Orientador: Lúcia Helena Innocentini Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:24:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_JoseWilsonCamilher_D.pdf: 2648911 bytes, checksum: a24c06cac0abecd9825f4e073f262762 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: É apresentada a preparação e a caracterização de nanocompósitos, produzidos a partir da vermiculita e poliolefinas funcionalizadas como matriz polimérica. As poliolefinas foram representadas pelo polietileno de baixa densidade (PEBD) e o polietileno de baixa densidade linear (PEBDL), utilizadas com e sem o anidrido maleico. A vermiculita de origem nacional foi escolhida como fase inorgânica na preparação dos nanocompósitos, devido a sua abundância e o seu baixo custo associado. A interação das matrizes poliolefínicas com a vermiculita foi facilitada pela utilização de agentes de acoplamento, baseados em compostos de amônio, cujos efeitos sobre as propriedades de barreira, ao oxigênio, à umidade, e de retardância de chama dos compostos obtidos são relatados. Foi utilizada como ferramenta de análise a Espectroscopia de Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), para o acompanhamento e caracterização do processo de síntese das organo-vermiculitas. A Difração de Raio X (DRX) foi utilizada tanto para a análise do minério de vermiculita como recebido, quanto para a caracterização dos nanocompósitos utilizando as vermiculitas modificadas com os agentes de acoplamento. Os resultados foram confirmados com a utilização da Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), com auxílio da técnica de feixe de íons (FIB). Essas técnicas confirmaram a obtenção de compostos esfoliados, evidenciando a eficiência dos agentes de acoplamento no processo de obtenção dos nanocompósitos, previamente analisados via DRX. A estrutura esfoliada dos compostos obtidos permitiu que fossem conduzidos testes sobre a sua capacidade de barreira ao oxigênio e a umidade, cujos resultados promissores mostraram a possibilidade de serem utilizados como materiais de embalagem. Da mesma forma, a característica esfoliada destes materiais possibilitou o desenvolvimento de testes para o atendimento da área de fios e cabos como isolamento e cobertura de cabos. Com este objetivo, foram analisados os requisitos de retardância de chama e ao aumento da temperatura de degradação, fundamental à preservação da integridade dos cabos durante o ataque das chamas. Este trabalho apresentou de maneira pioneira o processo de produção e utilização da vermiculita nacional, na obtenção de nanocompósitos, desde minério bruto até o produto final e a sua aplicação em casos reais / Abstract: The preparation and characterization of nanocomposites made from vermiculite and functionalized polyolefins as a polymeric matrix is presented. Polyolefins are represented by low-density polyethylene (LDPE) and linear low-density polyethylene (LLDPE), used with and without maleic anhydride. Vermiculite from a national origin was chosen as an inorganic phase in the nanocomposite preparation, due to its abundance and low cost. The interaction of the polyolefin matrixes with the vermiculite was facilitated using coupling agents. The coupling agents used were represented by the ammonium compounds and their effects were reported in the barrier properties to oxygen, humidity and in flame retardance in the produced compounds. As a nanocomposite analysis tool, Fourrier transformed infrared spectroscopy (FTIR) techniques were used, mainly in following and characterizing the organo-vermiculite process. X-ray diffraction (XRD) was used from the analysis of the vermiculite as received to the nanocomposite characterization using coupling agents. These results were confirmed using the transmission electronic microscopy (TEM) and scanning electronic microscopy (SEM), using focused ion beam (FIB), as well. These techniques confirmed the obtainment of exfoliated compounds that reinforced the coupling agents in the nanocomposite obtainment process, previously analyzed by XRD. The exfolied structure of the compounds obtained allowed for barrier-capacity tests. The nanocomposites tested as an oxygen and humidity barrier showed the possibility of being used as packaging materials due to the promising results presented. Likewise, the exfoliated characteristic of these materials enabled the development of tests to meet the needs of the wire and cable area as insulation and cable jacketing. Within this objective, there was the need to focus on the flame retardance requirements and the increase of the degradation