Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Curso de Pós-Graduação em Química, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-06-24T15:04:34Z No. of bitstreams: 1 2016_AndersonMateusMendoncaSMedeiros.pdf: 18404227 bytes, checksum: d974e09e598a1902793e903d59452fcf (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-07-30T13:12:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_AndersonMateusMendoncaSMedeiros.pdf: 18404227 bytes, checksum: d974e09e598a1902793e903d59452fcf (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-30T13:12:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_AndersonMateusMendoncaSMedeiros.pdf: 18404227 bytes, checksum: d974e09e598a1902793e903d59452fcf (MD5) / Este trabalho tem como objetivo a obtenção de nanocompósitos magnéticos a partir de polímeros derivados de óleos vegetais empregando processos de polimerização em meio homogêneo e heterogêneo. Os nanocompósitos magnéticos sintetizados apresentaram características magnéticas significativas, assim como são potencialmente biodegradáveis em razão da presença de monômeros derivados de fontes renováveis. O desenvolvimento do estudo ocorreu em duas etapas. Na polimerização em massa, a primeira parte do trabalho, nanopartículas magnéticas (NPMs) de γ-Fe2O3 com diâmetro médio de ca. 10 nm calculado por DRX e confirmado por imagens de MET foram sintetizadas via oxidação térmica da Fe3O4. Medidas termogravimétricas e análises de FTIR-ATR comprovaram a efetividade do tratamento superficial das NPMs com ácido ricinoleico acrilado derivado do óleo de mamona (AFACO). Paralelamente, medidas de RMN1H e FTIR-ATR determinaram a obtenção do ácido ricinoleico derivado do óleo de mamona e sua modificação estrutural por meio de uma reação de epoxidação com conversão final de 84%. As segunda etapa, a abertura do anel oxirânico com ácido acrílico apresentou conversão final de 94%, calculada por RMN1H. A copolimerização em massa ocorreu entre o AFACO e o acrilato de etila (AE) na presença de γ-Fe2O3, produzindo o poli(AE-co-AFACO)/γ-Fe2O3, cuja obtenção foi constatada por análises de FTIR-ATR, espectroscopia Raman e medidas de magnetização. Medidas termogravimétricas clássicas mostraram a presença de 2% (m/m) de γ-Fe2O3 na estrutura do copolímero. A segunda etapa do estudo envolveu o encapsulamento das nanopartículas de γ-Fe2O3 pelo copolímero poli(est-co-AFAME) formando o poli(est-co-AFAME)/γ-Fe2O3 empregando miniemulsão. A polimerização radicalar, em miniemulsão, do estireno com o éster metílico derivado do óleo de soja (AFAME) foi realizada empregando 5%, 25% e 50% de AFAME (m/m) resultando no poli(est-co-AFAME) e teve sua estrutura caracterizada na presença e na ausência das NPMs. Estudos de FTIR-ATR e RMN1H atestaram a formação do éster metílico, assim como sua modificação estrutural. Medidas de DLS mostraram a formação de partículas poliméricas com diâmetro médio entre 100 a 150 nm. Perfis de conversão entre 60% e 95% modelaram o comportamento do sistema. Imagens de MET, cryo- MET e medidas térmicas (DSC e DTG) mostraram a morfologia, estrutura, bem como a diminuição das temperaturas de transição vítrea com o aumento de AFAME incorporado. Além disso, medidas de magnetização indicaram o comportamento superparamagnético dos copolímeros magnéticos (poli(est-co-AFAME)/γ-Fe2O3). / This study aims the obtaintion of magnetic nanocomposites based on vegetable oils magnetic nanocomposites. For this purpose, two processes were employed, bulk and miniemulsion polymerization. In the homogeneous process (bulk polymezation) theγ-Fe2O3 magnetic nanoparticles (MNPs) were incorporated in the bio-based polymeric matrix as obtained from castor oil. In the second process a hybrid material was generated that consisted of magnetic-γ-Fe2O3 encapsulated copolymer from soybean oil. In the bulk polymerization process, the MNPs were synthesized and their surface were functionalized with ricinoleic acid derived from castor oil (AFACO). In addition, ricinoleic acid was obtained from castor oil and modified employing an epoxidation reaction followed by oxirane ring-opening with acrylic acid. Bulk polymerization occurred between AFACO and ethyl acrylate (EA) in the presence of γ-Fe2O3@AFACO producing Poly(EA-co-AFACO)/γ-Fe2O3. The second process involved the encapsulation of γ-Fe2O3 into the copolymer Poly(Styrene-co-AFAME). This bio-based copolymer was obtained through miniemulsion polymerization of styrene and acrylated-methyl ester derived from soybean oil (AFAME). The idea of employing the comonomer derived from bioresources was based in the fact that this bio-monomer confer biodegradability as well as the possibility of biocompatibility, since this monomer is derived from renewable sources. In the first part, the bio-based monomer can replace ethyl acrylate without significant changes on material properties, as the glass transition temperature are quite similar. In case of material obtained by miniemulstion, AFAME can act as a modifier agent of polystyrene properties making it more versatile and increasing its application range, depending on theAFAME content present into the copolymer. The results obtained by Raman spectroscopy, FTIR, thermal measurements, classical gravimetric, NMR-1H, gel contente, DLS and kinetic accompaniment of the reaction provided experimental evidences for the formation of the copolymers as well the evaluation of their properties in comparison with those of the corresponding homopolymers.