Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Alberto Silva de LIma.pdf: 3634642 bytes, checksum: 8583be31697ada29693d8e5c36b484b5 (MD5) Previous issue date: 2014-01-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nowadays, polymeric nanocomposites are well established in terms of their importance. However, there is still a long way to be investigated, since its methods for obtaining, processing and characterization, as there are many variables to be changed to optimize the responses. There is need in understanding the behavior of such materials when subjected to degradative processes, such as nanoparticles influence responses, and maximize or minimize the occurrence of these effects. In this work the behavior of neat polypropylene, polypropylene with organically modified montmorillonite, with and without the presence of a coupling agent (polypropylene-graft-maleic anhydride) when subjected to reprocessing in a twin screw extruder. It was investigated the effect of molar mass of the polypropylene matrix. For this purpose, three types of polypropylenes (high, middle and low molar mass) were processed one, or up to five times. Compositions were prepared neat or with 5% by weight montmorillonite, with and without the presence of coupling agent in the ratio 3:1. The properties is going to be investigated by the techniques of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, rheology, infrared spectroscopy by Fourier transform, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, tests of Izod impact and colorimetry. First of all, it was proved the presence of iron in the nanoclay, which affects the color of the sample due to oxidation of the iron cation. It was found that the samples became darker, redder, and more yellow because of the presence of the nanoparticles, iron and degradation. These results agreed with the changes observed by infrared spectroscopy, which generally showed low occurrence of the degradation rates of carbonyl and unsaturation, concluding that the greatest degradation occurred by the reduction in molar mass due to the β -scission process, confirming the reduction the values of complex viscosity. It was possible to monitor via rheology by different modes narrowing of the distribution of molar masses and the reduction in molar mass. Along with this information the values and behaviors of the slopes of the curves allowed us to infer the possible microstructure formed state of dispersion and distribution. XRD results indicated the formation of only a sample with an increase in the interlayer spacing, while the rheological results suggest that there is more than one sample with intercalated structure. Thus, there was a little difficulty using just one technique among them to state what actually occurred, concluding that it is essential to perform the technique of transmission electron microscopy. Addition of MMT and MMT / PP - g-MA afforded more thermally stable samples compared to pure PP, this was attributed to the effect of labyrinth. Finally, the impact resistance by the addition of montmorillonite was greater, it means that the clay did not act as stress concentrators, but as energy absorbers and hindered propagation of microcracks. But with PP-g-MA had a fracture behavior intermediate between PP and PP/MMT, with intermediate values of impact resistance. The fracture analysis was possible via SEM and allows to observe the morphology of the different samples. / Nanocompósitos poliméricos são materiais bem estabelecidos do ponto de vista da sua importância, mas ainda há um longo caminho a ser investigado, desde seus métodos de obtenção, processamento e caracterização, pois existem muitas variáveis a serem alteradas para otimização das respostas apresentadas por esses materiais. Há também uma necessidade em compreender o comportamento de tais materiais quando submetidos a processos degradativos, como as nanocargas influenciam o comportamento, bem como maximizar ou minimizar determinados desempenhos. Neste trabalho, foi estudado o comportamento das composições de polipropileno puro, polipropileno com montmorilonita, com e sem agente compatibilizante (polipropileno graftizado com anidrido maleico) quando submetidos a múltiplas extrusões em extrusora dupla rosca; investigando ainda o efeito da massa molar da matriz polimérica. Para tanto, três tipos de polipropilenos com diferentes massas molares (baixa, média e alta) foram processados uma, ou em até cinco vezes. As composições elaboradas foram puras ou com 5% de montmorilonita em peso, com e sem a presença de agente compatibilizante na razão 3:1. Em seguida, as amostras foram investigadas por meio das técnicas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, reometria de placas paralelas, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, termogravimetria, ensaios de impacto Izod com entalhe e colorimetria. Primeiramente comprovou-se a presença de ferro na nanoargila, o qual afetou a coloração das amostras, devido à oxidação do cátion de ferro. Verificou-se que as amostras tornaram-se mais escuras, mais vermelhas e mais amarelas, por causa da presença das nanopartículas, do ferro e da degradação. Estes resultados concordaram com as variações observadas por espectroscopia de infravermelho, que em geral revelou pouca ocorrência de degradação pelos índices de carbonila e insaturação, concluindo que a maior degradação ocorreu pela redução na massa molar, devido ao processo de cisão-β, comprovado pela redução nos valores de viscosidade complexa. Foi possível via reologia acompanhar por diferentes modos o estreitamento da distribuição de massas molares e a redução na massa molar. Juntamente com essas informações os valores das inclinações e comportamentos das curvas permitiram inferir sobre a possível microestrutura formada, estado de dispersão e distribuição. Os resultados de DRX indicaram a formação de apenas uma amostra com aumento no espaçamento interlamelar, enquanto que os resultados reológicos apresentaram indícios de haver mais de uma amostra com estrutura intercalada. Deste modo, ocorreu uma pequena dificuldade em utilizar apenas uma técnica entre elas para afirmar o que de fato ocorreu, concluindo que é imprescindível a realização da técnica de microscopia eletrônica de transmissão. A adição de MMT ou MMT/PP-g-AM permitiu obter amostras termicamente mais estáveis em relação ao PP puro, isso se atribuiu ao efeito de labirinto. Finalmente, a resistência ao impacto com a adição de montmorilonita foi maior, ou seja, não atuaram como concentradores de tensão, mas auxiliaram na absorção de energia e dificultando a propagação de microfissuras. Já com PP-g-AM ocorreu um comportamento de fratura intermediário entre PP e PP/MMT, apresentando valores intermediários de resistência ao impacto. A análise da fratura foi possível via MEV, além de permitir observar a morfologia das diferentes amostras.