temperature, crucial to preserve cable integrity during the flame attack. This work presents, in a pioneering manner, a revision of the production process and utilization of national vermiculite in obtaining the nanocomposite, from its ore to the final product and its application in real cases / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Fernanda Paula Collares Queiroz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T11:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_AngelaMoraes_D.pdf: 4341295 bytes, checksum: a6815c55cbc9aed051c39caf022ef41c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos nanocompósitos de amido de milho, gelatina, isolado protéico de soja, quitosana e argila montmorilonita para aplicação em embalagens alimentícias. Para avaliar o efeito da concentração de argila montmorilonita sódica (MMT) e isolado protéico de soja (IPS) nas propriedades mecânicas e de barreira de nanocompósitos de amido de milho e gelatina foi adotado um delineamento composto central rotacional 22, incluindo os quatro pontos axiais e quatro pontos centrais, resultando em 12 experimentos, aplicável à metodologia de superfície de resposta. O único parâmetro que exerceu influência aumentando a resistência à tração dos nanocompósitos, foi a concentração de MMT (L), cuja resistência média à tração foi de 70,63 MPa. O alongamento dos filmes, por sua vez, foi influenciado pela concentração de IPS, atingindo valo médio de 6,64%. A permeabilidade ao vapor de água, encontrada para os nanocompósitos, foi de 9,92 gmm/m2dkPa, enquanto que o parâmetro que exerceu maior influência na solubilidade (18,61%) dos mesmos foi à concentração de MMT. Com relação à opacidade os filmes apresentaram valores entre 4,81 e 28,98%. Pelas técnicas de difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão, foi verificada a formação de estrutura intercalada e esfoliada dos nanocompósitos. Ensaios preliminares mostraram que pelo método utilizado na elaboração dos filmes, não foi possível obter nanocompósitos de amido de milho, gelatina, IPS, quitosana e MMT. Desta forma, foram elaborados nanocompósitos de amido de milho, gelatina, quitosana e argila montmorilonita sódica, avaliando-se diferentes concentrações dos dois últimos componentes pelo uso de um delineamento composto central rotacional 22, incluindo os quatro pontos axiais e quatro pontos centrais, resultando em 12 experimentos. Verificou-se que com o aumento da concentração de MMT houve uma diminuição na resistência mecânica e alongamento dos filmes. A formulação que apresentou maior resistência à tração (78,27 MPa) e alongamento (5,83%) continha 1,09% de quitosana e 1,5% de MMT, em relação à massa total de gelatina e amido. O valor médio da permeabilidade ao vapor de água dos nanocompósitos investigados foi de 10,85 gmm/m2dkPa. Com o aumento da concentração de quitosana e MMT houve uma diminuição na solubilidade dos filmes, sendo o valor médio encontrado de 15,04%. Pela técnica de difração de raios-X, observou-se que, com o aumento da concentração de argila, a estrutura dos filmes tornou-se amorfa. As micrografias obtidas pela microscopia eletrônica de transmissão confirmaram a formação de estrutura intercalada/esfoliada da argila. Este estudo mostrou que as propriedades funcionais dos nanocompósitos de amido de milho e gelatina podem ser modificadas pela variação na concentração de MMT, IPS e quitosana, tornando promissora a utilização destes materiais para embalagem / Abstract: Nanocomposites of maize starch, gelatin, soy protein isolate, chitosan and montmorillonite clay were developed for application in food packaging. To evaluate the effect of the sodium montmorillonite clay (MMT) and soy protein isolate (IPS) concentration in the mechanical properties and in the barrier of nanocomposites of maize starch and gelatin, it was adopted a rotational central composed delineation 22, including the four axial points and four central points, resulting in 12 experiments, applicable to the response surface methodology. The only parameter that exerted influence increasing the tensile strength of the nanocomposites, was the MMT (L) concentration, which average resistance to the traction was 70,63 MPa. The films elongation was influenced by the IPS concentration, having reached average value of 6,64%. The water vapor permeability, found for the nanocomposites, was 9,92 gmm/m2dkPa, while the parameter that exerted greater influence in the solubility (18.61%) of the same ones was the MMT concentration. Regarding to the haze, the films presented values between 4,81 and 28,98%. By the