Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2531_1.pdf: 3631158 bytes, checksum: e8bc30db0c74dea629f6ebf142a3e886 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Devido ao impacto ambiental associado à crescente demanda e utilização de materiais plásticos torna-se prioritário para a sociedade estudar o reciclo desses materiais. A reciclagem é um processo com enorme potencial econômico e vem sendo realizada com empenho pelas empresas, que estão sempre em busca da diminuição dos custos, aumento da eficiência e obtenção de produtos de boa qualidade. Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de polietileno de baixa densidade (PEBD) pós-consumo reciclado/bentonita in natura e organofílica, estudadas as propriedades microscópicas e macroscópicas destes materiais, e também realizado um estudo preliminar de um modelo de calibração realizado através de análises de Infravermelho associadas a técnicas quimiométricas que pode ser uma alternativa viável para predição das propriedades mecânicas dos nanocompósitos estudados. Para caracterização dos sistemas foram utilizadas técnicas de infravermelho (IV), calorimetria diferencial exploratória (DSC), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios mecânicos. O método de incorporação do reforço compreendeu a intercalação por fusão, para isso utilizou-se uma extrusora. Esse processo é mais vantajoso, pois é ambientalmente correto quando comparado a outros métodos de obtenção de nanocompósitos, e poderá ser utilizado pelas indústrias recicladoras no processo já existente. Os resultados da microscopia eletrônica de varredura mostraram que a argila organofílica foi a que obteve melhor incorporação ao polietileno de baixa densidade. Os teores e a modificação da argila afetaram as propriedades mecânicas dos sistemas PEBD pós-consumo reciclado/bentonita. Observou-se um reforço nas propriedades de resistência à tração. Os resultados estimulam novas pesquisas, que visem o reaproveitamento de resíduos plásticos de uma forma alternativa, economicamente viável e lucrativa para as indústrias de transformação, colaborando para minimizar o impacto ambiental causado pelo descarte inadequado ou pela disposição destes materiais nos aterros sanitários

Este trabalho apresenta a preparação e caracterização de compósitos baseados em poli (tereftalato de butileno) PBT e argila brasileira modificada preparados por intercalação por fusão. Os nanocompósitos de PBT com 3 e 5 %, em peso, de argila organicamente modificada, pela adição de um sal quaternário amônio, foram preparadas pelo processo de extrusão utilizando-se uma máquina extrusora dupla rosca. Após o processo de extrusão, os materiais foram injetados para obtenção de corpos-de-prova para os ensaios de caracterização. Parte dos corpos-de-prova foram submetidos ao processo de irradiação utilizando-se um acelerador de feixes de elétrons de 1,5 MeV, à temperatura ambiente e na presença de ar. As amostras de PBT puro e nanocompósitos irradiadas e não irradiadas foram caracterizadas por meio de ensaios mecânicos de tração, flexão e impacto, ensaios de temperatura de distorção térmica (HDT), difração de raios - X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), índice de fluidez, termogravimetria (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) e a correlação entre as propriedades foi discutida. Os resultados mostraram que a adição da argila, em ambas as porcentagens, promoveu aumento superior a 50 % na resistência a tração na ruptura e um ganho de cerca de 35 % na temperatura de distorção térmica quando comparado ao polímero puro. O tratamento por radiação ionizante de feixe de elétrons nas doses utilizadas neste estudo não apresentaram mudanças significativas nas propriedades dos materiais. / This work describes the preparation and characterization of composites based on poly (butylene terephthalate) - PBT and brazilian modified clay prepared by the melt intercalation. PBT nanocomposites with 3 and 5 % by weight of organically modified clay, by the addition of a quaternary ammonium salt, were prepared by extrusion using a twin-screw extruder machine. After the extrusion process, the materials were injected to obtain specimens tests samples for the characterization tests. Part of the specimens samples were irradiated using an electron beam accelerator with 1.5 MeV at room temperature in the presence of air. Samples of pure PBT and irradiated and non-irradiated nanocomposites were characterized by mechanical tests of tensile, flexural and impact, heat distortion temperature (HDT), X - ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), melt flow index (MFI) thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC) and the correlation between the properties was discussed. The results showed that the addition of clay, in both percentages, promoted an increase greater than 50 % in tensile strength at break and a gain of around 35% in heat distortion temperature when compared to the pure polymer. The treatment with ionizing radiation of electron beam at the doses used in this study showed no significant changes in material properties.