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O objetivo desse trabalho foi investigar a produÃÃo de mono (MG) e diglicerÃdeos (DG) a partir da hidrÃlise e/ou glicerÃlise enzimÃtica de um triglicerÃdeo (TG), utilizando-se a tÃcnica de miniemulsÃo. Utilizou-se como substrato o triglicerÃdeo do Ãcido caprÃico, a tricaprilina. Dois tipos de lipases foram utilizadas neste estudo a fim de se estudar a regioseletividade da reaÃÃo de hidrÃlise em miniemulsÃo. A lipase Rhizopus arrhizus (RAL) com regiosseletividade especÃfica sn-1,3 e a lipase Pseudomonas cepacia (PS) devido a sua ausÃncia de regioseletividade. Uma vez que hidrÃlise e glicerÃlise ocorrem na interface Ãleo-Ãgua, diferenÃas na Ãrea interfacial pela variaÃÃo da quantidade de surfactante e a influÃncia da concentraÃÃo das lipases tambÃm foram estudadas. AlÃm disso, a glicerÃlise foi estudada pela adiÃÃo de glicerol na preparaÃÃo da miniemulsÃo com o objetivo de direcionar a formaÃÃo dos produtos para uma maior quantidade de monoglicerÃdeos. Os produtos das reaÃÃes foram caracterizados e quantificados pelas tÃcnicas de H1-RMN e HPLC. Por HPLC obteve-se as quantidades totais de cada componente (MG, DG, Ãcido graxo livre e glicerol) enquanto que por RMN, pode-se calcular as quantidades individuais de cada produto formado (1-MG, 2-MG, 1,2-DG e 1,3-DG). Observando-se as concentraÃÃes dos produtos formados na hidrÃlise catalisada pela lipase PS, pÃde-se concluir que essa lipase, conhecida por sua nÃo-especificidade, catalisou a reaÃÃo preferencialmente na posiÃÃo sn-2, tendo como principais produtos 1,3-DG e 1-MG, com concentraÃÃes mÃximas de 29% e 22%, respectivamente. Por outro lado, a hidrÃlise catalisada pela lipase RAL, teve como principais produtos 1,2-DG e 2- MG, com concentraÃÃes mÃximas de 24% e 18%, respectivamente. Os resultados corroboram com a preferÃncia dessa lipase pela posiÃÃo sn-1,3. Observou-se para a glicerÃlise em miniemulsÃo catalisada pela lipase RAL, que a adiÃÃo de glicerol mudou o perfil de formaÃÃo de 1-MG e 2-MG, alcanÃando um mÃximo de 10-12% e 32-35%, respectivamente, apÃs 4h, comparado com 8 e 22-25% durante hidrÃlise. JÃ para glicerÃlise catalisada pela lipase PS, os resultados mostraram que essa lipase, que apresentou preferÃncia pela posiÃÃo sn-2 na hidrÃlise, passou a ter comportamento similar ao da lipase RAL, sn-1,3 especÃfica. / The aim of this study was to investigate the production of mono (MG) and diglycerides (DG) from the enzymatic hydrolysis and/or glycerolysis of a triglyceride (TG), using the technique of miniemulsion. As substrate, the triglyceride of the caproic acid, the tricaprylin was used. Two types of lipases were used in this study in order to examine the regioselectivity of the hydrolysis reaction in miniemulsion. The Rhizopus arrhizus lipase (RAL) known as specific sn-1,3 and the Pseudomonas cepacia (PS) known as non-specific lipase. Since hydrolysis and glycerolysis occur in the oil-water interface, differences in the interfacial area by varying the amount of surfactant concentration and the influence of the lipase were also studied. Additionally, glycerolysis was studied by adding glycerol to prepare the miniemulsion in order to increase amount of monoglycerides as products. The products were characterized and quantified by the 1H-NMR and HPLC techniques. HPLC afforded the quantification of total amount of each component (MG, DG, free fatty acid and glycerol) whereas by NMR, it was possible to calculate the amounts of each individual isomers (1-MG, 2-MG, 1,2-DG e 1,3-DG). The concentrations of the isomers formed in the lipase PS catalyzed hydrolysis showed that this lipase, known for its non-specificity, catalyzed the reaction preferentially at the sn-2 position, having as main products 1,3-DG and 1-MG, with maximum concentrations of 29% and 22%, respectively. On the other hand, hydrolysis catalyzed by lipase RAL has as main products 1,2-DG and 2-MG with maximum concentrations of 35% and 25% respectively, at 4h. The results corroborate the preference of the lipase for the sn-1,3 position. The initial addition of glycerol to the reaction catalyzed with lipase RAL did not significantly affect the reaction profiles and the formation rates of the diglycerides. However, the introduction of glycerol changes the profile of the formation of 1- and 2-monocaprylin, reaching the concentration maximum of 10-12% and 32-35% after 4h compared to 8% and 22-25% during the hydrolysis reaction, respectively. Lipase PS, an unspecific enzyme (slight preference for the sn-2-position in hydrolysis in miniemulsion) showed in presence of glycerol a behavior similar to RAL, a sn-1,3 specific lipase.