A área de pesquisa de materiais nanoestruturados tem recebido destacada atenção nos últimos anos por parte da comunidade científica, ressaltando-se os nanocompósitos à base de polímero e argila. Nesta Dissertação foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretano (NWPUs) com argilas do tipo montmorilonita (MMT), hidrofóbicas (organofílicas) e hidrofílica. Os monômeros empregados na síntese foram poli(glicol propilênico) (PPG); polibutadieno líquido hidroxilado (HTPB); ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e hidrazina (HYD), como extensor de cadeia. Nas formulações, foram variadas as proporções de HTPB e o teor das argilas. As argilas organofílica Cloisite 30B e hidrofílica Cloisite Na+ foram incorporadas em 1, 3 e 5 %, enquanto que a organofílica Cloisite 15A foi incorporada no teor de 1%. As dispersões foram caracterizadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partículas e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XDR), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). A resistência térmica e a transição vítrea dos materiais foram determinadas por termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), respectivamente. O teor de absorção de água e o comportamento mecânico dos filmes foram avaliados. Foi verificada, por XRD, a ausência do pico de cristalinidade, característico das argilas puras e não-deslaminadas. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades mecânicas superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem a presença de argila (WPUs). A adesão dos revestimentos formados, pela aplicação das dispersões em diversos substratos, também foi verificada visualmente. Os resultados das análises mostraram que houve a formação de nanocompósitos à base de água, formados tanto a partir da argila hidrofílica quanto das organofílicas

Compósitos de Poli (óxido de etileno) (PEO) com diferentes concentrações de argila montmorilonita SWy-1 foram preparados pelo método de intercalação em solução. Os filmes obtidos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrocopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados de DRX mostraram que os compósitos obtidos foram do tipo intercalados. As imagens de MEV indicaram a existência de agregados de argila SWy-1 dispersos na matriz polimérica. A influência da argila na estabilidade térmica e na cristalização do PEO foi estudada por termogravimetria (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). As curvas TG mostraram que a temperatura inicial de degradação térmica (Ti) diminui com o aumento da concentração de SWy-1. Além disso, uma pequena diminuição na amplitude do pico de fusão do PEO foi observado nos resultados de DSC. Os filmes de PEO e dos compósitos de PEO/SWy-1 foram irradiados com luz UV e a fotooxidação foi acompanhada por cromatografia de exclusão por tamanho (SEC). Os resultados de SEC mostraram que a taxa de oxidação do PEO puro foi mais rápida em comparação aos compósitos de PEO/SWy-1. Nesse caso a argila pode ser considerada como um estabilizante contra a irradiação UV. O efeito de estabilizantes do tipo absorverdores de UV (moléculas derivadas da 2-hidroxibenzofenona) e do tipo HALS (Tinuvin 770), quando adicionados ao PEO e ao compósito de PEO/SWy-1, também foi analisado por SEC após a fotooxidação dos filmes. Os resultados mostraram que a adição do estabilizante Tinuvin 770 proporcionou maior estabilidade a matriz polimérica durante o processo degradativo, comparado ao estabilizante 2-hidroxibenzofenona. / Poly(ethylene oxide) (PEO) composites with different concentrations of SWy-1 montmorillonite clay were prepared by solution intercalation method. The thin films obtained were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The XRD results showed that the composites obtained were of the type intercalated. The SEM images have indicated that there are SWy-1 clay aggregates scattered in the polymer matrix. The influence of clay on thermal stability, melting and polymer crystallization processes was studied by thermogravimetric analysis (TG) and differential scanning calorimetric (DSC). The TG curves showed that the initial thermal degradation temperature (Ti) decrease with increasing concentration of SWy-1. Besides, a small decrease in the amplitude of the melting peak of PEO was observed in the DSC results. The thin films of PEO and PEO/SWy-1 composites were exposed to UV irradiation and the photodegradation was accompanied by size exclusion chromatography (SEC). The SEC results showed that the rate of oxidation of pristine PEO was faster compared to PEO/SWy-1 composites. In this case the clay can be considered as a stabilizer against UV irradiation. The effect of UV absorbers (2-hydroxybenzophenone derivated molecules) and HALS (Tinuvin 770) stabilizers, when added to PEO and PEP/SWy-1 composites, also were studied by SEC after the thin films photodegradation. The results allowed to conclude that the polymer matrix became more stable for degradation with adition of Tinuvin 770 stabilizer when compared to 2-hydroxybenzophenone.