A quitosana tem se mostrado muito atrativa para a indústria farmacêutica, visando principalmente matrizes de liberação controlada com fármacos amplamente utilizados pela população em altas dosagens ou em períodos prolongada tal como o Ibuprofeno. O uso de combinado de polímeros e materiais como a argila é uma opção interessante, unindo as propriedades de ambos os materiais, minimizando o efeito colateral do fármaco. No presente trabalho descreve-se a preparação de um complexo iônico contendo quitosana e ibuprofeno por meio de uma reação ácido base entre ambos. Em uma segunda etapa, foi preparado um nanocompósito de montmorilonita/quitosana contendo o fármaco ibuprofeno. As matrizes foram caracterizadas por diferentes técnicas, incluindo análise elementar, ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C e 1H, termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier (FTIR). O grau de desacetilação (GD) da quitosana obtido por titulação potenciométrica foi de 80,0%. Esses resultados foram confirmados por medidas de RMN 1H e RMN 13C. O estudo dissociação do fármaco, na presença e na ausência de argila, foi avaliado por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e por espectroscopia de absorção eletrônica UV-VIS. A dissociação do fármaco em meio aquoso foi avaliada em pH 2 e 7, que correspondem aos valores encontrados no estômago e no intestino, respectivamente. Os resultados indicaram que a dissociação do ibuprofeno das matrizes é dependente do pH e que a presença da argila retarda a dissociação do fármaco na matriz. / Due to its interesting properties chitosan has attracted interest regarding several applications including drug carrier in pharmaceutical industry, mainly for actives consumed in high doses for long periods, as Ibuprofen. The combined use of materials such as polymers and the clay is an interesting option, combining the properties of both materials while minimizing the side effects of the drug. A chitosan-ibuprofen ionic complex had been prepared from the acid-base reaction between both of them. In a second step a montmorilonite/chitosan nanocomposite containing ibuprofen was also prepared. The complex and the nacomposite containing ibuprofen had been characterized by several techniques including elemental analysis, 13C e 1H, nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and Fourrier transform infrared spectroscopy (FTIR). The chitosan degree of deacetylation (DD) was determined by potentiometry as 80.0%. These results were confirmed by 13C e 1H NMR. The dissociation of the pharmaceutical from the complex and nanocomposite was investigated by high performance liquid chromatography (HPLC) and electronic spectroscopy in the UV-vis (UV-vis). The dissociation of the pharmaceutical from the complex in aqueous media was evaluated in pH 2 and 7, corresponding to the stomach and intestines respectively. Results revealed that such dissociation is dependent of the pH of the medium as well as that release of Ibuprofen from the matrices is dependent on the pH and the presence of the clay slows the dissociation of the drug from the matrix.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Estudou-se o processo de adsorção dos seguintes corantes: Laranja Indosol, Rhodamina B, Vermelho Congo e Azul Indosol sobre a argila montmorilonita em meio aquoso nas temperaturas de 288, 298, 308 e 318K. Os melhores rendimentos foram obtidos para temperatura de 288 e 298K. O processo de remoção desses corantes foi estudado a partir dos dados de equilíbrio e cinética para cada temperatura. O modelo de Freundlich foi o que melhor representou os dados experimentais de isotermas de adsorção para os corantes em todas as temperaturas consideradas. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem foi o que melhor ajustou os dados experimentais das interações envolvidas no processo. Verificou-se que tratar de um processo endotérmico, e as interações corante/MTT aumentam o grau de espontaneidade das reações com a elevação da temperatura do processo. Para os difratogramas obtidos para as amostras de LI/MTT, VC/MTT e AI/MTT foi possível verificar que todos os ângulos de incidência mostram que não há grandes mudanças essencialmente na sobreposição principalmente no ângulo de incidência (2θ) quando comparadas a MTT. A análise termogravimétrica mostra que, a decomposição térmica da MTT completa começou acerca de 30C e foi completamente até 1000C e sendo identificadas quatro perdas de peso distintas. A intensidade das bandas de absorção presentes nos espectros na região do infravermelho foi reduzida após a adsorção dos corantes denotando ainda que o processo de adsorção dos corantes não modifica a estrutura da montmorilonita. / Studied the adsorption of the following dye: Orange Indosol, Rhodamine B, Congo Red and Blue Indosol about montmorillonite clay in an aqueous medium at temperatures of 288, 298, 308 and 318K. The best yields were obtained at temperatures of 288 and 298K. The process of removing these dyes was studied from kinetic and equilibrium data for each temperature. The Freundlich model was best represented the experimental data of adsorption isotherms for dyes at all temperatures considered. The kinetic model of pseudo-second order was the best fit to the experimental data of the interactions involved in the process. It was found that treating an endothermic process and the interactions dye / MTT increase the degree of spontaneity of reactions with increasing process temperature. For the XRD patterns obtained for samples of LI / MTT, VC / MTT and AI / MTT was possible to verify that all incident angles show no major changes in essentially overlap mainly in the incidence angle (2θ) when compared to MTT. Thermogravimetric analysis shows that the thermal decomposition of the complete MTT began about 30 C and was completely up to 1000 C and four different weight losses are identified. The intensity of the absorption bands present in the spectrum in the infrared region was reduced after adsorption of the dyes also showing that the adsorption of the dye does not alter the structure of montmorillonite.