Neste trabalho, dois macro-agentes de transferência de cadeia para polimerizações via RAFT, à base de poli(óxido de etileno), isto é, PEO-CPADB e PEO-CPP, foram sintetizados via duas rotas químicas e utilizados como estabilizantes coloidais e como agentes de controle de massa molecular na polimerização em miniemulsão do estireno. Látices de poliestireno (PS), estabilizados estericamente pelos segmentos de PEO, foram obtidos utilizando 2,2\'-azobis(isobutironitrila) como iniciador e hexadecano como co-estabilizador. O consumo de monômero foi determinado via análise gravimétrica. O tamanho de partícula e a distribuição de tamanhos de partículas (PSD) foram determinados por espalhamento de luz (LS). As massas moleculares e a distribuição de massas moleculares (nwMM) dos polímeros foram determinadas por cromatografia de exclusão de tamanho (SEC). Os resultados mostraram que o diâmetro das gotas e das partículas de polímero, assim como a estabilidade coloidal dos látices são fortemente dependentes do tipo e da quantidade de agente de transferência de cadeia utilizado nas polimerizações. Deslocamentos das curvas de distribuição de massas moleculares para massas moleculares maiores, em função da conversão, indicaram que a maioria das cadeias poliméricas apresentava características de cadeias vivas. Análises de GPC também mostraram que a polimerização foi bem controlada quando uma quantidade do macro-agente RAFT PEO-CPP, igual a 4,4 x 10-3 mol.L-1 foi utilizada, o que foi indicado pelo baixos índices de polidispersão obtidos (1,05-1,42). / In this work, two poly(ethylene oxide)-based macro-RAFT agents, ie, PEO-CPADB and PEO-CPP, were synthesized via two chemical routes and used as a stabilizer and a control agent in the miniemulsion polymerization of styrene. Polystyrene (PS) latexes sterically stabilized by the PEO segments were obtained using 2,2?-azobis(isobutyronitrile) as initiator and hexadecane as co-stabilizer. Monomer consumption was monitored by gravimetric analysis. The latex particle size and the particle size distribution (PSD) were measured by light scattering (LS). Molar masses and molar mass distributions (nwMM) of the polymers were determined by size exclusion chromatography (SEC). The results showed that the droplet/particle sizes and the latexes stability are strongly dependent on the type and on the amount of macro-RAFT agent used in the polymerizations. Shifts of the SEC chromatograms toward higher molar masses with conversion indicated that the majority of the polymer chains are living chains. Size Exclusion Chromatography (SEC) analysis also showed that polymerization was well controlled when an amount of macro-RAFT PEO-RAFT agent equal to 4.4 x 10-3 mol. L-1 was used, since low polidispersity indices (1.05-1.42) was achieved.