Este trabalho apresenta a preparação e caracterização de compósitos baseados em poli (tereftalato de butileno) PBT e argila brasileira modificada preparados por intercalação por fusão. Os nanocompósitos de PBT com 3 e 5 %, em peso, de argila organicamente modificada, pela adição de um sal quaternário amônio, foram preparadas pelo processo de extrusão utilizando-se uma máquina extrusora dupla rosca. Após o processo de extrusão, os materiais foram injetados para obtenção de corpos-de-prova para os ensaios de caracterização. Parte dos corpos-de-prova foram submetidos ao processo de irradiação utilizando-se um acelerador de feixes de elétrons de 1,5 MeV, à temperatura ambiente e na presença de ar. As amostras de PBT puro e nanocompósitos irradiadas e não irradiadas foram caracterizadas por meio de ensaios mecânicos de tração, flexão e impacto, ensaios de temperatura de distorção térmica (HDT), difração de raios - X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), índice de fluidez, termogravimetria (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) e a correlação entre as propriedades foi discutida. Os resultados mostraram que a adição da argila, em ambas as porcentagens, promoveu aumento superior a 50 % na resistência a tração na ruptura e um ganho de cerca de 35 % na temperatura de distorção térmica quando comparado ao polímero puro. O tratamento por radiação ionizante de feixe de elétrons nas doses utilizadas neste estudo não apresentaram mudanças significativas nas propriedades dos materiais. / This work describes the preparation and characterization of composites based on poly (butylene terephthalate) - PBT and brazilian modified clay prepared by the melt intercalation. PBT nanocomposites with 3 and 5 % by weight of organically modified clay, by the addition of a quaternary ammonium salt, were prepared by extrusion using a twin-screw extruder machine. After the extrusion process, the materials were injected to obtain specimens tests samples for the characterization tests. Part of the specimens samples were irradiated using an electron beam accelerator with 1.5 MeV at room temperature in the presence of air. Samples of pure PBT and irradiated and non-irradiated nanocomposites were characterized by mechanical tests of tensile, flexural and impact, heat distortion temperature (HDT), X - ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), melt flow index (MFI) thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC) and the correlation between the properties was discussed. The results showed that the addition of clay, in both percentages, promoted an increase greater than 50 % in tensile strength at break and a gain of around 35% in heat distortion temperature when compared to the pure polymer. The treatment with ionizing radiation of electron beam at the doses used in this study showed no significant changes in material properties.