Orientador: Fernando Luis Fertonani / Coorientador: Cecilia Cristina Marques dos Santos / Banca: Hideko Yamanaka / Banca: José Ricardo Turquetti / Resumo: O progresso científico tem afetado a vida humana e a natureza, principalmente, no que diz respeito à saúde e o meio ambiente. Particularmente a presença de íons metálicos no ambiente é responsável pela contaminação de fontes de água potável e os respectivos organismos viventes nestes meios, representando um grande risco à humanidade. Os argilominerais são potencialmente retentores desses íons. Assim, as argilas tem sido objeto de atenção, por apresentarem viabilidade técnico-econômica decorrente de sua potencialidade de adsorção e de reutilização. O presente trabalho teve como finalidade estudar o comportamento eletroquímico de sistemas microestruturados, modificados, empregando a argila montmorilonita e a molécula orgânica, 8-hidroxiquinolina, considerando a sua capacidade em complexar um considerável número de íons metálicos. Para isso um eletrodo de disco de platina foi modificado com uma suspensão de montmorilonita-8-hidroxiquinolina. A estabilidade eletroquímica do eletrodo modificado foi comprovada por voltametria cíclica, e estudado o efeito da adição de íons Cu (II) e Fe (III) ao sistema. O estudo eletroquímico do eletrodo modificado na presença de íons Cu (II) apresentou um par de picos para baixas concentrações do íon, os quais foram identificados como sendo pertencentes a um processo do tipo CE, onde inicialmente houve a formação de um complexo ternário do íon metálico com o filme de argila-ligante que recobre a superfície do eletrodo, do tipo {Pt/[>Si - O]n[Cu(II)- (8HQ)k]}2-n-k, e em seguida houve a redução dos íons Cu (II) a Cu (I) no interior do complexo. Para altas concentrações de íons Cu (II) eletrodo modificado apresentou além do par de picos já mencionado, dois picos no ramo anódico, os quais foram estabelecidos como sendo oriundos da adsorção fraca de íons Cu (II) sobre o filme do complexo ternário que recobre a superfície do eletrodo. O estudo eletroquímico do ... / Abstract: Scientific progress has affected human life and nature, especially with regard to health and the environment. Particularly the presence of metal ions in the environment is responsible for the contamination of drinking water sources and its living organisms in these media, representing a great risk to humanity. The clay minerals are potentially retaining these ions. Thus, the clays have been object of attention for presenting technical and economic feasibility because of its potential for adsorption and reuse. The present work aimed to study the electrochemical behavior of microstructured systems, modified by employing the montmorillonite clay and the organic molecule, 8-hydroxyquinoline, considering their ability in a number of complexing metal ions. For this a platinum electrode was modified with a slurry of montmorillonite-8-hydroxyquinoline. The electrochemical stability of the modified electrode was confirmed by cyclic voltammetry, and studied the effect of addition of Cu (II) and Fe (III) to the system. The electrochemical behavior of the modified electrode in the presence of Cu (II) showed a pair of peaks at low ion concentrations, which were identified as belonging to a process of the EC type where initially there was the formation of a ternary complex ion with the metallic film clay-binder covering the surface of the electrode, the type {Pt / [> Si - O]n [Cu (II) - (8HQ)k]} 2-nk, then there was a reduction of ions Cu (II) to Cu (I) into the complex. For higher concentrations of Cu (II) modified electrode showed a pair of peaks in addition to the aforementioned two peaks in the anodic branch, which were established as being derived from the low adsorption of Cu (II) on the film covering the ternary complex the electrode surface. The electrochemical behavior of the modified electrode in the presence of Fe (III) showed the presence of four peaks interdependent. These peaks were identified as belonging to two different mechanisms: ... / Mestre

Orientador: Fernando Luis Fertonani / Coorientador: Iêda Aparecida Pastre Fertonani / Banca: Marisa Spirandelli Crespi / Banca: Marcia Cristina Bisinoti / Resumo: As atividades antrópicas e o aumento populacional acarretam danos ao ambiente, principalmente nas fontes de águas, que vem recebendo despejos contendo poluentex potencialmente tóxicos e não biodegradáveis, entre eles os íons metálicos, problemática na qual o presente estudo está inserido. Para tanto avaliou-se o comportamento do sistema binário argila-8-hidroxiquinolina em suspensão aquosa e em estado sólido, na ausência e presença dos íons metálicos, Fe(III), Ni(II) e Co(II). Os sistemas em suspensão aquosa foram avaliados por espectrofotometria, indicando formação de espécie ternária complexa (argila-8-hidroxiquinolina-Mn+) de maior