Neste trabalho, dois macro-agentes de transferência de cadeia para polimerizações via RAFT, à base de poli(óxido de etileno), isto é, PEO-CPADB e PEO-CPP, foram sintetizados via duas rotas químicas e utilizados como estabilizantes coloidais e como agentes de controle de massa molecular na polimerização em miniemulsão do estireno. Látices de poliestireno (PS), estabilizados estericamente pelos segmentos de PEO, foram obtidos utilizando 2,2\'-azobis(isobutironitrila) como iniciador e hexadecano como co-estabilizador. O consumo de monômero foi determinado via análise gravimétrica. O tamanho de partícula e a distribuição de tamanhos de partículas (PSD) foram determinados por espalhamento de luz (LS). As massas moleculares e a distribuição de massas moleculares (nwMM) dos polímeros foram determinadas por cromatografia de exclusão de tamanho (SEC). Os resultados mostraram que o diâmetro das gotas e das partículas de polímero, assim como a estabilidade coloidal dos látices são fortemente dependentes do tipo e da quantidade de agente de transferência de cadeia utilizado nas polimerizações. Deslocamentos das curvas de distribuição de massas moleculares para massas moleculares maiores, em função da conversão, indicaram que a maioria das cadeias poliméricas apresentava características de cadeias vivas. Análises de GPC também mostraram que a polimerização foi bem controlada quando uma quantidade do macro-agente RAFT PEO-CPP, igual a 4,4 x 10-3 mol.L-1 foi utilizada, o que foi indicado pelo baixos índices de polidispersão obtidos (1,05-1,42). / In this work, two poly(ethylene oxide)-based macro-RAFT agents, ie, PEO-CPADB and PEO-CPP, were synthesized via two chemical routes and used as a stabilizer and a control agent in the miniemulsion polymerization of styrene. Polystyrene (PS) latexes sterically stabilized by the PEO segments were obtained using 2,2?-azobis(isobutyronitrile) as initiator and hexadecane as co-stabilizer. Monomer consumption was monitored by gravimetric analysis. The latex particle size and the particle size distribution (PSD) were measured by light scattering (LS). Molar masses and molar mass distributions (nwMM) of the polymers were determined by size exclusion chromatography (SEC). The results showed that the droplet/particle sizes and the latexes stability are strongly dependent on the type and on the amount of macro-RAFT agent used in the polymerizations. Shifts of the SEC chromatograms toward higher molar masses with conversion indicated that the majority of the polymer chains are living chains. Size Exclusion Chromatography (SEC) analysis also showed that polymerization was well controlled when an amount of macro-RAFT PEO-RAFT agent equal to 4.4 x 10-3 mol. L-1 was used, since low polidispersity indices (1.05-1.42) was achieved.

Materiais nanocompósitos híbridos polímero-argila nos quais lamelas nanométricas de argila montmorilonita são encapsuladas e dispersas em matriz polimérica são em geral mais rígidas, tenazes e resistentes do que os materiais poliméricos convencionais e tem o potencial de aplicações em revestimentos e filmes com propriedades de barreira. Dentre as várias técnicas de preparação de nanocompósitos poliméricos, as técnicas de polimerização \"in-situ\" em emulsão e mini-emulsão vem sendo empregada na síntese de látices híbridos com lamelas de argilas encapsuladas pelo polímero. Neste trabalho foram preparados látices híbridos de poliestireno e argila montmorilonita esfoliada através de dois métodos: no primeiro, a polimerização em emulsão e miniemulsão convencional na presença de argila modificada com sal quaternário de amônio é realizada com surfatante catiônico; no segundo método, um surfatante aniônico reativo foi usado para modificar uma argila natural sódica e empregada na polimerização em emulsão. Os resultados obtidos tanto para a polimerização em emulsão como em miniemulsão empregando idênticos reagentes (argila organofílica modificada e surfatante catiônico) mostraram boa conversão, aumento na velocidade de polimerização com aumento da concentração de surfatante e de argila, aumento na temperatura de pico na máxima velocidade de decomposição (TG), aumento no módulo de armazenamento no patamar vítreo e no patamar borrachoso (DMTA) com aumento da concentração de argila, encontrando um valor mínimo em ambos a 5% de argila. Apesar dessas características positivas, não foi obtida a encapsulação das lamelas da argila que era o objetivo principal do trabalho. Por outro lado, o método de polimerização em emulsão não convencional com surfatante reativo mostrou baixa eficiência na conversão mas que se mostrou eficaz na encapsulação das lamelas da argila para os látices com baixa conversão e elevado diâmetro de partícula. / Polymer-clay nanocomposite materials, in which nanometer-thick layers of clay dispersed in polymers, are generally stiffer, stronger, and tougher than normal polymeric materials and can be potentially useful in a variety of applications. These polymer-clay nanocomposites can be prepared in several ways, namely by emulsion \"in-situ\" polymerisation where polymer chains are coagulated on silicate layers producing capped silicate layers are more or less uniformly dispersed in aqueous medium. The objective of this work is to prepare polymer-clay hybrid latexes with exfoliated clay platelets encapsulated inside latex particles in order to improve the exfoliation of the clay platelets in the final polymeric film. To achieve this objective two separate approaches have been investigated, first by conventional emulsion polymerization and miniemulsion polymerization in the presence of montmorillonite clay modified by cationic surfactant and in the other approach a reactive anionic surfactant was used to modify the natural montmorillonite clay layers by emulsion polymerization. The results for both the emulsion polymerization as in miniemulsion using identical reagents (organoclay modified and cationic surfactant) showed good conversion, polymerization rate increased with increasing concentration of surfactant and clay, increased peak temperature at maximum speed decomposition (TG), an increase in storage modulus in the glassy plateau and the rubbery plateau (DMTA) with increasing concentration of clay, finding a minimum value in both the 5% clay. Despite these positive characteristics, encapsulation was not obtained from lamellar clay that was the main objective. Moreover, the method of emulsion polymerization with non-conventional reactive surfactant showed low conversion efficiency but has proved effective in the encapsulation of the lamellae of the clay for the lattices with low conversion and high particle diameter.