X-ray diffraction techniques and electronic microscopy of transmission, it was verified the formation of intercalated and exfoliated structure of the nanocomposites. Preliminary analyzes had shown that by the method used in the elaboration of the films, it was not possible to get nanocomposites of maize starch, gelatin, IPS, chitosan and MMT. Therefore, nanocomposites of starch of maize, gelatin, chitosan and montmorillonite sodium clay had been elaborated, evaluating different concentrations of the last two components through the use of a rotational central composite design 22, including the four axial points and four central points, resulting in 12 experiments. It was verified that with the increase of the MMT concentration there was a reduction in the mechanical resistance and elongation of the films. The formularization that presented a greater tensile strength (78,27 MPa) and elongation (5.83%) contained 1.09% of chitosan and 1.5% of MMT, in relation to the total mass of gelatin and starch. The average value of the water vapor permeability of the investigated nanocomposites was 10,85 gmm/m2dkPa. With the increase of the chitosan and MMT concentration there was a reduction in the solubility of the films, resulting in a average value of 15,04%. By the X-ray diffraction techniques, it was observed that, with the increase of the clay concentration, the structure of the films became amorphous. The micrographs obtained by the electronic microscopy of transmission confirmed the formation of intercalated/exfoliated structure of the clay. This study showed that the functional properties of the nanocomposites of maize starch and gelatin can be modified by the variation in the concentration of MMT, IPS and chitosan, becoming promising the use of these materials for packing / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Fernando Galembeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T22:53:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valadares_LeonardoFonseca_M.pdf: 2704224 bytes, checksum: 7117cbcbd90ead01e5b79c4d6efb650a (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientadores: Ana Flavia Nogueira, Maria Isabel Felisberti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T13:37:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedroni_LucasGomes_M.pdf: 2275674 bytes, checksum: 3829c2b15fd56db6cd84d632bf86508b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nanocompósitos poliméricos baseados em nanotubos de carbono possuem um dos mais elevados potenciais tecnológicos devido à possibilidade de produção de materiais com destacadas propriedades mecânicas, alta condutividade elétrica em baixos teores (baixos limites de percolação), e boa processabilidade. São sistemas versáteis que podem apresentar propriedades excepcionais, as quais podem ser controladas pela alteração na proporção de seus componentes, permitindo que sejam moldados para atender à aplicação exigida. Nesse trabalho, nanocompósitos de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) e um elastômero comercial (Kraton-D®), que é um copolímero em bloco de estireno-butadieno-estireno (SBS), foram preparados por extrusão e pela técnica de evaporação de solvente (casting). As propriedades térmicas, mecânicas, e elétricas desses materiais foram comparadas. A caracterização foi realizada através de medidas de condutividade elétrica (método de Coleman), microscopias eletrônicas de varredura e de transmissão (caracterização morfológica), termogravimetria (determinação do teor de cargas e estabilidade térmica), ensaios de tração e análise dinâmico-mecânica (propriedades mecânicas). Além disso, o potencial de aplicação dos compósitos em células solares de TiO2/corante (DSSC) e como materiais absorvedores de radiação (MAR) foi avaliado. Os resultados evidenciaram uma forte influência da metodologia de preparo nas propriedades finais dos compósitos, a qual é creditada a mudanças de morfologia do sistema em função das condições de preparação utilizadas. As amostras preparadas por casting apresentaram condutividades elétricas mais elevadas, enquanto as propriedades mecânicas foram superiores para os filmes extrudados, e ambas tiveram melhoria da estabilidade térmica. Os compósitos se mostraram promissores quanto ao uso em DSSC e como MAR, mas muitos estudos ainda são necessários para aprimorar sua eficiência nesses campos / Abstract: Polymeric nanocomposites based on carbon nanotubes (CNTs) have one of the highest technological potential due to the possibility of produce materials with improved mechanical properties, high electrical