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-20T12:46:23Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6514592 bytes, checksum: 18bfeb35fc0829b5f73b8b000b03a14d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-20T12:46:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6514592 bytes, checksum: 18bfeb35fc0829b5f73b8b000b03a14d (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Clay minerals have attracted significant attention for use in heterogeneous catalysis, showing high versatility and low cost, besides their structural properties allow modifications by activation in order to obtain active catalysts. Otherwise, metallic oxides, like ZnO, CuO and CeO2, are promising materials in the catalysis for the biodiesel synthesis, whether pure or in mixtures and supported materials. Due to the search for catalysts that facilitate the separation and purification processes of the final productof transesterification, this research aimed to study the viability of ZnO, CuO and CeO2 synthesis and their simultaneous deposition on bentonite (natural and on its acid form). Moreover, the formation of ZnO/Bentonite hybrids was also evaluated. The microwave assisted hydrothermal/solvothermal method was employed to obtain the catalysts. A factorial design 23 was employed to evaluate the different experimental conditions for the synthesis of hybrids. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, N2 adsorption, field emission scanning electronic microscopy, transmission electronic microscopy, thermogravimetry, X-ray fluorescence and infrared spectroscopy. Biodiesel synthesis was carried out using the Parr reactor, employing ethyl alcohol and soy bean. For the tests using the hybrids, the influence of the catalyst on biodiesel production was evaluated using a factorial design 22. The products of catalytic tests were characterized by kinematic viscosity, 13C and 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and gas chromatography (GC).The results indicated that the natural bentonite is a good support for the formation of the catalysts obtained by microwave assisted hydrothermal/solvothermal method, showing effective whether for the formation of impregnated bentoniteon metallic oxides or hybrids synthesis. Among the metallic oxides, ZnO showed the highest activity. The factorial design allowed to identify that the pH factor for the catalysts and the temperature one for the biodiesel were the parameters that had more influence in the synthesis. The use of ZnO as active phase for the formation of the impregnated bentonite catalysts and hybrids increases the catalytic activity for transesterification reaction, achieving more than 73% yield after 4 hours of reaction and adding value to the bentonite. / Os argilominerais têm despertado interesse para utilização na catálise heterogênea por apresentar alta versatilidade, baixo custo além de possuir propriedades estruturais que possibilitam modificações por ativação para produzir catalisadores ativos. Já os óxidos metálicos, como o ZnO, CuO e CeO2, são materiais que vêm apresentando resultados promissores na catálise para síntese do biodiesel, tanto na forma pura como em mistura de diferentes óxidos ou mesmo como suportes. Devido à busca por catalisadores que facilitem o processo de separação e purificação do produto final da transesterificação, esta pesquisa propôs estudar a viabilidade da síntese do ZnO, CuO e CeO2 e a deposição simultânea em bentonita na sua forma natural e acidificada. Além disso, foi avaliada a formação de híbridos de ZnO/Bentonita. Para produção dos catalisadores foi utilizado o método de síntese hidrotérmico/solvotérmico assistido por micro-ondas. Na síntese dos híbridos, foi utilizado um planejamento fatorial 23 para avaliar as diferentes condições experimentais. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raio-X, adsorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo e microscopia eletrônica de transmissão, termogravimetria, fluorescência de raio-X e espectroscopia de infravermelho. O biodiesel foi obtido a partir do óleo de soja utilizando reator Parr, pela rota etílica. Nos testes com os híbridos, a influência dos catalisadores na produção de biodiesel foi avaliada utilizando um planejamento fatorial 22. Os produtos dos testes catalíticos foram caracterizados por viscosidade cinemática, ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C e 1H e cromatografia gasosa (CG). O estudo possíbilitou perceber que a bentonita precursora natural é um bom suporte para a formação dos catalisadores pelo método hidro/solvotérmico assistido por micro-ondas, com eficácia tanto na produção de bentonita impregnada com óxidos metálicos, como na formação dos híbridos. Entre os óxidos metálicos, o ZnO demonstrou maior atividade. Os estudos estatísticos das condições de síntese permitiram identificar que o fator pH para os catalisadores e o fator temperatura para o biodiesel foram os de maior interferência na síntese. A utilização do ZnO como fase ativa para a formação dos catalisadores de bentonita impregnada e híbridos aumenta o efeito catalítico na reação de transesterificação, conduzindo a conversões superiores a 73% após 4 h de reação e agrega valor à bentonita.