Polímeros híbridos são caracterizados por conter numa mesma partícula dois tipos diferentes de polímero, normalmente incompatíveis e ligados por ligações covalentes. Neste trabalho, a síntese de um polímero híbrido acrílico-alquídico pelo processo de miniemulsão foi investigada. Com o objetivo de compreender como diferentes variáveis na fórmula afetam as características físico-químicas finais do látex, um planejamento experimental foi desenhado com o auxílio do software DX9 e os resultados analisados por modelos empíricos de superfície de resposta. Os fatores variados (variáveis independentes) foram: quantidade de co-estabilizante, surfactante e iniciador. Cada um dos fatores contribuiu para a alteração de pelo menos uma característica avaliada, e a sinergia entre eles afeta diretamente o teor de RDG, resposta indicativa do grau de grafitização entre as espécies. O coestabilizante contribuiu para o aumento do diâmetro médio de gotas e da polidispersidade de tamanho de partículas, enquanto reduziu a dureza do filme. A concentração de surfactante alterou o número de partículas por litro, reduzindo o diâmetro médio de partículas e aumentando a polidispersidade. O iniciador aumentou a conversão monomérica. Todas as dispersões de polímero híbrido produzidas apresentaram redução do tamanho médio de gotas para partículas, indicando evidência de nucleação secundária. As avaliações por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e microscopia de força atômica (AFM) mostraram que a morfologia obtida é do tipo núcleo-casca. / Hybrid polymers are defined by the presence of two or more different kinds of polymers in the same particle, typically incompatible and linked by covalent bonds. In this work, the synthesis of an alkyd-acrylic hybrid polymer produced by miniemulsion polymerization has been investigated. With the goal of understanding how different variables in the recipe affect the final characteristics of the latex, a design of experiment was planned using DX9 software and the results were analyzed by response surface methodology. The factors studied (independent variables) were: amount of co-stabilizer, surfactant and initiator. Each of these factors contributed to change at least one of the evaluated characteristics, and the synergy between them directly affects the RDG content, response of the polymer degree of grafting. Costabilizer contributed to increase the average droplets diameter and polydispersity of particle size, while reducing the film hardness. The amount of surfactant changed the number of particles, reducing the average particle size and increasing polydispersity. Initiator increased the monomer conversion. All hybrids dispersions presented a decrease in the droplet size to particle size, indicating evidence of secondary nucleation. Core-shell morphology was observed through transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM).

Devido à importância industrial e tecnológica dos látices estabilizados com poli(álcool vinílico)/PVA e a dificuldade encontrada na etapa de polimerização em emulsão, na presença de monômeros hidrofóbicos e de PVA\'s com alto grau de hidrólise (>92%), a síntese de novos estabilizantes poliméricos derivados de PVA para utilização em reações de polimerização em emulsão e em miniemulsão se torna muito atraente e desafiadora. O objetivo principal deste trabalho foi sintetizar novos estabilizantes poliméricos do tipo poli(álcool vinílico-co-neodecanoato de vinila)/PVA-VV com alto grau de hidrólise e conseqüentemente com propriedades diferenciadas, para serem utilizados como estabilizantes nas reações de polimerização em emulsão e em miniemulsão do acetato de vinila (VAc) com o neo-nonanoato de vinila (VEOVA-9), visando a obtenção de adesivos com propriedades diferenciadas para colagem de madeiras. Os novos estabilizantes poliméricos foram obtidos em duas etapas: i) copolimerização em solução do VAc com o neo-decanoato de vinila (VEOVA-10); ii) hidrólise alcalina (NaOH/Metanol) do poli(acetato de vinila-coneodecanoato de vinila). As miniemulsões de VAc com VEOVA-9 com diferentes tipos de estabilizantes poliméricos foram preparadas em um homogeneizador de alta pressão do tipo \"Manton Gaulin\". Foi estudado o efeito dos estabilizantes poliméricos (PVA e PVA-VV) na etapa de emulsificação (diâmetro médio das gotas, polidispersão, estabilidade das miniemulsões) e na copolimerização em emulsão e em miniemulsão do VAc com o VEOVA-9, em processo batelada. O efeito do tipo de iniciador (persulfato de amônio/APS e hidroperóxido de tércio butila/TBHP e peróxido benzoato de tércio butila/TBPB, juntamente com o formaldeído sulfoxilato de sódio/SFS) na cinética da polimerização em miniemulsão do VAc com o VEOVA-9 foi estudado em processo semi-contínuo. A distribuição dos estabilizantes poliméricos (PVA e PVA-VV) entre a fase aquosa e a superfície das partículas de polímero (adsorvido/enxertado) foi determinada e correlacionada com a viscosidade e a estabilidade coloidal dos látices. Látices na condição ideal de cópia (1:1) das gotas de monômero para as partículas de polímero foram obtidos via polimerização em miniemulsão, apresentando propriedades diferenciadas, tais como, menores valores de viscosidade, menor concentração de coágulos e maior estabilidade de estocagem, em comparação com os látices obtidos em emulsão. / Due to the technological and industrial importance of latexes stabilized with poly(vinyl alcohol)/PVA and the difficulties related to the emulsion polymerization of hydrophobic monomers and the use of PVA having a high degree of hydrolysis (> 92%), the synthesis of new PVA based polymeric stabilizers for use in emulsion and miniemulsion polymerizations becomes very attractive and challenging. The aim of this work was to synthesize a new class of polymeric stabilizer, poly(vinyl alcohol-co-vinyl neo-decanoate)/PVA-VV, with a high degree of hydrolysis and differentiated properties to be used as stabilizers in the emulsion and miniemulsion copolymerization of vinyl acetate (VAc) with vinyl neo-nonanoate (VEOVA-9), that can be used as adhesive for wood bonding. New PVA based polymeric stabilizers with high degree of hydrolysis (94 - 98%) were synthesized in two steps: i) solution copolymerization of vinyl acetate (VAc) with vinyl neo-decanoate (VEOVA-10) and ii) alkaline hydrolysis (NaOH/Methanol) of poly(vinyl acetate-co-vinyl neodecanoate). Miniemulsions of VAc/VEOVA-9 were prepared using the different polymeric stabilizers in a \"Manton Gaulin\" high pressure homogenizer. The effect of different initiators (ammonium persulfate/APS or tert-butyl hydro peroxide/TBHP and tert-butyl peroxide benzoate/TBPB in the presence of sodium formaldehyde sulfoxylate/SFS) in the polymerization kinetic was evaluated. The effect of the type and concentration of polymeric stabilizer, in the emulsification step (average diameter of drops, stability of miniemulsions) as well in the polymerizations (rate of consumption of monomers, particle size and particles number) was investigated in this work. The partition of the polymeric stabilizers between the aqueous phase and the polymer particle surface (grafted/adsorbed) was determined and correlated with the viscosity and colloidal stability of latexes. Latexes with differentiated properties such as low-viscosity, lower grits content and improved storage stability, were obtained by miniemulsion polymerization with an ideal condition copy (1:1) of the monomer droplets to the polymer particles.

Materiais nanocompósitos híbridos polímero-argila nos quais lamelas nanométricas de argila montmorilonita são encapsuladas e dispersas em matriz polimérica são em geral mais rígidas, tenazes e resistentes do que os materiais poliméricos convencionais e tem o potencial de aplicações em revestimentos e filmes com propriedades de barreira. Dentre as várias técnicas de preparação de nanocompósitos poliméricos, as técnicas de polimerização \"in-situ\" em emulsão e mini-emulsão vem sendo empregada na síntese de látices híbridos com lamelas de argilas encapsuladas pelo polímero. Neste trabalho foram preparados látices híbridos de poliestireno e argila montmorilonita esfoliada através de dois métodos: no primeiro, a polimerização em emulsão e miniemulsão convencional na presença de argila modificada com sal quaternário de amônio é realizada com surfatante catiônico; no segundo método, um surfatante aniônico reativo foi usado para modificar uma argila natural sódica e empregada na polimerização em emulsão. Os resultados obtidos tanto para a polimerização em emulsão como em miniemulsão empregando idênticos reagentes (argila organofílica modificada e surfatante catiônico) mostraram boa conversão, aumento na velocidade de polimerização com aumento da concentração de surfatante e de argila, aumento na temperatura de pico na máxima velocidade de decomposição (TG), aumento no módulo de armazenamento no patamar vítreo e no patamar borrachoso (DMTA) com aumento da concentração de argila, encontrando um valor mínimo em ambos a 5% de argila. Apesar dessas características positivas, não foi obtida a encapsulação das lamelas da argila que era o objetivo principal do trabalho. Por outro lado, o método de polimerização em emulsão não convencional com surfatante reativo mostrou baixa eficiência na conversão mas que se mostrou eficaz na encapsulação das lamelas da argila para os látices com baixa conversão e elevado diâmetro de partícula. / Polymer-clay nanocomposite materials, in which nanometer-thick layers of clay dispersed in polymers, are generally stiffer, stronger, and tougher than normal polymeric materials and can be potentially useful in a variety of applications. These polymer-clay nanocomposites can be prepared in several ways, namely by emulsion \"in-situ\" polymerisation where