NASCIMENTO, Rafael Morais do. Utilização da algaroba (Prosopis juliflora) como plataforma para a obtenção de bionanocompósito. 2014. 69 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-10-11T17:05:40Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_rmnascimento.pdf: 1877509 bytes, checksum: 246d8377fc031f6f2edb06d4d2ce488a (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-10-11T23:51:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_rmnascimento.pdf: 1877509 bytes, checksum: 246d8377fc031f6f2edb06d4d2ce488a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T23:51:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_rmnascimento.pdf: 1877509 bytes, checksum: 246d8377fc031f6f2edb06d4d2ce488a (MD5) Previous issue date: 2014 / This work seeks to develop a bionanocompósito drawn from galactomannan and crystals nanocelulose, both obtained from Prosopis juliflora. Initially, carob pods were subjected to grinding, milling, heating, filtration and centrifugation in order to yield a viscous solution which, with the addition of ethanol, the precipitate was possible galactomannan. So all fractions, and galactomannan fiber capsules were separated. The gum obtained was lyophilized and characterized, as its composition, as well as the fibrous fractions. Further, the fibers of the capsules underwent the hydrothermal process mesquite, followed by a bleaching with H2O2 and NaOH solutions) and acidic hydrolysis (H2SO4 60% v / v) for extracting nanocelulose. After hydrolysis one estávl suspension nanocelulose characterized by TGA, XRD, FTIR and zeta potential was obtained. Then galactomannan films were prepared, starting from a 5% (w / v) polysaccharide solution using glycerol as plasticizer. Movies, nanocelulose were added at concentrations of 3, 5 and 7%, and evaluated the influence of the addition of the nanocrystals in the mechanical, thermal and barrier properties to water vapor. The galactomannan extracted from mesquite presented, respectively, in protein, lipid, ash and moisture content of 5.3%, 2.3%, 4.0% and 5.2% and characteristic thermal behavior, showing exothermic event to 284.7 ° C, typical of his degradation. Their functional groups identified by FTIR, and determination of its mass and molar ratio mannose / galactose. The fiber showed considerable differences in their levels of cellulose, hemicellulose, lignin, insoluble lignin, extractives, ash and moisture, after treatments. These results were corroborated by analysis of FTIR, XRD and TGA. And through the characterizations of the films, it was proved that there were improvements in the thermal, mechanical and barrier properties, the obtained biocomposites, with the addition of nanocelulose. / Este trabalho busca o desenvolvimento de um bionanocompósito elaborado a partir de galactomanana e cristais de nanocelulose, ambos obtidos da algaroba (Prosopis juliflora). Inicialmente, vagens da algaroba foram submetidas à trituração, moagem, aquecimento, filtração e centrifugação obtendo-se uma solução viscosa onde, com a adição de etanol, foi possível precipitar a galactomanana. Então as frações de interesse, galactomanana e fibra das cápsulas, foram separadas. A goma obtida foi liofilizada e caracterizada, quanto a sua composição, assim como as frações fibrosas. Na sequência, as fibras das cápsulas da algaroba sofreram processo hidrotérmico, seguido de dois branqueamentos com soluções de NaOH e H2O2, e hidrólise ácida (H2SO4 60% v/v) para extração de nanocelulose. Após a hidrólise, foi obtida uma suspensão estável de nanocelulose, caracterizada por TGA, DRX, potencial zeta e FTIR. Então foram preparados filmes de galactomanana, a partir de uma solução 5% (m/v) do polissacarídeo, utilizando glicerol como plastificante. Aos filmes, foram adicionados nanocelulose, nas concentrações de 3, 5 e 7%, e avaliado a influência da adição dos nanocristais nas propriedades mecânicas, térmicas e de barreira a vapor de água. A galactomanana extraída da algaroba apresentou, respectivamente, teores de proteína, lipídio, cinzas e umidade de 5,3%, 2,3%, 4,0% e 5,2% e comportamento térmico característico, apresentando evento exotérmico a 284,7°C, típico de sua degradação. Seus grupos funcionais identificados por FTIR, além da determinação de sua massa molar e razão manose/galactose. A fibra apresentou consideráveis diferenças nos seus teores de celulose, hemicelulose, lignina solúvel, lignina insolúvel, extrativos, cinzas e umidade, após os tratamentos. Esses resultados foram corroborados por análises de FTIR, DRX e TGA. Através das caracterizações dos filmes, ficou comprovado que a adição de nanocelulose melhorou propriedades térmicas, mecânicas e de barreira, dos biocompósitos obtidos.