A área de pesquisa de materiais nanoestruturados tem recebido destacada atenção nos últimos anos por parte da comunidade científica, ressaltando-se os nanocompósitos à base de polímero e argila. Nesta Dissertação foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretano (NWPUs) com argilas do tipo montmorilonita (MMT), hidrofóbicas (organofílicas) e hidrofílica. Os monômeros empregados na síntese foram poli(glicol propilênico) (PPG); polibutadieno líquido hidroxilado (HTPB); ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e hidrazina (HYD), como extensor de cadeia. Nas formulações, foram variadas as proporções de HTPB e o teor das argilas. As argilas organofílica Cloisite 30B e hidrofílica Cloisite Na+ foram incorporadas em 1, 3 e 5 %, enquanto que a organofílica Cloisite 15A foi incorporada no teor de 1%. As dispersões foram caracterizadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partículas e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XDR), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). A resistência térmica e a transição vítrea dos materiais foram determinadas por termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), respectivamente. O teor de absorção de água e o comportamento mecânico dos filmes foram avaliados. Foi verificada, por XRD, a ausência do pico de cristalinidade, característico das argilas puras e não-deslaminadas. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades mecânicas superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem a presença de argila (WPUs). A adesão dos revestimentos formados, pela aplicação das dispersões em diversos substratos, também foi verificada visualmente. Os resultados das análises mostraram que houve a formação de nanocompósitos à base de água, formados tanto a partir da argila hidrofílica quanto das organofílicas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The contamination by toxic metals has been a serious environmental problem. Many researches have been developed with the objective the environmental remediation. The adsorption has been one of the most used process by researchers to remove metals in recent years. In this work, it was studied the use of natural clays of the state of Sergipe, with high levels of kaolinite and montmorillonite as adsorbent materials to remove Pb (II), Cd (II) and Cu (II) in aqueous solution. It was investigated the adsorption conditions including contact time, pH and adsorption isotherms. Using kaolinite equilibrium of adsorption for the three metals was reached at about 30 min, and a contact time of 60 min was chosen. In the beginning of study was conducted at pH of metal nitrate solutions (pH 5.2 ± 0.2) resulting in a maximum removal of 86.0 %, 43.2 % and 34.3 % for Pb (II), Cd (II) and Cu (II) respectively. The pH 7.0 was determined to be the most efficient for the removal of Pb (II) ( 99.9 %), Cd (II) (82.9 %) and Cu (II) (97.9 %). The Langmuir isotherm was the model with the best fit to the adsorption data obtained for the three metals, with Qo of 1.511 mg g-1 for Pb (II); 0.853 mg g-1 for Cd (II) and 0.417 mg g-1 for Cu (II). In the application of natural clay containing montmorillonite, it was obtained; high removal percentages for Pb (II), Cd (II) and Cu (II). The adsorption equilibrium was reached in the first minutes and the contact time of 30 min was selected, with maximum adsorption of 99.54 %; 93.37 %; 99.48 % for Pb(II), Cd (II) and Cu (II) in natural pH of metal in the pH (pH 5.2 ± 2). In pH study, it was observed that the pH variations did not alter significantly the adsorption of metals. Among the models applied, Langmuir was the best fitted one for the three adsorbents applied in this work with Qo of 6.98 mg g-1 1.48 mg g-1 and 2.07 mg g-1 for Pb (II), Cd (II) and Cu (II) respectively. The results show clays that have high levels either kaolinite or montmorillonite show appropriate features for application in the process of adsorption of Pb (II), Cd (II) and Cu (II). / A contaminação por metais tóxicos representa um sério problema ambiental. Inúmeras pesquisas têm sido desenvolvidas tendo como objetivo a remediação ambiental. A adsorção tem sido um dos processos mais utilizados por pesquisadores nos últimos anos para remover metais. No presente trabalho, foi estudada a utilização das argilas naturais do estado de Sergipe, contendo alto teor de caulinita e montmorilonita como materiais adsorventes para remoção do Pb (II), Cd (II) e Cu (II) em solução aquosa. Foram investigadas as condições de adsorção incluindo tempo de contato, pH e isotermas de adsorção. Na utilização da argila caulinita natural, o equilíbrio de adsorção para os três metais foi alcançado em torno de 30 min, sendo utilizado nos experimentos o tempo de contato de 60 min. Inicialmente, o estudo foi desenvolvido no pH das soluções dos nitratos dos metais (pH 5,2 ± 0,2), obtendo-se uma remoção máxima de 86,0 % para o Pb (II), 43,2 % para Cd (II) e 34,3 % para Cu (II). A avaliação do efeito do pH sobre a adsorção mostrou que o aumento do pH favorece a remoção até certo valor, acima do qual os íons metálicos são precipitados como hidróxidos insolúveis. O pH 7,0 foi determinado como sendo o mais adequado para a remoção do Pb (II) ( 99,9 %), Cd (II) (82,9 %) e Cu (II) (97,9 %). A isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajustou aos dados de adsorção obtidos para os três metais, com Qo de 1,51 mg g-1 para o Pb (II); 0,85 mg g-1 para o Cd (II) e 0,42 mg g-1 para o Cu (II). Na aplicação da argila natural contendo montmorilonita, obtiveram-se altas percentagens de remoção para o Pb (II), Cd (II) e Cu (II). O equilíbrio de adsorção foi alcançado nos primeiros minutos, sendo otimizado o tempo de contato de 30 min, com máxima adsorção de 99,54 %, 93,37 %, 99,48 % para o Pb (II), Cd (II) e Cu (II) em pH natural das soluções dos respectivos metais (pH 5,2 ± 0,2). No estudo de pH observou-se que a variação deste mesmo não alterou significativamente a adsorção dos metais. Entre os modelos aplicados, o de Langmuir mostrou-se mais adequado para os três adsorvatos estudados neste trabalho, com Qo de 6,98 mg g-1 para o Pb (II); 1,48 mg g-1 para o Cd (II) e 2,07 mg g-1 para o Cu (II). Os resultados apresentados mostram que as argilas contendo alto teor de caulinita ou montmorilonita apresentam características apropriadas para sua aplicação no processo de adsorção do Pb (II), Cd (II) e Cu (II).