polymer chains are coagulated on silicate layers producing capped silicate layers are more or less uniformly dispersed in aqueous medium. The objective of this work is to prepare polymer-clay hybrid latexes with exfoliated clay platelets encapsulated inside latex particles in order to improve the exfoliation of the clay platelets in the final polymeric film. To achieve this objective two separate approaches have been investigated, first by conventional emulsion polymerization and miniemulsion polymerization in the presence of montmorillonite clay modified by cationic surfactant and in the other approach a reactive anionic surfactant was used to modify the natural montmorillonite clay layers by emulsion polymerization. The results for both the emulsion polymerization as in miniemulsion using identical reagents (organoclay modified and cationic surfactant) showed good conversion, polymerization rate increased with increasing concentration of surfactant and clay, increased peak temperature at maximum speed decomposition (TG), an increase in storage modulus in the glassy plateau and the rubbery plateau (DMTA) with increasing concentration of clay, finding a minimum value in both the 5% clay. Despite these positive characteristics, encapsulation was not obtained from lamellar clay that was the main objective. Moreover, the method of emulsion polymerization with non-conventional reactive surfactant showed low conversion efficiency but has proved effective in the encapsulation of the lamellae of the clay for the lattices with low conversion and high particle diameter.

Partículas poliméricas com propriedades magnéticas podem ser utilizadas tanto em aplicações terapêuticas in vivo, como agentes de liberação controlada de princípios ativos, ex vivo, na extração de células cancerígenas do organismo, ou ainda in vitro, em diagnósticos. A necessidade de materiais inteligentes e biocompatíveis, como agentes de encapsulação destas partículas magnéticas, leva ao uso de polímeros sensíveis a estímulos. Em aplicações terapêuticas, esta tecnologia é baseada na localização das partículas através da aplicação de um campo magnético e na concentração da droga na área de interesse. Esta etapa é seguida pela liberação da droga, utilizando-se as propriedades sensíveis dos polímeros. Dessa forma, este trabalho de tese se dedica ao estudo da obtenção de nanopartículas constituídas de uma matriz polimérica sensível a estímulos e de partículas de óxido de ferro (?-Fe2O3 e Fe3O4). Inicialmente, nanogéis à base de poli(NVCL-co-AA) foram obtidos através do método de polimerização por precipitação. A Poli(Nvinilcaprolactama) (PNVCL) é um polímero termo-sensível, que possui temperatura crítica inferior de solubilização (LCST) próxima à temperatura fisiológica (35-38 ºC) e é conhecida, ainda, por possuir maior biocompatibilidade, em comparação a outros polímeros do gênero. O poli(ácido acrílico) (PAA), por sua vez, é um polímero que apresenta sensibilidade ao pH. Nesta etapa estudou-se a influência de alguns parâmetros de síntese nos diâmetros de partículas, na polidispersidade e na sensibilidade à temperatura dos nanogéis. A sensibilidade ao pH também foi estudada em função da concentração de ácido acrílico adicionado nas sínteses. Em seguida, realizou-se o estudo da encapsulação de nanopartículas magnéticas complexadas com dextrana em nanogéis de PNVCL, utilizando-se a técnica de polimerização em miniemulsão inversa. Os nanogéis magnéticos sensíveis à temperatura foram caracterizados quanto ao diâmetro de partículas (DP) e distribuição do diâmetro de partículas (DDP), pela técnica de espalhamento de luz. A sensibilidade à temperatura dos nanogéis magnéticos também foi estudada por espalhamento de luz, através de medidas de diâmetro de partículas em diferentes temperaturas. As medidas de magnetização foram obtidas em um magnetômetro de amostra vibrante (MAV). Análises de infra vermelho (FTIR) e de difratometria de raios X revelaram qualitativamente a encapsulação das nanopartículas magnéticas. A eficiência de incorporação das nanopartículas de óxido de ferro foi estudada através de análises termogravimétricas (TGA) e medidas de magnetização. As características morfológicas dos nanogéis magnéticos foram observadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM). / Polymeric particles with magnetic properties can be useful for in vivo therapeutic applications, as agents for controlled drug release, for ex vivo applications, as agents for the extraction of cancer cells, and finally, for the diagnosis in vitro. The search for biocompatible and smart materials as agents for the encapsulation of magnetic particles, leads to the use of stmuli-responsive polymers. In therapeutic applications, this technology is based on the localization and the concentration of the particles containing the drug in the area of interest by applying a magnetic field. This step is followed by the release of the drug, using the sensitive properties of the polymers. In this context, this thesis is devoted to the preparation of nanoparticles constituted by a stimuli-responsive polymer matrix and particles of iron oxide (?