estabilidade quando comparado com sistema na ausência da argila, cujo complexo formado entre o complexante orgânico e os íons Mn+. Os resultados de Uv-vis sugerem ordem de estabilidade dos complexos formados sendo Fe(III)>Ni(II)>Co(II). Os compósitos em estado sólido foram avaliados empregando técnicas de XRD, TG/DTG-DTA e MEV. As imagens obtidas por MEV, bem como a difratometria de raio X corroboram na elucidação de formação da espécie ternária complexa do tipo {[Si-O-]x - [Mn+-(8-HQ)k}+n-x-k; no qual nesta ultima técnica observou-se aumento no espaçamento basal da argila na presença dos íons estudados. O estudo térmico permite elucidar a formação de espécie complexa, apresentando etapas de decomposição semelhantes e confirmando a maior estabilidade térmica do complexo na presença de Fe(III) seguido de Ni(II) e Co(II). No estudo adsortivo tomando como adsorbato íons Fe(III) e Ni(II) e como adsorvente o compósito e a argila pura, a maior adsorção foi observada para íons Ni(II), comparado a Fe(III). Porém observou-se que para o Fe(III), houve aumento na porcentagem adsorvida quando empregado o compósito, o que contribui para a proposta de maior estabilidade do complexo, argila-8-HQ-Fe(III). De acordo com o verificado neste estudo é possível inferir a... / Abstract: Anthropogenic activities and the increase in population lead to environmental damage, mainly in water sources, which has been receiving dumps containing potentially toxic and non-biodegradable poluentex, among them the metal ions, problems on which the present study is inserted. For both assessed the behavior of binary system clay-8-hydroxyquinoline in aqueous suspension and in the solid state, in the absence and presence of metallic ions, Fe(III), Ni(II) and Co(II). In aqueous suspension systems were evaluated by Uv-Vis, indicating ternary complex species formation (clay-8-hydroxyquinoline-Mn+) of greater stability when compared to the absence of clay, complex formed between the organic complexing and the ions Mn+. The Uv-vis results suggest order of stability of complexes formed being Fe(III)>Ni(II)>Co(II). The composites in the solid state were assessed using XRD techniques, TG/DTG-DTA and SEM. The images obtained by SEM, as well as the x-ray diffractometry corroborate in the elucidation of formation of the ternary complex of the type species {[Si-O-]x-[Mn+-(8-HQ)k}+n-x-k; in which this last technique we observed increase in basal distance of clay in the presence of ions studied. The thermal study complemented the idea of complex species formation, showing stages of decomposition similar and confirming the greater thermal stability of the complex in the presence of Fe(III) consecutive by Ni(II) and Co (II). Adsorptive study on adsorbato is ion Fe (III) and Ni(II) and the adsorbents are composite and pure clay, the largest adsorption was observed for Ni(II) ions, compared to Fe(III), but the latter, there was an increase in the percentage adsorbed when employed the composite, which contributes to higher proposal idea complex stability, clay-8-HQ-Fe(III). According to the described it is possible to infer the sensitivity of composite for the ions studied, with possibility of application on removal... / Mestre

Ao contrário de muitos polímeros, as resinas fenólicas se caracterizam por possuir um grande número de aplicações por conta de sua superior resistência ao fogo e baixa emissão de fumos e ao seu excelente nível de resistência térmica e química, além de seu baixo custo. No entanto, devido à sua estrutura tridimensional, caracterizada pelo alto grau de reticulação, este tipo de resina apresenta baixas tenacidade e resistência à fratura. Com isso, para garantir seu bom desempenho, faz-se necessário promover modificações em sua formulação ou acrescentar agentes de reforço de modo a compensar essas deficiências resultantes de sua estrutura. São inúmeros os materiais que, usualmente, são incorporados à matriz fenólica. Além da preparação de blendas poliméricas em que uma das fases consiste em um elastômero ou um termoplástico, a introdução de agentes de reforço como materiais fibrosos também são utilizados. São exemplos de agentes de reforço: fibras vegetais, fibras de vidro e de carbono, negro de fumo, argilas entre outros. A mistura de polímeros e argilas pode levar à formação de nanocompósitos de modo a obter excelentes combinações de resistência à fratura, tenacidade, condutividade, resistência ao calor e redução da permeabilidade a gases e líquidos quando comparados com o polímero puro. Neste trabalho, argilas do tipo montmorilonita modificadas foram utilizadas como agente de reforço na preparação de filmes de nanocompósitos de matriz fenólica com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas deste material polimérico quando comparado com o material puro. A resina fenólica utilizada neste trabalho é a do tipo resol, utilizada