Submitted by Raquel Vergara Gondran (raquelvergara38@yahoo.com.br) on 2016-04-27T01:25:16Z No. of bitstreams: 1 ariane schmidt furtado - produo avaliao e aplicao de um extrato proteico proveniente da microalga spirulina platensis.pdf: 2077158 bytes, checksum: 505e9db59057e32477cace2f937214ac (MD5) / Approved for entry into archive by Gilmar Barros (gilmargomesdebarros@gmail.com) on 2016-04-29T21:21:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ariane schmidt furtado - produo avaliao e aplicao de um extrato proteico proveniente da microalga spirulina platensis.pdf: 2077158 bytes, checksum: 505e9db59057e32477cace2f937214ac (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-29T21:21:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ariane schmidt furtado - produo avaliao e aplicao de um extrato proteico proveniente da microalga spirulina platensis.pdf: 2077158 bytes, checksum: 505e9db59057e32477cace2f937214ac (MD5) Previous issue date: 2013 / A microalga Spirulina platensis é uma fonte renovável e não-convencional de proteínas que pode ser aplicada na confecção de filmes biopoliméricos, para serem utilizados na produção de embalagens biodegradáveis, minimizando agressões ao meio ambiente e agregando valor a esta matéria-prima antes utilizada principalmente como ração animal. Com base nisso, este trabalho teve por objetivo a produção, avaliação e aplicação de filmes nanocompósitos obtidos a partir de extrato proteico proveniente da microalga Spirulina platensis. Para tanto, inicialmente foi obtido um extrato proteico da Spirulina (EPS) através de extração química por variação do pH. Este extrato, contendo 64 % de proteína (base seca), foi avaliado quanto à sua composição de aminoácidos e caracterizado quanto à sua funcionalidade (solubilidade; capacidade de retenção de água e óleo; capacidade espumante; estabilidade espumante). Posteriormente, o EPS foi utilizado como matéria-prima para obtenção de filmes proteicos nanocompósitos com adição de nanoargila montmorilonita (MMT). A obtenção dos mesmos foi realizada através do preparo de soluções filmogênicas, seguido da técnica de casting e secagem a 40 °C (±2 °C) em estufa com circulação de ar. Foram utilizados dois tipos de planejamento: um para avaliar as variáveis do processo de obtenção dos filmes (Planejamento Fatorial Fracionário) e outro para determinar as melhores condições de obtenção dos filmes (Delineamento Central Composto Rotacional - DCCR). Os filmes foram avaliados quanto às suas propriedades mecânicas (resistência à tração - RT, e elongação) e ópticas (diferença de cor - ΔE* e opacidade – Y %), espessura, permeabilidade ao vapor de água (PVA), solubilidade em água e umidade (U %). Com base na menor PVA (8,51 g.mm.(kPa. d. m2 ) -1 ) e umidade (12,7 %), o filme escolhido para ser utilizado como parte de um sistema de embalagem individual para massa de pizza teve a seguinte formulação: 4,5 g de EPS, 1,35 g de glicerol e 0,1 g de MMT em 150 mL de água destilada, pH 11,0 e temperatura final do processo de 75 °C (ensaio 5 do DCCR). Ele foi um dos filmes menos espesso (0,092 mm), elástico (elongação de 16 %), escuro e opaco, apresentou RT de 2,49 MPa (dentre as maiores) e foi o mais solúvel dos filmes, com solubilidade de 69,2 %. Foi avaliada a eficiência deste filme como parte do sistema de embalagem através de análises de perda de massa, textura e contagem de bolores e leveduras nas pizzas. Verificou-se que o mesmo não foi eficiente em conservar as massas de pizza, pois permitiu uma grande perda de massa e alterações inaceitáveis na textura, indicando assim uma alta permeabilidade ao vapor de água, o que também é indesejável. De modo geral, concluiu-se que é possível obter um extrato proteico a partir de Spirulina e aplicá-lo como matéria-prima de filmes proteicos nanocompósito com adição de MMT. No entanto, o filme em questão não foi eficiente quando aplicado como embalagem para conservação de massa de pizza. / Microalgae Spirulina platensis are a renewable, unconventional source of protein which can generate biopolymeric films to be applied on the production of biodegradable packaging, minimizing environmental damage and adding economic value to a raw material mostly used as animal feed. Based on that, the purpose of this study was to product, evaluate and test an application of nanocomposite films obtained from protein concentrate of Spirulina platensis microalgae. In that regard, a Spirulina-based protein concentrate (SPC) was developed by chemical extraction through pH-shift process. This concentrate contains 64 % protein (dry base) and the tests analyzed its amino acid composition and its functionality (solubility; water/oil absorption capability; capacity of producing foam; foam stability). Afterwards, the SPC was used as raw material to produce nanocomposite protein films with addition of montmorillonite nanoclay (MMT). The production was done using filmogenic solutions, followed by casting and drying at 40 °C (±2 °C) in incubator with blower. Two types of planning were used: Fractional Factorial Planning (FFP), to evaluate film-producing process variables, and Central Composite Rotational Delineation (CCRD), to settle the best conditions to make the films. Those films had their mechanical (tensile strength – TS and elongation) and optical (color deviation and opacity) properties analyzed, as well as thickness, water steam permeability, solubility in water and humidity. Based on the smaller permeability (8.51 g.mm.(kPa. d. m2 ) -1 ) and humidity (12.7 %), the film chosen for use as part of a system of individual packing for pizza dough had the following formulation: 4.5 g of SPC, 1.35 g of glycerol and 0.1 g of MMT in 150 mL of distilled water, pH 11.0 and final process temperature of 75 ºC (CCRD sample no. 5). That film was one of the thinnest (0.092 mm) and less elastic (16 % of elongation), dark and opaque, as well as it had a TS of 2.49 MPa (one of the highest) and was the most soluble (69.2 % of solubility). Its efficiency as part of a packaging system was evaluated by texture, mass losses and mold and yeast count. The tests showed that the film is inefficient to preserve pizza dough, since it was unable to avoid large mass losses and inacceptable texture modifications, indicating moreover high permeability to water steam, which is also undesirable. In conclusion, it is possible to obtain a Spirulina-based protein concentrate and use it to make nanocomposite protein films with addition of MMT. Nevertheless, the film tested in this study is inefficient as part of a packaging system for pizza dough.

O desenvolvimento de filmes à base de biopolímeros tem sido bastante estudado devido aos problemas ambientais causados pelas embalagens de plásticos sintéticos. Dentre os biopolímeros, merece destaque a gelatina, que tem excelente propriedade filmogênica. Entretanto, até o presente momento, os filmes de gelatina apresentam limitações de propriedades mecânicas e, tem elevada sensibilidade à umidade. Uma alternativa para melhorar as propriedades desses filmes pode ser a utilização de nanopartículas como carga de reforço. Assim, os objetivos desta tese foram o desenvolvimento e a caracterização de filmes à base de gelatina, reforçados com nanopartículas. Especificamente, foram objetivos os seguintes estudos: avaliação do efeito da concentração de gelatina sobre as propriedades reológicas das soluções formadoras de filmes e de algumas propriedades físicas de filmes de gelatina, preparados com essas soluções formadoras de filmes com um aplicador automático de filmes; e estudo dos efeitos das concentrações de gelatina e de montmorilonita sobre as propriedades físicas de filmes nanocompósitos e de suas soluções formadoras. Em ambos os estudos, os filmes foram caracterizados imediatamente após a secagem e depois de 7 dias de acondicionamento. As soluções formadoras de filmes (SFF) foram preparadas com gelatina e glicerol, e as soluções formadoras de nanocompósitos (SFN), pela mistura de uma solução de gelatina com uma dispersão de montmorilonita em água, em ambos os estudos, em proporções e temperaturas convenientes. Após a homogeneização, as SFF ou SFN foram resfriadas até a temperatura adequada para aplicação em suportes de plexiglass com a ajuda de um espalhador automático de filmes, acoplado a um banho ultratermostatizado. A altura do espalhador foi mantida constante em 1,5 mm, e a velocidade de espalhamento foi fixada em 35 mm/segundo. Em seguida, as SFF ou SFN foram desidratadas a 30ºC por 24h, em estufa com circulação de ar. No primeiro estudo, as SFF foram preparadas com 5, 8, 11 e 14g de gelatina/100g de SFF e 30 g de glicerol/100g de gelatina, e na segunda parte da tese, as SFN foram preparadas com 5 e 8g de gelatina/100g de SFN, 30 g de glicerol/100g de gelatina e 0, 5, 10 e 15g de montmorilonita/100g de gelatina. As propriedades reológicas das SFF e SFN foram estudadas com testes estacionários e dinâmicos. As propriedades reológicas dasdispersões de montmorilonita em água também foram estudadas, bem como a determinação do tamanho médio das partículas e do potencial zeta. Os filmes foram caracterizados para conhecimento da espessura, umidade, propriedades mecânicas (testes de tração e perfuração), transições de fase, microestrutura das superfícies e da criofratura, cristalinidade, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), hidrofobicidade, isoterma de sorção de vapor de água, solubilidade em água, permeabilidade ao vapor de água, ao O2 e CO2, cor, opacidade, brilho e propriedade de barreira a luz/UV, segundo os objetivos específicos de cada estudo. Em relação ao primeiro estudo, observou-se que a concentração de gelatina na SFF influenciou fortemente todas as propriedades reológicas e inclusive, as transições sol-gel e gel-sol, determinadas nos testes dinâmicos com varredura de temperatura. A concentração de gelatina na SFF aumentou linearmente a espessura dos filmes, sem, contudo afetar nitidamente a umidade, as transições de fases e nem as propriedades mecânicas obtidas nos testes de tração. A força na perfuração aumentou, mas esse efeito foi devido ao aumento da espessura dos filmes. Em relação ao estudo sobre nanocompósitos de gelatina, observou-se inicialmente que a montmorilonita dispersa em água apresentou diâmetro médio entre 204 e 344 nm, e potencial zeta variando em torno de -43mV. A carga de nanopartícula não afetou a viscosidade da dispersão em água, mas influenciou fortemente as propriedades reológicas e de transições de fases das SFN. A carga de nanopartículas também influenciou a espessura, as propriedades mecânicas e a hidrofobicidade dos filmes nanocompósitos, sem uma função nítida. Comportamento similar foi observado nos resultados da calorimetria diferencial de varredura, embora o padrão de cristalinidade, os espectros de FTIR e as microestruturas dos filmes tenham variado com a carga de montmorilonita. O filme nanocompósito produzido com 5g de gelatina/100g de SFN e 5g de montmorilonita/100g de gelatina apresentou melhores propriedades mecânicas e menor solubilidade em água. Esse filme foi submetido a caracterizações complementares com resultados típicos de filmes de gelatina. No geral, pode-se concluir que a montmorilonita pode melhorar as propriedades dos filmes de gelatina, porém, mais estudos serão necessários para se garantir perfeita dispersão da nanopartícula na matriz do filme. / The development of films based on biopolymers has been widely studied due to the environmental problems caused by synthetic plastic packaging. Among biopolymers, gelatin has to be outlined as it has excellent filmogenic properties. However, until now, the gelatin films have mechanical properties limitations and, high humidity sensitive. An alternative to improve the properties of these films may be the use of nanoparticles as load. Thus, the objectives of this thesis were the development and characterization of gelatin-based films, charged with nanoparticles. Specifically, the objectives were the following studies: evaluation of the effect of gelatin concentration on the rheological properties of the film-forming solutions and on some physical properties of the gelatin films prepared with those film forming solutions using a automatic spreader; and the study of the effect of the gelatin and montmorillonite concentrations on the physical properties of nanocomposite films and their film forming solutions. In both studies, the films were characterized immediately after drying and then after 7 days of conditioning. The film forming solutions (FFS) were prepared with gelatin and glycerol, and the nanocomposite film forming solutions (NFS), by blending the gelatin solution with the montmorillonite dispersion in water, for both studies, in convenient proportions and temperatures. After homogenization, the FFS or NFS were cooled to a proper temperature and applied on plexiglass plates with the help of an automatic spreader, attached to an ultra thermostatized bath. The height of the spreader was kept constant at 1.5 mm, and the spreading speed fixed at 35 mm/second. After that, the FFS or NFS were dehydrated at 30ºC for 24h, in an oven with air circulation. In the first study, the FFS were prepared with 5, 8, 11 and 14g of gelatin/100g of FFS and 30g of glycerol/100g of gelatin, and in the second part of the thesis, the NFS were prepared with 5 and 8g of gelatin/100g of NFS, 30 g of glycerol/100g of gelatin and 0, 5, 10 and 15g of montmorillonite/100g of gelatin. The rheological properties of the FFS and NFS were studied by steady and dynamic tests. The rheological properties of the montmorillonite dispersions in water were also studied, along with the average particle size and zeta potential determinations. The films were characterized to determine thickness, water content, mechanical properties (tensile and puncture tests), phase transitions, surface and cryo-fracture microstructure, crystallinity, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), hydrophobicity, water vapor sorption isotherm, solubility in water, water vapor, O2 and CO2 permeabilities, color, opacity, gloss, and light/UV barrier properties, according to the objectives of each study. Regarding the first study, it was observed that the gelatin concentration in the FFS strongly influenced the rheological properties and even the sol-gel and gel-sol transitions, determined by the dynamic temperature scanning tests. The gelatin concentration provoked linear increasing of films thickness without, however, affecting discernibly the water content, the phase transitions neither the mechanical properties determined by the tensile tests. The puncture force increased, but this effect was due to the thickness increasing of the films. Regarding the gelatin nanocomposites study, it was initially observed that the montmorillonite dispersed in water had average diameter between 204 and 344 nm, and zeta potential varying around -43mV. The nanoparticle filling did not affect the viscosity of the water dispersion, but strongly influenced the rheological properties and the phase transitions of the NFS. The nanoparticle filling also affected the thickness, the mechanical properties and the hydrophobicity of the films, without a clear function. Similar behavior was observed for the differential scanning calorimetry results, although the crystalline pattern, the FTIR spectra and the microstructure of the films varied with the montmorillonite filling. The nanocomposite film produced with 5g of gelatin/100g of NFS and 5g of montmorillonite/100g of gelatin showed better mechanical properties and lower solubility in water. That film was submitted to further characterizations rendering results typical of gelatin films. In general, it can be concluded that the montmorillonite can improve the properties of gelatin films, however more studies will be necessary to guarantee the perfect dispersion of the nanoparticles within the film matrix.