Este trabalho aborda o estudo do comportamento mecânico, térmico e reológico do nanocompósito de HMSPP polipropileno de alta resistência do fundido (obtido por radiação gama na dose de 12,5 kGy) e uma argila brasileira bentonítica do Estado da Paraíba (PB), conhecida como chocolate com concentração de 5 e 10 % em massa em comparação a uma argila americana, Cloisite 20A. Foi utilizado nesse nanocompósito o agente compatibilizante polipropileno graftizado com anidrido maleico PP-g-AM com 3 % de concentração em massa, através da técnica de intercalação do fundido utilizando uma extrusora de dupla-rosca e, em seguida, os corpos de prova foram confeccionados em uma injetora. O comportamento mecânico foi avaliado pelos ensaios de tração, flexão e impacto. O comportamento térmico foi avaliado pelas técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TGA). O comportamento reológico foi avaliado em um reômetro de placas paralelas. A morfologia dos nanocompósitos foi estudada pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). As bentonitas organofílicas e os nanocompósitos foram caracterizados por difração de raios X (DRX) e infravermelho (FTIR). Nos ensaios mecânicos houve um aumento de 9 % na resistência à tração e no módulo de Young, para os nanocompósitos de HMSPPC com argila Cloisite 20A. No ensaio de impacto izod, o nanocompósito HMSPPB 10 % com argila chocolate obteve um aumento de 50 % na resistência ao impacto. / This work concerns to the study of the mechanical, thermal and rheological behavior of the nanocomposite HMSPP - high melt strength polypropylene (obtained at a dose of 12.5 kGy) and a Brazilian bentonite clay from State of Paraiba (PB), known as \"Chocolate\" in concentrations of 5 and 10 % by weight in comparison with one American clay, Cloisite 20A. The compatibilizer agent based on maleic anhydride grafted polypropylene, known as PP-g-MA, was added at 3 % weight concentration through the melt intercalation technique using a twin-screw extruder, and afterwards, the specimens were prepared by injection process. The mechanical behavior was evaluated by strength, flexural strength and impact tests. The thermal behavior was evaluated by the differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TGA). The rheological behavior was evaluated in parallel-plate rheometer. The morphology of the nanocomposites was studied by the technique of scanning electron microscopy (SEM). The organophilic bentonite and the nanocomposites were characterized by X-ray diffraction (XRD) and infrared (FTIR). Results of mechanical tests showed a 9 % increase in the tensile strength and Young\'s modulus for the nanocomposites HMSPPC, with Cloisite 20A clay. The nanocomposite HMSPPB 10 %, with \"chocolate\" clay obtained a 50 % increase in the impact strength in the izod impact test.

Este trabalho aborda o estudo do comportamento mecânico e térmico do nanocompósito híbrido de polipropileno com uma argila brasileira bentonítica do Estado da Paraíba (PB), conhecida como \"chocolate\" com concentração de 1, 2 e 5 % em massa com a adição de 1 e 2 % em massa de celulose proveniente de papel descartado. Foi utilizado nesse nanocompósito o agente compatibilizante polipropileno graftizado com anidrido maleico PP-g-AM com 3 % de concentração em massa, através da técnica de intercalação do fundido utilizando uma extrusora de dupla-rosca e, em seguida, os corpos de prova foram confeccionados em uma injetora. O comportamento mecânico foi avaliado pelos ensaios de tração, flexão e impacto. O comportamento térmico foi avaliado pelas técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TGA). A morfologia dos nanocompósitos foi estudada pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A argila, a celulose e os nanocompósitos híbridos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX) e espectroscopia no infravermelho (FTIR). Nos ensaios mecânicos de tração houve um aumento de 11 % na tensão máxima em tração e 15 % no módulo de Young, para o nanocompósito com argila, PPA 5 %. No ensaio de impacto Izod, o nanocompósito com argila, PPA 2 % obteve um aumento de 63 % na resistência ao impacto. Para o nanocompósito híbrido PPAC 1 % houve aumento de 8 % na tensão máxima em tração e para o nanocompósito híbrido PPAC 2 % houve aumento de 14 % na resistência ao impacto. / This work concerns to the study of the mechanical and thermal behavior of the hybrid polypropylene nanocomposite with a Brazilian bentonite clay from State of Paraíba (PB), known as \"Chocolate\" in concentrations of 1, 2 and 5 % by weight with addition of 1 and 2 % in weight cellulose discarded bond paper. The compatibilizer agent based on maleic anhydride grafted polypropylene, known as PP-g-MA, was added at 3 % weight concentration through the melt intercalation technique using a twin-screw extruder, and afterwards, the specimens were prepared by injection process. The mechanical behavior was evaluated by strength, flexural strength and impact tests. The thermal behavior was evaluated by the differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TGA). The morphology of the nanocomposites was studied by the technique of scanning electron microscopy (SEM). The clay, cellulose and the hybrid nanocomposites were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF) and infrared spectroscopy (FTIR). Results of mechanical tests showed an 11 % and 14 % increase in the tensile strength and Young\'s modulus, respectively, for the nanocomposite PPA 5 % with clay. The nanocomposite PPA 2 % with clay obtained a 63 % increase in strength Izod impact test. The hybrid nanocomposite PPAC 1 % obtained an 8 % increase in tensile strength. In the Izod impact test, the hybrid nanocomposite PPAC 2 % obtained 14 % increased in the impact strength.

O presente trabalho descreve a preparação, caracterização e estudo das propriedades de materiais nanocompósitos, formados por resina fenólica (fenol-formaldeído) e nanotubos de carbono (NT) com camadas múltiplas (MWCNTs). No preparo dos nanocompósitos a matriz foi polimérica, sendo sintetizados dois conjuntos de resinas fenólicas, com variações nas razões molares e nas concentrações [H+]. As amostras foram caracterizadas por Espectroscopia Infravermelho, com Reflectância Total Atenuada (FT-IR–ATR), FT-IR-ATR com aquecimento in situ, 13C-RMN e Análise Termogravimétrica (TGA), Difração de Raios-X (DRX) e Espectroscopia Raman dos resíduos de TGA, comprovando que a amostra 1 mol fenol: 3 mols formaldeído, com catalisador na razão 3,2M (1phe:3form_3,2M) deveria ser utilizada para introdução dos NT. Os NT foram oxidados e funcionalizados com organossilano APTES (3-aminopropil-tri-etoxisilano) melhorando sua dispersão na matriz, caracterizados por Raman e DRX. Várias amostras foram preparadas contendo porcentagens diferentes de NT (0,3 a 2,5% com relação ao fenol). Os nanocompósitos foram caracterizados por FT-IR – ATR, evidenciando que incorporação dos NT não alterou estruturalmente os polímeros. Também através de TGA comprovou-se que o comportamento térmico dos nanocompósitos contendo NT melhorou. A DRX dos resíduos de TGA comprovou que graças à formação de redes de NT interconectados no interior da matriz, a amostra contendo maior quantidade de NT, diminuiu a perda de massa em cerca de 10%, quando comparada ao polímero puro, o que provavelmente também propiciará menor incidência de fumaça e resultados significativos na proteção térmica de outros materiais. A adição do NT interferiu na viscosidade final do pré-polímero e consequentemente na cura do polímero. Com a realização da Espectroscopia Raman feita nos resíduos de TGA das amostras puras e dos nanocompósitos, foi possível verificar que as Razões ID/IG destes, são próximas as dos NT funcionalizados e a do grafite, tendo a possibilidade deste polímero ser precursor polimérico de carbono. / This work describes the preparation, characterization and study of the properties of materials nanocomposites formed by phenolic resin (phenol-formaldehyde) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). In the preparation of the matrix polymer nanocomposites, were sinthesized two sets of phenolic resins, one with variations in molar reasons and another one with variations in the concentration [H+]. The samples were characterized by Infrared Spectroscopy with Attenuated Total Reflectance (FT-IR-ATR), FT-IR-ATR with heating in situ, 13C-RMN and TGA (Thermogravimetric Analysis), x-Ray Difraction and Raman Spectroscopy of TGA residues proving that the sample 1phenol:3formaldehyde with 3,2M HCl (1phe:3form_3,2M), should be used for prepare the matrix of nanocomposite. The carbon nanotubes (CNT) were oxidized and funcionalized with organofunctional silans APTES (3-Triethoxysilylpropylamine) improving its dispersion in the array, TGA residues were characterized with Raman Spectroscopy and DRX. Several samples were prepared containing percentages of CNT (0,3 to 2,5%p relative to phenol). The Nanocomposites were characterized by FT-IR – ATR evidencing that incorporation of CNT did not change structurally polymers. Also through TGA attesting that the thermal properties of the Nanocomposites containing CNT have been improved. TGA residues were analysed by DRX proving the formation of CNT networks interconnected within the array, the sample containing higher amounts of CNT, decreased the loss of mass by about 10 percent when compared to the neat polymer, which probably also provide lower incidence of smoke and significant results on thermal protection of other materials. The addition of the CNT interfered in viscosity end of polymer pre and consequently in curing of the polymer. With the realization of Raman Spectroscopy made in the remaining TGA neat samples and nanocomposites was possible to verify that the reason ID/IG of these nanocomposites are close to those of the funcionalized CNT and the graphite having the possibility of this polymer be polymeric precursor of carbon.

Neste trabalho, materiais nanocompósitos de poli(imida) (PI) derivada de BTDA-pFDA-Mel e argila do tipo montmorilonita, organicamente modificada (O-MMT), foram sintetizados usando a metodologia de two-steps. O componente inorgânico do nanocompósito foi adicionado nas concentrações de 3,3, 5,3 e 8,3% em massa. As membranas sintetizadas foram caracterizadas por Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho com Transformada de Fourrier (FTIR), Difração de Raio X (DRX), Termogravimetria (TG), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raio X (XPS) e Microscopias Ótica (MO), Eletrônica de Varredura (MEV) e de Transmissão (MET). Os resultados comprovam a formação de PI e uma estrutura de nanocompósito do tipo intercalado, onde a cadeia polimérica expulsa o surfactante do espaço interlamelar; além de apresentar estruturas de argila parcialmente esfoliadas. Os materiais sintetizados foram avaliados como polieletrólito em célula a combustível alcalina (Alkaline Fuel Cell - AFC), obtendo condutividades iônicas em torno de 0,032 S cm-1 e de 0,017 S cm-1 para as membranas de PI pura e de nanocompósito com 3,3% de argila em massa, respectivamente, ambas a 60 °C, as quais são na ordem ou até mesmo superior que os polieletrólitos comercias (Tokuyama®, 0,014 S cm-1) para eletrólito alcalino. Apesar de condutividades razoáveis, a performance obtida para as AFCs em operação não foram satisfatórias, desta forma, membranas de nanocompósitos com PI de cadeia principal de maior mobilidade foram sintetizadas, caracterizadas e avaliadas nas AFCs. Ademais, neste segundo nanocompósito, a adição de grupamentos amino na cadeia principal foram realizados para aumentar a condutividade iônica. Assim, este segundo material apresentou uma maior performance nas AFCs quando comparado com o nanocompósito de PI de cadeia mais rígida e com a membrana comercial Tokuyama® nas mesmas condições. Além disso, a carbonização superficial das amostras foi realizada por meio de tratamento térmico. A formação de estruturas grafitizadas nos materiais de PI pura e dos nanocompósitos foram investigadas por FTIR, DRX, TG, XPS e EPR. Foi encontrado que a formação de estruturas do tipo grafite nas amostras ocorrem principalmente nas primeiras camadas (grafitização superficial), preservando a estrutura interna da poli(imida). Com isso, estruturas poliméricas ou nanocompósitos com superfícies grafitizadas podem atuar tanto como polieletrólitos e ser um caminho promissor para o desenvolvimento de arranjos eletrodo-membrana (Membrane Electrode Assembly - MEA) mais eficientes para células a combustíveis alcalinas, como em processos de catálise heterogênea e processos de separação com membranas. / In this work, Poli(imide)/clay (PI/clay) nanocomposite membranes were synthesized by employing a two-steps method using organically modified montmorillonite clay (O-MMT) with different amounts of O-MMT loading (3.3, 5.3 and 8.3 wt.%). Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray power diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), optical microscopy (OM), scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) measurements, confirmed the formation of pure PI and intercalated-nanocomposite structures. The results revealed parallel clay layers with interlamellar PI and some organoclay partially exfoliated. In addition, the polyelectrolyte membranes of PI and PI/O-MMT (3.3 wt.%) showed that the ionic conductivity were 2- and 1-fold, respectively, higher than that of commercial membrane (Tokuyama®, 0.014 S cm-1), in alkaline fuel cells (AFC) at 60 °C. Despite the fact that the membranes of pure PI and PI/O-MMT demonstrated a good degree of ionic conductivity, rapid fuel cell performance deactivation occurred for the temperature higher than 75 °C. Furthermore, the lack of prepared polyelectrolyte ionic groups, led us to consider alternative synthesis of PI/clay nanocomposite membranes. Thus, the performance for second polyelectrolyte was superior when compared to pure PI, PI/O-MMT and commercial Tokuyama® membranes at same conditions. Moreover, the samples were also surface carbonized by thermal treatment. Combining FTIR, XRD, TG, XPS and electron paramagnetic resonance (ESR) analysis, the results suggested that graphitized nanostructures formation occurred mainly on the surface, maintaining the PI bulk structure. Therefore, graphitized PI/clay membranes may act as one promising way for enhancing both membrane electrode assembly in alkaline fuel cells and gas separation or catalysis.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-09-12T20:09:04Z No. of bitstreams: 1 MartaRodrigues.pdf: 1092531 bytes, checksum: 1276140edb499ab5e3990cb0818ef871 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-12T20:09:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MartaRodrigues.pdf: 1092531 bytes, checksum: 1276140edb499ab5e3990cb0818ef871 (MD5) Previous issue date: 2017-07-27 / This work aimed to prepare a material, from the intercalation of a Maranhense clay with a polymer, able to adsorb oil derivatives in aqueous media. The polymer was synthesized from a copolymerization reaction between a tertiary amine and an organic halide, known as Ionene, which was characterized by hydrogen nuclear magnetic resonance (1 H-NMR). The preparation of the clay-ionene adsorbent occurred by the exchange of the interlamellar inorganic cations by the organic cations of the polymer, after the clay in natura receive acid and alkaline treatment. X-ray Diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy (FTIR), Surface Area, Thermogravimetry (TG) and Foster Swelling performed the characterization of the new material. The results showed that the cation exchange process occurred, confirmed by the increase of the basal distance (d001) observed in the XRD and by the appearance of the characteristic bands of the organic cations detected by the infrared spectra. The Foster swelling results show that the nanocomposite has higher interaction with organic solvents. In the adsorption tests the organophilic clays, as expected, presented higher efficiency in relation to the in natura material, with removal rate of approximately 90%. The kinetic modeling studies showed that the adsorption is of pseudo second order, indicating that the process is chemical. / Este trabalho teve por objetivo preparar um material, a partir da intercalação de uma argila maranhense com um polímero, capaz de adsorver derivados de petróleo em meio aquoso. O polímero foi sintetizado a partir de uma reação de copolimerização entre uma amina terciária e um haleto orgânico, conhecido como Ioneno, e caracterizado por ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMH- 1H). O preparo do adsorvente argila-ioneno ocorreu pela troca dos cátions inorgânicos interlamelares pelos cátions orgânicos do polímero, após a argila in natura receber tratamento ácido e sódico. A caracterização do novo material foi realizada por Difratograma de Raios-X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho (FTIR), medidas de Área Superficial, termogravimetria (TG) e Inchamento de Foster. Os resultados mostraram que ocorreu o processo de troca de cátions, confirmado pelo aumento da distância basal (d001) observado no DRX e pelo aparecimento das bandas característicos dos cátions orgânicos detectados pelos espectros de Infravermelho. Os resultados do inchamento de Foster mostram que o nanocompósito possui maior interação por solventes orgânicos. Nos testes de adsorção as argilas organofilicas, como esperado, apresentaram maior eficiência em relação ao material in natura, com taxa de remoção de aproximadamente 90 %. Os estudos de modelagem cinética mostraram que a adsorção é de pseudo segunda ordem, indicando que o processo é químico.

Os polímeros fluorados são conhecidos por suas ótimas propriedades mecânicas, pela alta estabilidade térmica e pela resistência a ambientes químicos agressivos, e por causa destas propriedades são muito utilizados em indústrias automobilística, petroquímica, de manufatura, dentre outras. Para aprimorar as propriedades térmicas e de barreira a gases da matriz polimérica, é muito utilizado a incorporação de nanopartículas nesta matriz, pois após a incorporação o nanocompósito permanece com suas próprias características e adquire novas propriedades devido a presença da nanopartícula. Devido as características dos fluoropolímeros, sua modificação estrutural e morfológica é muito difícil de ser obtida por técnicas tradicionais e para transpor essa dificuldade a radiação ionizante é uma técnica muito utilizada e eficaz para a alteração estrutural de polímeros fluorados. Neste trabalho foram desenvolvidos nanocompósitos poliméricos à base de fluoroelastômero (FKM) incorporado com quatro diferentes nanopartículas: argila Cloisite 15A, POSS 1159, POSS 1160 e POSS 1163. Após obtenção dos filmes de nanocompósitos foi realizado o processo de enxertia de estireno induzida por radiação ionizante, seguida de sulfonação para obtenção de membrana trocadora de íons. O efeito da incorporação de nanopartículas e da radiação ionizante nos filmes desenvolvidos foram caracterizados por difração de raios X, análise térmica, análise mecânica, microcospia eletrônica de varredura e intumescimento; enquanto que as membranas obtidas foram avaliadas quanto ao grau de enxertia, capacidade de troca iônica e intumescimento. Após a caracterização os filmes, foi verificado que a reticulação foi o efeito predominante nos nanocompósitos irradiados antes da vulcanização, enquanto que a degradação foi o efeito predominante nos nanocompósitos irradiados após a vulcanização. / The fluoropolymers are known for their great mechanical properties, high thermal stability and resistance to aggressive chemical environment, and because of those properties they are widely used in industries, such as automobile, petroleum, chemistry, manufacturing, among others. To improve the thermal properties and gases barrier of the polymeric matrix, the incorporation of nanoparticle is used, this process permits the polymer to maintain their own characteristics and acquire new properties of nanoparticle. Because of those properties, the structural and morphological modification of fluoropolymers are very hard to be obtained through traditional techniques, in order to surmount this difficulty, the ionizing radiation is a well-known and effective method to modify fluoropolymers structures. In this thesis a nanocomposite polymeric based on fluoroelastomer (FKM) was developed and incorporated with four different configurations of nanoparticles: clay Cloisite 15A, POSS 1159, POSS 1160 and POSS 1163. After the nanocomposites films were obtained, a radiation induced grafting process was carried out, followed by sulfonation in order to obtain a ionic exchanged membrane. The effect of nanoparticle incorporation and the ionizing radiation onto films were characterized by X-ray diffraction, thermal and mechanical analysis, scanning electron microscopy and swelling; and the membranes were evaluated by degree of grafting, ionic exchange capacity and swelling. After the films were characterized, the crosslinking effect was observed to be predominant for the nanocomposites irradiated before the vulcanization, whereas the degradation was the predominant effect in the nanocomposites irradiated after vulcanization.