comercialmente para a formulação de vernizes para revestimento de embalagens metálicas. No estudo foram utilizadas três argilas comerciais: Cloisite® sódica (Na) e argilas Cloisite® modificadas com sais quaternários de alquilamônio, de códigos 15A e 30B, objetivando verificar qual apresentaria melhor compatibilidade com a matriz fenólica. Para a preparação de filmes poliméricos uniformes, isentos de defeitos como bolhas, foi feita, de forma preliminar, a seleção de um ciclo de cura apropriado. Como a formação de bolhas é intrínseco à cura da resina fenólica resol, a definição de um esquema de tratamento térmico de cura apropriado constituiu-se em etapa crítica no processo de preparação dos compósitos de resina fenólica/argila montmorilonita modificada. Os filmes curados isentos de defeitos foram caracterizados por difração de raios X, análise termomecânica dinâmica (DMA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados das análises de DRX mostraram para os compósitos preparados com as argilas modificadas 15A e 30B manutenção e até mesmo redução do espaçamento basal da estrutura cristalina das argilas, indicando não ter ocorrido intercalação do polímero nessas argilas; enquanto que para a argila Cloisite® Na ocorreu aumento do espaçamento basal. Os resultados de DMA mostraram para a maioria das amostras aumento no módulo de armazenamento em baixa e alta temperatura. Por último, a análise de DSC mostrou redução na temperatura de transição vítrea nos compósitos preparados com as argilas modificadas 15A e 30B, e elevação na composição de 5% da argila Cloisite® Na. Os resultados indicam o potencial de reforço mecânico de resinas fenólicas com argilas lamelares do tipo montmorilonita sem a necessidade de modificação química. / Unlike most polymers, phenolic resins are characterized by having a large number of applications because of its superior fire resistance and low emission of smoke and its excellent level of thermal and chemical resistance, and low cost. However, due to its three dimensional structure, characterized by a high degree of crosslinking, this type of resin has low toughness and fracture resistance. Thus, to ensure their good performance, it is necessary to make enhancements in their formulation or adding strengthening agents so as to compensate for these deficiencies due to its structure. There are numerous materials that usually are incorporated into the phenolic matrix. Besides the preparation of polymer blends in which one phase consists of an elastomer or a thermoplastic, the introduction of agents such as fibrous reinforcement is also used. Examples of reinforcing agents: vegetable fibers, glass and carbon fibers, carbon black, clay and others. The mixture of polymer clays may cause the formation of nanocomposites in order to obtain excellent combination of fracture strength, toughness, conductivity, heat resistance and reduced permeability to gases and liquids when compared with the pure polymer. In this work, modified montmorillonite clays were used as a reinforcing agent in the preparation of nanocomposite films of phenolic matrix with the aim of improving the mechanical properties of polymer materials when compared with the pure material. The phenolic resin used in this work is that of the resol type, used commercially for the formulation of varnish for coating metal containers. The study used three types of commercial clay: Cloisite® sodium (Na) and Cloisite® clays modified with quaternary alkylammonium salts, codes 15A and 30B in order to verify which present better compatibility with the phenolic matrix. For the preparation of uniform polymeric films, free of defects such as bubbles, was preliminarily selected a suitable cure cycle. As the bubble formation is intrinsic to the cure of resol phenolic resin, the definition of a heat treatment scheme is a critical step in the process of preparing composites of phenolic resin/montmorillonite clay. The cured films free of defects were characterized by X-ray diffraction (DRX), dynamic mechanical analysis (DMA) and differential scanning calorimetry (DSC). The results of XRD analysis showed the composites prepared with the modified clays 15A and 30B maintained and even reduced the basal spacing within the clay crystal structure, indicating not having occurred polymer intercalation of the clay; for the Cloisite® Na clay DRX has shown increased basal spacing. DMA results showed for most of the samples increase in storage modulus at low and high temperatures. Finally, DSC analysis showed a reduction in glass transition temperature of the composites prepared with the modified clays 15A and 30B, and an increase in the composition of 5% in the Cloisite® Na clay. The results indicate the potential of enhancement of phenolic resins mechanical properties with layered clays of montmorillonite without chemical modification.

Nanocompósitos poliméricos foram preparados por meio da incorporação de 1, 2, 5 e 10% das argilas montmorilonita organofílicas Cloisite 15A e 30B em poliamida-6, pelo método de fusão numa extrusora dupla rosca. Em seguida, foram reprocessados numa extrusora mono-rosca gerando folhas pelo método balão e caracterizados por meio de técnicas espectroscópicas, de análise térmica e difração de raio-X. Os estudos mostraram a formação de nanocompósitos com uma boa dispersão e esfolheamento, principalmente em concentrações de argila inferiores a 5%. Nas amostras com 5 e 10%, nanocompósitos intercalados também foram observados. Portanto, quando a concentração de argila aumenta no nanocompósito, fica cada vez mais difícil obter nanocompósitos totalmente esfoliados. Além disso, verificou-se que a incorporação de 1% da Cloisite 15A ou 30B induzem a cristalização do polímero, predominando a fase γ nos filmes. Entretanto, a medida que a concentração de argila aumenta a fração de fase amorfa tende a aumentar, provavelmente em decorrência da diminuição da velocidade do processo de recristalização em torno de 194 ºC, que gera a fase cristalina γ. Foi demonstrado a presença de um excesso de surfactante em uma das argilas organofílicas, tanto na parte exterior dos tactóides como na região interlamelar, aumentando o espaçamento basal e facilitando o processo de intercalação/esfolheamento. Todavia, o excesso de surfactante interfere nos processos de incorporação pois sofrem decomposição em temperaturas relativamente baixas (200 ºC) enquanto o cátion amônio intercalado se decompõe a 240 ºC. De fato, os estudos realizados comprovam que o surfactante tem influência direta sobre as propriedades das argilas organofílicas e grande importância no processo de incorporação. Melhorias significativas foram observadas nas propriedades de barreira a gases e mecânicas, principalmente com relação a resistência a tração, que aumenta a medida que se aumenta a concentração de argila. As propriedades de perfuração não foram significativamente modificadas, mas também verificou-se um aumento significativo da estabilidade mecânica em função da temperatura. Porém, a absorção de umidade interfere negativamente tanto nas propriedades mecânicas quanto na de barreira a gases, sendo que a Cloisite 15A é menos suscetível que a Cloisite 30B, provavelmente devido ao cátion de amônio quaternário ser mais hidrofóbico. Assim, os filmes de nanocompósitos de poliamida- 6/argila devem ter aplicações diversas na indústria de embalagens / Polymeric nanocomposites were obtained by incorporation of 1, 2, 5 e 10% of the organophilic clays Cloisite 15A e 30B in polyamide-6, using a twin-screw extruder and the melting process. Then, the pellets were reprocessed as films in a single-screw extruder coupled with the blow method, and those materials were characterized by means of spectroscopic, thermal and X-ray difraction techniques. The results were consistent with the formation of nanocomposites with excellent dispersion and exfoliation, especially when the concentration of clay was below 5%. In the samples containing 5 e 10%, the presence of tactoids were observed showing the formation of intercalated nanocomposites as well. Thus, as the concentration of organophillic clay increases, the fraction of completely exfoliated clay decreased. Furthermore, the incorporation of clays (Cloisite 15A or 30B) in concentrations as low as 1% induced the crystallization of polyamide-6, such that it was found in the films predominantly in the γ phase. However, as the concentration of clay increases there is a steady increase of the amorphous phase, probably due to the decrease of the rate of the recrystallization process at 194 ºC, responsible for the formation of the γ phase. Also, the presence of an excess of surfactant was confirmed for both, Clositite 15A and 30B, around the tactoids and in the interlamelar space also, increasing the basal distance and facilitating the intercalation/exfoliation process. However, such an excess interfere in the nanocomposite preparation process since decomposes at relatively low temperatures (200 ºC) while the intercalated quaternary ammonium cation decomposes at 240 ºC. In fact, we showed that the structure of the surfactant directly influences the properties of the organophilic clays, and has strong influence on the nanocomposite preparation process. Significant improvements in the barrier effect to gases and in the mechanical properties were noticed for the nanocomposites, particularly on the resistance to traction and on the mechanical stability as a function of temperature, but the resistance to perforation didnt change significantly as the concentration of clay increased. The absorption of water by the nanocomposites influenced negatively the mechanical properties and the barrier effect as well. However, the nanocomposites prepared with Cloisite 15A were less susceptible than those obtained with Cloisite 30B, probably because the quaternary ammoniun salt in the first one is more hydrophobic and repels more effectively the water molecules

Revestimentos orgânicos têm sido amplamente utilizados para a proteção à corrosão de substratos metálicos devido ao seu custo favorável e facilidade de aplicação. O uso de nanopartículas, mesmo que em baixas concentrações, apresenta-se como uma solução eficiente para aumentar as propriedades de barreira e resistência dos revestimentos orgânicos. A montmorilonita (MMT) é a fase inorgânica mais utilizada na obtenção de nanocompósitos poliméricos. O óxido de cério quando incorporado em revestimentos, além de não apresentar problemas ambientais, fornece uma eficiente proteção à corrosão. A desaceleração no crescimento do setor de tintas em pó e a necessidade de novos produtos tecnológicos relacionados à área dos nanocompósitos poliméricos constituem um campo propício para o desenvolvimento de um novo segmento: tintas em pó nanoestruturadas. O presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de uma tinta em pó base epóxi a partir de uma formulação padrão comercial de tinta em pó com a adição de diferentes teores (2, 4 e 8 % (m/m)) de diferentes tipos de argilas montmorilonitas (MMT-Na+, OMMT-15A, OMMT-30B), modificadas com nitrato de cério IV e amônia. A incorporação, das argilas modificadas (MMT-NaCe, OMMT-15ACe, e OMMT-30BCe), na formulação das tintas em pó base epóxi, foi realizada em extrusora duplarrosca co-rotante no estado fundido. As tintas em pó foram aplicadas em substrato metálico de aço-carbono por pulverização elestrostática A eficiência da incorporação do cério na estrutura das argilas foi confirmada na análise elementar por espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS), nos difratogramas de difração de raios-X (DRX), e também, por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Nas análises de MET e DRX das tintas constatou-se que a adição da argila OMMT-15ACe resultou em um nanocompóstico com estrutura predominantemente esfoliada e uma distribuição homogênea da carga na matriz polimérica. O aumento do teor das argilas OMMT-15ACe e OMMT-30BCe nos revestimentos resultou na redução da resistência ao impacto. Constatou-se, através das técnicas de caracterização deste trabalho, que a argila MMT-NaCe não interferiu no desempenho dos revestimentos quanto às propriedades físicas e mecânicas. As medidas de migração subcutânea, realizadas após o ensaio de exposição à névoa salina, indicaram a presença de revestimentos com bom desempenho anticorrosivo para todas as amostras contendo os diferentes tipos e teores de argila. Através da análise de espectroscopia de impedância eletroquímica, constatou-se um melhor desempenho anticorrosivo para os revestimentos contendo a argila do tipo OMMT-15ACe. / Organic coatings have been widely used for the corrosion protection of metal substrates due to their favorable cost and ease of application. The use of nanoparticles, even at low concentrations, is an efficient solution to increase the barrier and resistance properties of organic coatings. The montmorillonite (MMT) is the most used inorganic phase to obtain polymeric nanocomposites. Cerium oxide when incorporated into coatings, in addition to not presenting environmental problems, provides an efficient corrosion protection. The deceleration in the growth of the powder coating industry and the need for new technological products related to the area of polymer nanocomposites constitute a propitious field for the development of a new segment: nanostructured powder coatings. The objective of the present work was to develop an epoxy-based powder coating on a standard commercial formulation of powder coatin with the addition of different grades (2, 4 and 8% (w/w)) of different types of clays Montmorillonites (MMT-Na+, OMMT-15A, and OMMT-30B), modified with (NH4)2Ce(NO3)6 The incorporation of the modified clays (MMT-NaCe, OMMT-15ACe, and OMMT-30BCe) in the formulation of the epoxy-based powder coating was performed in co-rotating co-rotating twin-screw extruder. Powder coatings were applied on electrostatic spray carbon steel metal substrate The efficiency of the incorporation of cerium into the clay structure was confirmed by elemental analysis by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), and also by infrared spectroscopy of Fourier (FTIR). In the MET and XRD analyzes of the coatings, it was found that the addition of the OMMT-15ACe clay resulted in a predominantly exfoliated nanocomphatic structure and a homogeneous distribution of the charge in the polymer matrix. Increasing the content of the OMMT-15ACe and OMMT-30BCe clays in the coatings resulted in the reduction in impact strength. It was verified, through the characterization techniques of this work, that MMT-NaCe clay did not interfere in the performance of the coatings regarding the physical and mechanical properties. The subcutaneous migration measurements, performed after the salt spray exposure, indicated the presence of coatings with good anti-corrosion performance for all samples containing the different types and contents of clay. Through the analysis of electrochemical impedance spectroscopy, a better anticorrosive performance was found for coatings containing OMMT-15ACe clay.

Nanocompósitos poliméricos foram preparados por meio da incorporação de 1, 2, 5 e 10% das argilas montmorilonita organofílicas Cloisite 15A e 30B em poliamida-6, pelo método de fusão numa extrusora dupla rosca. Em seguida, foram reprocessados numa extrusora mono-rosca gerando folhas pelo método balão e caracterizados por meio de técnicas espectroscópicas, de análise térmica e difração de raio-X. Os estudos mostraram a formação de nanocompósitos com uma boa dispersão e esfolheamento, principalmente em concentrações de argila inferiores a 5%. Nas amostras com 5 e 10%, nanocompósitos intercalados também foram observados. Portanto, quando a concentração de argila aumenta no nanocompósito, fica cada vez mais difícil obter nanocompósitos totalmente esfoliados. Além disso, verificou-se que a incorporação de 1% da Cloisite 15A ou 30B induzem a cristalização do polímero, predominando a fase γ nos filmes. Entretanto, a medida que a concentração de argila aumenta a fração de fase amorfa tende a aumentar, provavelmente em decorrência da diminuição da velocidade do processo de recristalização em torno de 194 ºC, que gera a fase cristalina γ. Foi demonstrado a presença de um excesso de surfactante em uma das argilas organofílicas, tanto na parte exterior dos tactóides como na região interlamelar, aumentando o espaçamento basal e facilitando o processo de intercalação/esfolheamento. Todavia, o excesso de surfactante interfere nos processos de incorporação pois sofrem decomposição em temperaturas relativamente baixas (200 ºC) enquanto o cátion amônio intercalado se