-Fe2O3 e Fe3O4). First of all, we performed the synthesis of poly(NVCL-co-AA)-based nanogels using the precipitation polymerization method. Poly(N-vinilcaprolactama) (PNVCL) is a thermo-responsive polymer which presents the lower critical solution temperature (LCST) near the physiological temperature (35-38 °C) and it is well known by its greater biocompatibility, in comparison with other themallysensitive polymers. On the other hand, the poly(acrylic acid) (PAA) is known by its sensibility to changes in the enviromental pH. In this stage, the influence of some synthesis parameters on the particles diameter, polydispersity and themally-sensitive behavior of the nanogels was evaluated. The pH-sensibility behavior was also studied as a function of the AA concentration in the synthesis. As a second step, the study of the incorporation of dextran-coated magnetic nanoparticles in the PNVCL-based nanogels using the inverse miniemulsion polymerization was preformed. The thermo-responsive magnetic nanogels were characterized in terms of particles diameter (PD) and particles size distribution (PSD) using light scattering. The temperature sensitivity of the magnetic nanogels was also studied by light scattering, with measurements of particles diameter as a function of temperature. The magnetization measurements were obtained on a vibrating sample magnetometer (VSM). Analysis of infra-red (FTIR) and X-ray diffraction revealed qualitatively the incorporation of magnetic nanoparticles. The incorporation efficiency of iron oxide nanoparticles was studied by thermo-gravimetric analysis (TGA) and magnetic measurements. The morphological characteristics of the magnetic nanogels were observed by transmission electron microscopy (TEM).

Polímeros híbridos são caracterizados por conter numa mesma partícula dois tipos diferentes de polímero, normalmente incompatíveis e ligados por ligações covalentes. Neste trabalho, a síntese de um polímero híbrido acrílico-alquídico pelo processo de miniemulsão foi investigada. Com o objetivo de compreender como diferentes variáveis na fórmula afetam as características físico-químicas finais do látex, um planejamento experimental foi desenhado com o auxílio do software DX9 e os resultados analisados por modelos empíricos de superfície de resposta. Os fatores variados (variáveis independentes) foram: quantidade de co-estabilizante, surfactante e iniciador. Cada um dos fatores contribuiu para a alteração de pelo menos uma característica avaliada, e a sinergia entre eles afeta diretamente o teor de RDG, resposta indicativa do grau de grafitização entre as espécies. O coestabilizante contribuiu para o aumento do diâmetro médio de gotas e da polidispersidade de tamanho de partículas, enquanto reduziu a dureza do filme. A concentração de surfactante alterou o número de partículas por litro, reduzindo o diâmetro médio de partículas e aumentando a polidispersidade. O iniciador aumentou a conversão monomérica. Todas as dispersões de polímero híbrido produzidas apresentaram redução do tamanho médio de gotas para partículas, indicando evidência de nucleação secundária. As avaliações por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e microscopia de força atômica (AFM) mostraram que a morfologia obtida é do tipo núcleo-casca. / Hybrid polymers are defined by the presence of two or more different kinds of polymers in the same particle, typically incompatible and linked by covalent bonds. In this work, the synthesis of an alkyd-acrylic hybrid polymer produced by miniemulsion polymerization has been investigated. With the goal of understanding how different variables in the recipe affect the final characteristics of the latex, a design of experiment was planned using DX9 software and the results were analyzed by response surface methodology. The factors studied (independent variables) were: amount of co-stabilizer, surfactant and initiator. Each of these factors contributed to change at least one of the evaluated characteristics, and the synergy between them directly affects the RDG content, response of the polymer degree of grafting. Costabilizer contributed to increase the average droplets diameter and polydispersity of particle size, while reducing the film hardness. The amount of surfactant changed the number of particles, reducing the average particle size and increasing polydispersity. Initiator increased the monomer conversion. All hybrids dispersions presented a decrease in the droplet size to particle size, indicating evidence of secondary nucleation. Core-shell morphology was observed through transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM).