida foi substituído por diferentes porcentagens de poliol reciclado sua reatividade e propriedades mecânicas como resistência à compressão e estabilidade dimensional foram analisados apontando um bom desempenho para os padrões de reatividade e propriedades mecânicas em uma substituição de até 40% dos polióis virgens pelo reciclado. / The present work has studied the chemical recycling of polyurethane rigid foams through microwave assisted glycolysis process using the diethyleneglycol as decomposing agent, and evaluating the reapplication and performance of the recycled foams in comparison to a market standard rigid foam. A preliminary study was set up to evaluate and compare the performance of catalysts such as sodium hydroxide, dibutiltin dilaurate and diethanolamine, where the sodium hydroxide presented the best overall performance. A design of experiments was performed in order to evaluate the optimum values of the processing temperature and catalyst concentration, which resulted in 230 °C and 0,68% as the optimum conditions to temperature and catalyst concentration, respectively. The glycolysis products were analyzed via infrared spectroscopy and carbon-13 nuclear magnetic resonance and were also evaluated regarding their hydroxyl number, basicity and viscosity. The base polyols from a standard rigid foam formulation were replaced by different amounts of recycled polyol and the reactivity profile as well as the physical properties such as the compression resistance and dimensional stability of the new formulations were measured pointing out a good performance of the reactivity profile and physical properties of the formulations with polyol replacement up to 40%.

Os polímeros são usados em numerosas aplicações e em diferentes segmentos industriais, gerando enormes quantidades de rejeitos no meio ambiente. Entre os vários componentes de resíduos nos aterros sanitários estão os materiais poliméricos, entre eles o Polipropileno que contribuem com 20 a 30% do volume total de resíduos sólidos. Como os materiais poliméricos são imunes à degradação microbiana, permanecem no solo e nos aterros sanitários como um resíduo semipermanente. A preocupação ambiental no sentido de redução de resíduos se voltou para o desenvolvimento de polímeros renováveis para a fabricação de materiais que se decompõem na natureza, entre eles estão às espumas poliméricas biodegradáveis. Os polímeros espumados são considerados materiais do futuro, com um leque abrangente de aplicações; as espumas estruturais, de alta densidade, são usadas principalmente na construção civil, em substituição a metais, madeiras e concreto com a finalidade básica de reduzir custos com materiais. O objetivo deste trabalho foi a incorporação de blendas da matriz polimérica PP/HMSPP com bagaço de cana-de-açúcar, PHB e PLA, na produção de espumas estruturais. A degradação via tratamento térmico, nas temperaturas 100º, 120º e 160º C não foi suficiente para induzir a biodegradabilidade; já a degradação via irradiação gama, nas doses 50, 100, 150, 200 e 500 kGy se mostrou eficaz para indução da biodegradabilidade. As composições com bagaço, irradiadas, também sofreram deterioração superficial, favorecendo a absorção de água, e, consequentemente, uma maior biodegradação. / Polymers are used in various applications and in different industrial areas providing enormous quantities of wastes in environment. Among diverse components of residues in landfills are polymeric materials, including Polypropylene, which contribute with 20 to 30% of total volume of solid residues. As polymeric materials are immune to microbial degradation, they remain in soil and in landfills as a semi-permanent residue. Environmental concerning in litter reduction is being directed to renewable polymers development for manufacturing of polymeric foams. Foamed polymers are considered future materials, with a wide range of applications; high density structural foams are specially used in civil construction, in replacement of metals, woods and concrete with a final purpose of reducing materials costs. At present development, it was possible the incorporation of PP/HMSPP polymeric matrix blends with sugarcane bagasse, PHB and PLA, in structural foams production. Thermal degradation at 100, 120 and 160°C temperatures was not enough to induce biodegradability. Gamma irradiation degradation, at 50, 100, 150, 200 and 500 kGy showed effective for biodegradability induction. Irradiated bagasse blends suffered surface erosion, in favor of water uptake and consequently, a higher biodegradation in bulk structure.

Espumas gás-líquido são sistemas coloidais constituídos de bolhas de ar separadas por filmes finos de líquido, sendo estabilizadas cineticamente pela presença de tensoativos. O uso de substâncias antiespumantes, torna-se necessário para que não haja perdas de matéria prima ou perda da eficiência de determinados processos. As misturas espumantes utilizadas neste trabalho foram soluções aquosas de dodecil sulfato de sódio (SDS) e dioctilsulfosuccinato de sódio (AOT), além de uma mistura de fermento biológico e melaço de cana em condições que simulam o processo de fermentação. Os antiespumantes comerciais são compostos principalmente por siliconas e poliéteres, que não são derivados de fontes renováveis. Esta dissertação apresenta resultados do estudo da ação antiespumante de ésteres etílicos com diferentes graus de saturação (derivados de sebo animal e de óleos de soja e babaçu), na presença ou não de partículas coloidais de sílica com superfície hidrofóbica. Dois métodos de geração de espuma foram utilizados, o de Barstch e o de Bikerman, e os parâmetros utilizados para avaliação da ação antiespumante foram: o volume de espuma formado, a velocidade de quebra da espuma e a velocidade de drenagem do líquido da espuma. De uma maneira geral, os resultados mostram que não é possível uma racionalização quanto ao efeito antiespumante e o grau de saturação dos ésteres utilizados, porém os mesmos apresentam boa atividade antiespumante e apresentam efeito sinérgico na presença de partículas hidrofóbicas apresentando, portanto, potenciais aplicações industriais, uma vez que sua ação é comparável ou, em alguns casos, melhor do que aquela observada para formulações comerciais. No caso particular das espumas estabilizadas com mosto a ação dos ésteres sobre a drenagem das espumas segue a ordem: soja <babaçu < sebo, sendo, portanto, o mais saturado aquele a apresentar o maior efeito. / Gas-liquid foams are colloidal systems formed by air bubbles separated by a liquid thin film stabilized by surfactants, which are often found in many industrial processes. It becomes often necessary the use of antifoams to avoid loses of material or loses in the processs efficiency caused by a large foam production. The foaming mixtures utilized in this work were aqueous solutions of sodium dodecyl sulfate, SDS, and sodium dioctylsulfosuccinate, AOT, besides a mixture of sugar syrup and yeast in conditions compared to that used in fermentation process. The commercial antifoams usually comprise silicones and polyethers petrol derivatives, so the use of natural derivative oils can be very interesting since they are biodegradable and are obtained of natural sources. This dissertation presents results of the antifoam effect of ethylic esters with different saturation degree (animal fatty, soy oil, and coconut oil derivatives) in the presence and the absence of hydrophobic silica. Two methods are employed for foam characterization: the Barstch and Bikerman tests. The parameters utilized to evaluate the antifoam efficiency are the foam volume, foam stability and drainage rate of the liquid. In a general way, the results show that there is not a rationalization about the different saturation degree and the antifoam efficiency, but they all present a good effect in the foam prevention, exhibiting a synergistic effect in the presence of hydrophobic silica indicating that upon an additional study they can become a market alternative for antifoams, since their effect are comparable or in some cases better than those measured for commercial formulations. In the particular case of the sugar syrup the effect of the esthers upon foam drainage follows the trend: soya<babassu<animal fat, being the most active the most saturated one.

Esta Dissertação apresenta os resultados do estudo da ação de alguns sistemas anti-espumantes comerciais sobre a estabilidade de espumas formadas por tensoativo aniônico, não-iônico e na presença de partículas coloidais. As espumas gás-líquido são sistemas coloidais formados por bolhas de gás separadas por filmes líquidos. A drenagem ou escoamento do líquido contido nesses filmes passa por diversos estágios. A variação dos volumes drenados em função do tempo, medida comparativamente na ausência e na presença do anti-espumante, foi utilizada para se avaliar a sua ação. A metodologia de Bartsch foi empregada, filmando-se as espumas durante um intervalo de tempo determinado. Os volumes foram então registrados pela análise dos filmes das espumas usando o programa Windows Media Player®. Espumas modelo foram escolhidas por meio do mesmo método avaliando-se a velocidade de drenagem de espumas formadas por dodecilsulfato de sódio (SDS) em diferentes concentrações, na presença de: tensoativo não-iônico (Triton X-100), polímero não iônico (poli(etileno)glicol) PEG com massas molares de 200, 400, 600, 1000 e 3400), adição de eletrólitos e adição de partículas (negro de fumo, carbonato de cálcio, sulfato de bário e sílica). A velocidade de drenagem dessas espumas seguiu a ordem crescente: (SDS 5.3 mmol/L + NaCl) aproximadamente igual a (SDS 5.3 mmol/L + CaCO3) < (SDS 30 mmol/L + NaCl) < (SDS 10 mmol/L + BaSO4) aproximadamente igual a (SDS 5.3 mmol/L + BaSO4) < (SDS 5.3 mmol/L + sílica) < (SDS + Triton X-100 + PEG 600) aproximadamente igual a (SDS + Triton X-100 + PEG 1000) aproximadamente igual a (SDS + Triton X-100 + PEG 3400) < SDS + Triton X-100 (com concentrações abaixo da CMC). Anti-espumantes, formulados com o mesmo princípio ativo, um éster de ácido graxo, podendo conter grupos polióxido de etileno ou propileno, e diferenciados com relação ao teor de sólidos e tipo de emulsificante usado na formulação foram testados quanto à ação nas espumas estabilizadas na presença ou não de eletrólitos e partículas. O anti-espumante com emulsificante polimérico foi o mais eficiente em aumentar a drenagem das espumas e diminuir o volume inicial de espuma formado. / This Dissertation presents results of two comercial antifoams on the stability of gas-liquid foams formed in the presence of an anionic surfactant, a non-ionic surfactant and colloidal particles. Air-liquid foams are colloidal systems formed by air bubbles separated by liquid films. The drainage or flow of the liquid contained within these films pass through several steps. The antifoam performance was analyzed from the measurements of drained volume variation in function of time, in the presence and absence of antifoams. The Bartsch methodology was employed, recording the foam ageing during a certain time interval using a CCD camera. The drained volumes were retrieved from the recorded files using Windows Media Player? software. Model foam were chosen by using the same methodology, the drainage volumes were measured for foams formed from aqueous solutions containing: a anionic surfactant, sodium dodecil sulfate, SDS, a non-ionic surfactant, Triton X-100, a non-ionic polymer, poly(ethyleneglycol), PEG, (Mw = 200, 400, 600, 1000 e 3400), sodium chloride, as electrolyte and colloidal particles such as carbon black, silica, barium sulphate, calcium carbonate. The drainage rates for these foam follow the crescent order: (SDS 5.3 mmol/L + NaCl) = (SDS 5.3 mmol/L + CaCO3) < (SDS 30 mmol/L + NaCl) < (SDS 10 mmol/L + BaSO4) = (SDS 5.3 mmol/L + BaSO4) < (SDS 5.3 mmol/L + sílica) < (SDS + Triton X-100 + PEG 600) = (SDS + Triton X-100 + PEG 1000) = (SDS + Triton X-100 + PEG 3400) < SDS + Triton X-100 (concentration below CMC). Two antifoams, with a same active agent, a fatty acid esther probably containing poli(oxyethylene-oxypropylene) groups, with different solid content and coadjuvants or emulsifying agent were tested. The antifoam with polymeric emulsifying was the most effective in increase the foam drainage. The antifoam performance has showed a dependence on the presence of particles or polyelectrolytes.

Os polímeros são usados em numerosas aplicações e em diferentes segmentos industriais, gerando enormes quantidades de rejeitos no meio ambiente. Entre os vários componentes de resíduos nos aterros sanitários estão os materiais poliméricos, entre eles o Polipropileno que contribuem com 20 a 30% do volume total de resíduos sólidos. Como os materiais poliméricos são imunes à degradação microbiana, permanecem no solo e nos aterros sanitários como um resíduo semipermanente. A preocupação ambiental no sentido de redução de resíduos se voltou para o desenvolvimento de polímeros renováveis para a fabricação de materiais que se decompõem na natureza, entre eles estão às espumas poliméricas biodegradáveis. Os polímeros espumados são considerados materiais do futuro, com um leque abrangente de aplicações; as espumas estruturais, de alta densidade, são usadas principalmente na construção civil, em substituição a metais, madeiras e concreto com a finalidade básica de reduzir custos com materiais. O objetivo deste trabalho foi a incorporação de blendas da matriz polimérica PP/HMSPP com bagaço de cana-de-açúcar, PHB e PLA, na produção de espumas estruturais. A degradação via tratamento térmico, nas temperaturas 100º, 120º e 160º C não foi suficiente para induzir a biodegradabilidade; já a degradação via irradiação gama, nas doses 50, 100, 150, 200 e 500 kGy se mostrou eficaz para indução da biodegradabilidade. As composições com bagaço, irradiadas, também sofreram deterioração superficial, favorecendo a absorção de água, e, consequentemente, uma maior biodegradação. / Polymers are used in various applications and in different industrial areas providing enormous quantities of wastes in environment. Among diverse components of residues in landfills are polymeric materials, including Polypropylene, which contribute with 20 to 30% of total volume of solid residues. As polymeric materials are immune to microbial degradation, they remain in soil and in landfills as a semi-permanent residue. Environmental concerning in litter reduction is being directed to renewable polymers development for manufacturing of polymeric foams. Foamed polymers are considered future materials, with a wide range of applications; high density structural foams are specially used in civil construction, in replacement of metals, woods and concrete with a final purpose of reducing materials costs. At present development, it was possible the incorporation of PP/HMSPP polymeric matrix blends with sugarcane bagasse, PHB and PLA, in structural foams production. Thermal degradation at 100, 120 and 160°C temperatures was not enough to induce biodegradability. Gamma irradiation degradation, at 50, 100, 150, 200 and 500 kGy showed effective for biodegradability induction. Irradiated bagasse blends suffered surface erosion, in favor of water uptake and consequently, a higher biodegradation in bulk structure.

O presente trabalho teve por objetivo sintetizar espumas flexíveis de poliuretano e estudar seu desempenho como matriz para imobilização de células íntegras de micro-organismo com elevada atividade lipolítica (glicerol éster hidrolase - E.C. 3.1.1.3). A biomassa imobilizada foi empregada como catalisador na síntese de biodiesel a partir do óleo de babaçu e etanol. Na primeira etapa do trabalho, foram avaliadas as condições de síntese das espumas de poliuretano e verificado a necessidade do uso dos catalisadores e surfactantes na formulação para se obter espumas com resistência a solventes e com poros bem distribuídos. Com o objetivo de controlar o diâmetro dos poros das espumas, foram sintetizadas sete espumas. Em três formulações foram utilizados poliois poliéter de diferentes massas moleculares, 1100g/mol, 3000g/mol e 6000g/mol com mesma agitação (2500RPM) e os produtos apresentaram poros de menores dimensões. Em outras três, duas utilizando o poliol com massa molecular de 3000g/mol e agitações de 500 RPM e 1500RPM, foram obtidas espumas com tamanho de poros diferentes e maiores que as anteriores; em outra formulação foi utilizado poliol de menor massa molecular (1100g/mol) e agitação de 500RPM, quando foi obtida espuma com tamanhos de poros diferentes das três primeiras formulações. Na ultima formulação foi utilizado um poliol poliéster e agitação de 2500RPM na qual o diâmetro de poros foi semelhante ao das três primeiras formulações. Todas as espumas foram caracterizadas quanto à densidade aparente, tamanho de poros, permeabilidade ao ar, grau de inchamento, quantidade de solvente absorvida pelo polímero e sorção de água. Nesta etapa foi verificada a eficiência da agitação para o controle da dimensão dos poros. Na etapa seguinte, as espumas sintetizadas e uma espuma comercial pré-selecionada e utilizada como controle, foram empregadas nas imobilizações das células íntegras de Mucor circinelloides. Foram avaliadas as atividades de hidrólise das biomassas imobilizadas e a quantidade de micélio adsorvido nas espumas. Na seqüência as células foram empregadas na etanólise de óleo de babaçu em meio contendo terc-butanol como solvente. Os resultados obtidos indicaram uma influencia do tamanho de poros e do tipo de poliol no rendimento da bioconversão. Elevados rendimentos foram obtidos com as espumas com poros de menores dimensões, sendo estas utilizadas em bateladas consecutivas com o objetivo de comparar as respectivas estabilidades operacionais. Ao se utilizar espuma com diâmetros de poros maiores, houve um aumento das conversões nas primeiras 24 horas, porém um comprometimento dos rendimentos finais na transesterificação. As espumas com poliol poliéter apresentaram boa biocompatibilidade com o fungo, destacando as espumas sintetizada com os poliois de massa molecular de 1100g/mol, por apresentar boa estabilidade operacional e a espuma com poliol de massa molecular de 6000g/mol, por apresentar o maior rendimento, cerca de 87%. Entre as espumas testadas aquela sintetizada a partir de poliéster não apresentou uma boa biocompatibilidade devido à inibição da produção da lipase intracelular na biomassa imobilizada. Os resultados obtidos indicaram que as espumas de poliuretano apresentaramm boas características para a imobilização de células de M. circinelloides e que as biomassas imobilizadas nestas matrizes apresentaram boas propriedades catalíticas. / This study aimed to synthesize flexible polyurethane foams and to study their performance as matrix for immobilization of whole cell micro-organism with high lipolytic activity (glycerol ester hydrolase - EC 3.1.1.3). Each system consisted of polyurethane matrix and whole cell, called immobilized biomass, was used as catalyst in the synthesis of biodiesel from babassu oil and ethanol. In the first stage of the research were evaluated the conditions of synthesis of polyurethane foams and verified the utilization of catalysts and surfactants in the formulation to obtain foams with resistance to solvents and welldistributed pores. In order to control the pore diameter of the foams, seven foams were synthesized. In three formulations were used polyether polyols with different molecular weight, 1100g/mol, 3000g/mol and 6000g/mol with same agitation (2500rpm) and the foams exhibited pores of small dimensions. In other three synthesis, two of them using the polyols with molecular weight of 3000g/mol and agitations of 500 rpm, 1500 rpm, the foams showed the different and bigger pore dimensions when compared with the first three formulations; in other using polyol with lower molecular weight on agitation (1100g/mol) and 500rpm, resulting in foams with different pore sizes. The last foam with polyester polyol and agitation of 2500rpm showed the same pores sizes of the first three formulatios. All foams were characterized in terms of apparent density, pore size, air permeability, degree of swelling, amount of absorbed solvent by the polymer and water sorption. This step was verified the influence of the agitation speed in the control of pore size. In the next step, the synthesized foams and a pre-selected foam used as control, were used in immobilization of whole cells of Mucor circinelloides. The hydrolytic activity of immobilized biomass and the amount of adsorbed mycelium foams were evaluated. In the following step, the whole cells immobilized in the matrixes of polyurethane were employed in the ethanolysis of babassu oil using tert-butanol as solvent. The results indicated the influence of pore size and the type of polyol in the bioconversion yield. High yields were obtained with foams with smaller pores sizes, which were used in consecutive batches in order of evaluate the operational stability. When using foam with larger pore diameters, there was an increase in conversions in the first 24 hours, but a commitment of final earnings in the transesterification. Although the polyether polyol foams showed good biocompatibility with the fungus, highlighting the foam polyols synthesized with a molecular mass of 1100g/mol by presenting good operational stability and foam polyol with a molecular mass of 6000g/mol by presenting the highest yield (87%). Between the tested foams the one synthesized with polyester did not show good biocompatibility due to inhibition of intracellular production of biomass immobilized lipase. The results indicated that the polyurethane foams had good characteristics for immobilization of whole cells of M. circinelloides as well as the immobilized biomass showed good catalytic properties.