This research had as objective evaluated the biochemistry values and the hepatic and renal enzymatic activity pf broiler chicken submitted to experimental intoxication using aflatoxin with and without addition of sodic montmorilonite on the diet. In this study were used 528 Cobb s broiler chickens that were divided in 6 treatments from 1º to 42º day of life: (T1) control: normal diet; (T2) diet with 5 ppm of aflatoxin; (T3) diet with 0,25% sodic montmorilonite; (T4) diet with 5 ppm of aflatoxin + 0,25% sodic montmorilonite; (T5) diet with 0,50% sodic montmorilonite; (T6) diet with 5 ppm of aflatoxin + 0,50% sodic montmorilonite. The treatment (T2) showed significant (P<0.01) decreased levels of uric acid, albumin, cholesterol, creatinine, triglycerides, globulins and total serum proteins. There was statistically significantly increased on alanine aminotransferase (ALT). Aspartate aminotransferase (AST) did not show up important differences among treatments. In (T3) and (T5) there was not variation on the biochemical values when compared with treatment (T1). The sodic montmorilonite (0,50%) (T6) presented the better results on the reduction of the aflatoxin s adsorption when compared with the sodic montmorilonite from (0,25%) (T4). The outcome of this experiment proposed that high level of diet aflatoxin does cause important biochemistry changes on the enzymatic activity of the broiler chicken and also the alternative treatments using sodic montmorilonite may be used to avoid risks caused by feed contamination by aflatoxins. / Este estudo teve como objetivo avaliar os valores bioquímicos e atividade enzimática hepática e renal em frangos de corte submetidos à intoxicação experimental com aflatoxina com e sem a adição de montmorilonita sódica na dieta. Foram utilizados 528 frangos de corte, da linhagem cobb, divididos em 6 tratamentos do 1º ao 42º dia de vida: (T1) Controle: dieta normal; (T2) Dieta com 5 ppm de aflatoxina; (T3) Dieta com 0,25% montmorilonita sódica; (T4) Dieta com 5 ppm de aflatoxina + 0,25% montmorilonita sódica; (T5) Dieta com 0,50% montmorilonita sódica; (T6) Dieta com 5 ppm de aflatoxina + 0,50% montmorilonita sódica. O tratamento (T2)com aflatoxina demonstrou significante (P< 0.01) diminuição dos níveis de ácido úrico, albumina, colesterol, creatinina, triglicerídeos, globulinas e proteína plasmatica total. Houve significante aumento da alamina amino transferase (ALT) e a enzima aspartato amino transferase (AST) não foi significantemente diferente entre os tratamentos. Nos (T3) e (T5) não houve alteração nas dosagens bioquímicas em relação ao (T1) controle. A montmorilonita sódica (0,50%) (T6) apresentou melhores resultados na redução da adsorção da aflatoxina em relação a montmorilonita sódica (0,25%) (T4). Os resultados obtidos, nas condições em que foi realizado este experimento, sugerem que altos níveis de aflatoxina na dieta causam alterações bioquímicas significativas na atividade enzimática de frangos de corte e que o tratamento paleativo com a montmorilonita sódica pode ser usado para se evitar o risco causado pela contaminação alimentar com aflatoxinas.

Este projeto de mestrado teve como objetivo a obtenção de látices híbridos constituídos de poli(acetato de vinila) (PVAc) e argila montmorilonita (MMT). O homopolímero de acetato de vinila foi sintetizado através da técnica de polimerização em emulsão na presença de diferentes tipos de argila, sendo empregada uma argila sódica (Na-MMT) e três argilas modificadas (o-MMT) com diferentes sais quaternários de amônio. Poli(álcool vinílico) (PVOH) foi utilizado como colóide protetor e persulfato de amônio (APS) como iniciador. Foi estudada a melhor condição para incorporação da argila na matriz polimérica, visando a esfoliação desta nanocarga, resultando desta maneira na formação de nanocompósitos com propriedades diferenciadas. A influência da presença das argilas foi avaliada em termos da velocidade de consumo de monômero, a qual foi acompanhada por gravimetria. Os látices foram caracterizados quanto ao diâmetro médio de partícula e polidispersidade pela técnica de espalhamento de luz (LS). O teor de coágulos do látex foi calculado por análise gravimétrica e a viscosidade analisada em um viscosímetro rotacional. Os filmes nanocompósitos foram caracterizados pelas técnicas de análise dinâmico-mecânica (DMA), análise termogravimétrica (TGA) e difração de raios X (DRX). A morfologia das partículas de látex foi avaliada por microscopia eletrônica de transmissão (MET). / The goal of this project was the preparation of hybrids latexes constituted by poly(vinyl acetate) (PVAc) and montmorillonite (MMT) clays. The poly(vinyl acetate) homopolymer was synthesized via emulsion polymerization in the presence of different types of clay, one sodium clay (Na-MMT) and organically modified clays (o-MMT) with different ammonium quaternary salts. Poly(vinyl alcohol) (PVOH) was used as protective colloid and ammonium persulfate (APS) as initiator. It was evaluated the best condition for the incorporation of the clay in the polymeric matrix, looking forward the exfoliation of the nanofiller, resulting in the formation of nanocomposites with new and improved properties. The influence of clay type and loading was evaluated in terms of latex stability and monomer consumption rate. The latexes were characterized in terms of particle size diameter and polydispersity by light scattering (LS) technique. Coagulum content was determined by gravimetric analysis and viscosity was analyzed in a rotational viscometer. Nanocomposite films were characterized by dynamic-mechanical analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA) and X-ray diffraction (XRD). Latex particles morphology was evaluated by transmission electron microscopy (TEM).