decompõe a 240 ºC. De fato, os estudos realizados comprovam que o surfactante tem influência direta sobre as propriedades das argilas organofílicas e grande importância no processo de incorporação. Melhorias significativas foram observadas nas propriedades de barreira a gases e mecânicas, principalmente com relação a resistência a tração, que aumenta a medida que se aumenta a concentração de argila. As propriedades de perfuração não foram significativamente modificadas, mas também verificou-se um aumento significativo da estabilidade mecânica em função da temperatura. Porém, a absorção de umidade interfere negativamente tanto nas propriedades mecânicas quanto na de barreira a gases, sendo que a Cloisite 15A é menos suscetível que a Cloisite 30B, provavelmente devido ao cátion de amônio quaternário ser mais hidrofóbico. Assim, os filmes de nanocompósitos de poliamida- 6/argila devem ter aplicações diversas na indústria de embalagens / Polymeric nanocomposites were obtained by incorporation of 1, 2, 5 e 10% of the organophilic clays Cloisite 15A e 30B in polyamide-6, using a twin-screw extruder and the melting process. Then, the pellets were reprocessed as films in a single-screw extruder coupled with the blow method, and those materials were characterized by means of spectroscopic, thermal and X-ray difraction techniques. The results were consistent with the formation of nanocomposites with excellent dispersion and exfoliation, especially when the concentration of clay was below 5%. In the samples containing 5 e 10%, the presence of tactoids were observed showing the formation of intercalated nanocomposites as well. Thus, as the concentration of organophillic clay increases, the fraction of completely exfoliated clay decreased. Furthermore, the incorporation of clays (Cloisite 15A or 30B) in concentrations as low as 1% induced the crystallization of polyamide-6, such that it was found in the films predominantly in the γ phase. However, as the concentration of clay increases there is a steady increase of the amorphous phase, probably due to the decrease of the rate of the recrystallization process at 194 ºC, responsible for the formation of the γ phase. Also, the presence of an excess of surfactant was confirmed for both, Clositite 15A and 30B, around the tactoids and in the interlamelar space also, increasing the basal distance and facilitating the intercalation/exfoliation process. However, such an excess interfere in the nanocomposite preparation process since decomposes at relatively low temperatures (200 ºC) while the intercalated quaternary ammonium cation decomposes at 240 ºC. In fact, we showed that the structure of the surfactant directly influences the properties of the organophilic clays, and has strong influence on the nanocomposite preparation process. Significant improvements in the barrier effect to gases and in the mechanical properties were noticed for the nanocomposites, particularly on the resistance to traction and on the mechanical stability as a function of temperature, but the resistance to perforation didnt change significantly as the concentration of clay increased. The absorption of water by the nanocomposites influenced negatively the mechanical properties and the barrier effect as well. However, the nanocomposites prepared with Cloisite 15A were less susceptible than those obtained with Cloisite 30B, probably because the quaternary ammoniun salt in the first one is more hydrophobic and repels more effectively the water molecules

Ao contrário de muitos polímeros, as resinas fenólicas se caracterizam por possuir um grande número de aplicações por conta de sua superior resistência ao fogo e baixa emissão de fumos e ao seu excelente nível de resistência térmica e química, além de seu baixo custo. No entanto, devido à sua estrutura tridimensional, caracterizada pelo alto grau de reticulação, este tipo de resina apresenta baixas tenacidade e resistência à fratura. Com isso, para garantir seu bom desempenho, faz-se necessário promover modificações em sua formulação ou acrescentar agentes de reforço de modo a compensar essas deficiências resultantes de sua estrutura. São inúmeros os materiais que, usualmente, são incorporados à matriz fenólica. Além da preparação de blendas poliméricas em que uma das fases consiste em um elastômero ou um termoplástico, a introdução de agentes de reforço como materiais fibrosos também são utilizados. São exemplos de agentes de reforço: fibras vegetais, fibras de vidro e de carbono, negro de fumo, argilas entre outros. A mistura de polímeros e argilas pode levar à formação de nanocompósitos de modo a obter excelentes combinações de resistência à fratura, tenacidade, condutividade, resistência ao calor e redução da permeabilidade a gases e líquidos quando comparados com o polímero puro. Neste trabalho, argilas do tipo montmorilonita modificadas foram utilizadas como agente de reforço na preparação de filmes de nanocompósitos de matriz fenólica com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas deste material polimérico quando comparado com o material puro. A resina fenólica utilizada neste trabalho é a do tipo resol, utilizada comercialmente para a formulação de vernizes para revestimento de embalagens metálicas. No estudo foram utilizadas três argilas comerciais: Cloisite® sódica (Na) e argilas Cloisite® modificadas com sais quaternários de alquilamônio, de códigos 15A e 30B, objetivando verificar qual apresentaria melhor compatibilidade com a matriz fenólica. Para a preparação de filmes poliméricos uniformes, isentos de defeitos como bolhas, foi feita, de forma preliminar, a seleção de um ciclo de cura apropriado. Como a formação de bolhas é intrínseco à cura da resina fenólica resol, a definição de um esquema de tratamento térmico de cura apropriado constituiu-se em etapa crítica no processo de preparação dos compósitos de resina fenólica/argila montmorilonita modificada. Os filmes curados isentos de defeitos foram caracterizados por difração de raios X, análise termomecânica dinâmica (DMA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados das análises de DRX mostraram para os compósitos preparados com as argilas modificadas 15A e 30B manutenção e até mesmo redução do espaçamento basal da estrutura cristalina das argilas, indicando não ter ocorrido intercalação do polímero nessas argilas; enquanto que para a argila Cloisite® Na ocorreu aumento do espaçamento basal. Os resultados de DMA mostraram para a maioria das amostras aumento no módulo de armazenamento em baixa e alta temperatura. Por último, a análise de DSC mostrou redução na temperatura de transição vítrea nos compósitos preparados com as argilas modificadas 15A e 30B, e elevação na composição de 5% da argila Cloisite® Na. Os resultados indicam o potencial de reforço mecânico de resinas fenólicas com argilas lamelares do tipo montmorilonita sem a necessidade de modificação química. / Unlike most polymers, phenolic resins are characterized by having a large number of applications because of its superior fire resistance and low emission of smoke and its excellent level of thermal and chemical resistance, and low cost. However, due to its three dimensional structure, characterized by a high degree of crosslinking, this type of resin has low toughness and fracture resistance. Thus, to ensure their good performance, it is necessary to make enhancements in their formulation or adding strengthening agents so as to compensate for these deficiencies due to its structure. There are numerous materials that usually are incorporated into the phenolic matrix. Besides the preparation of polymer blends in which one phase consists of an elastomer or a thermoplastic, the introduction of agents such as fibrous reinforcement is also used. Examples of reinforcing agents: vegetable fibers, glass and carbon fibers, carbon black, clay and others. The mixture of polymer clays may cause the formation of nanocomposites in order to obtain excellent combination of fracture strength, toughness, conductivity, heat resistance and reduced permeability to gases and liquids when compared with the pure polymer. In this work, modified montmorillonite clays were used as a reinforcing agent in the preparation of nanocomposite films of phenolic matrix with the aim of improving the mechanical properties of polymer materials when compared with the pure material. The phenolic resin used in this work is that of the resol type, used commercially for the formulation of varnish for coating metal containers. The study used three types of commercial clay: Cloisite® sodium (Na) and Cloisite® clays modified with quaternary alkylammonium salts, codes 15A and 30B in order to verify which present better compatibility with the phenolic matrix. For the preparation of uniform polymeric films, free of defects such as bubbles, was preliminarily selected a suitable cure cycle. As the bubble formation is intrinsic to the cure of resol phenolic resin, the definition of a heat treatment scheme is a critical step in the process of preparing composites of phenolic resin/montmorillonite clay. The cured films free of defects were characterized by X-ray diffraction (DRX), dynamic mechanical analysis (DMA) and differential scanning calorimetry (DSC). The results of XRD analysis showed the composites prepared with the modified clays 15A and 30B maintained and even reduced the basal spacing within the clay crystal structure, indicating not having occurred polymer intercalation of the clay; for the Cloisite® Na clay DRX has shown increased basal spacing. DMA results showed for most of the samples increase in storage modulus at low and high temperatures. Finally, DSC analysis showed a reduction in glass transition temperature of the composites prepared with the modified clays 15A and 30B, and an increase in the composition of 5% in the Cloisite® Na clay. The results indicate the potential of enhancement of phenolic resins mechanical properties with layered clays of montmorillonite without chemical modification.

Nos dias atuais a busca pela utilização de cargas de reforço aos materiais poliméricos tem sido o grande alvo dos pesquisadores e da indústria. Neste trabalho nanocompósitos de PVC foram obtidos através de duas rotas de preparação, mediante a mistura no estado fundido, utilizando-se uma extrusora monorosca. Empregaram-se diferentes concentrações de montmorilonita e velocidades de injeção nos nanocompósitos. Estes foram caracterizados por suas morfologias, propriedades termomecânicas e termo-dinâmico-mecânicas. O grau de intercalação e esfoliação dos nanocompósitos foi caracterizado por difração de raios X, MET e MEV. O inchamento da argila em plastificante, anterior ao processamento, parece ter induzido um maior grau de intercalação e uma esfoliação parcial em todos os sistemas. As análises termogravimétricas demonstraram pouca influência da carga sobre a estabilidade térmica dos nanocompósitos. / Nowadays the search for the use of reinforcement fillers into polymeric materials has been the great objective of researchers and industry. In this work PVC nanocomposites were obtained through two routes of preparation, by melt blending in a single-screw extruder. Additionally different montimorillonite concentrations and injection speeds were applied to nanocomposites preparation. These were characterized by morphological, thermo-mechanical and thermo-dynamic-mechanical properties. The degree of intercalated and exfoliated of nanocomposites was characterized by x ray diffraction, MET e MEV. The swelled clay in plasticizer, prior of the processing, seems to have induced a higher degree of intercalation and partial exfoliation in all systems. Thermogravimetric analysis demonstrated small influence of the nanofillers on the nanocomposites thermal stability.