conductivity at low loadings (low percolation threshold), and good processability. These systems are versatile, may present astonishing properties, and are allowed to control them by changing the proportion of their components, being able to tailor these materials to suit a desired application. In this work, nanocomposites of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and a commercial elastomer (Kraton-D®), which is a block copolymer of styrenebutadiene- styrene (SBS), were prepared by extrusion and by casting. The thermal, mechanical, and electrical properties presented by these materials were compared. The characterization was performed by measurement of the electrical conductivity (Coleman¿s method), scanning and transmission electron microscopy (for morphologic characterization), thermogravimetry (for thermal stability and determination of the loading of filler), stress-strain tests and dynamic mechanical analysis (for the mechanical properties). Furthermore, the potential of application of the extruded composites in dye-sensitized solar cells (DSSC) and as radiation absorbing materials (RAM) was tested. The results showed a strong influence of the methodology of preparation upon the final properties of composites, which was attributed to changes in the morphology of the system with conditions used to prepare the samples. Composites made by casting showed a higher electrical conductivity than the extruded ones, although the latter presented better mechanical properties than the former ones. Despite the requirement of further studies to improve their efficiency in DSSC and as RAM, the composites were promising for these applications / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Orientador: Julio Roberto Bartoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T01:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faria_TatianeDiasMarques_M.pdf: 2955450 bytes, checksum: 63c9a4b195b9577f64bd709603a63795 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Adesivos preparados com borracha termoplástica são de grande importância na indústria de adesivos sensíveis à pressão devido à sua grande versatilidade de processamento. Porém, geralmente estes adesivos apresentam desvantagens em ensaios em que temperaturas na faixa de 90º C são requeridas. Neste trabalho, foram preparados adesivos de borracha termoplástica com nanoargilas do tipo montmorilonita com duas organofilicidades diferentes, a fim de se estudar o desempenho das propriedades adesivas de peel, tack, shear e SAFT (Shear Adhesion Failure Temperature), além das propriedades de flamabilidade. Primeiramente, foram preparados masterbatches de resina hidrocarbônica e nanoargilas Cloisite® 20A e 25A (sendo a 20A mais organofílica) pelo processo de intercalação do fundido, através de extrusora dupla-rosca. Análises de difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão sugerem uma esfoliação da Cloisite® 20A na resina e uma intercalação da Closite® 25A. Depois, os masterbatches foram utilizados na preparação de compostos adesivos nas concentrações de 5 e 10 phr de nanoargilas, também em extrusora dupla-rosca. Ensaios de difração de raios X sugereriram a esfoliação das nanoargilas em todos os compostos adesivos, porém, pelas análises de microscopia eletrônica de transmissão, a amostra preparada com a Cloisite® 20A, na concentração de 10 phr, apresentou uma esfoliação relativamente maior. Ensaios dinâmico-mecânicos apresentaram significativo deslocamento da temperatura de transição vítrea (pico de tan d) para os adesivos preparados com a Cloisite® 20A, sugerindo a formação de nanocompósitos. Os módulos de armazenamento, na faixa de 70 a 93º C, obtidos com estes compostos adesivos, apresentaram também valores inferiores aos demais adesivos, sendo que a uma concentração de 10 phr o módulo foi o menor obtido e a uma concentração de 5 phr o módulo apresentou um valor intermediário. Os ensaios nas fitas adesivas demonstraram um maior equilíbrio de propriedades adesivas para o adesivo preparado com a Closite® 20A numa concentração de 5phr, apresentando este, módulo ótimo na faixa de temperatura de 70 a 93º C. Este adesivo manteve as propriedades de peel e tack próximas às do adesivo referência, melhorando significativamente as propriedades de shear a 70 e 93º C e SAFT. O ensaio de flamabilidade não foi conclusivo pois as amostras foram consideradas inflamáveis e houve muita variabilidade nos resultados obtidos para os tempos de queima. / Abstract: Adhesives prepared with thermoplastic rubber are very important for the pressure sensitive adhesives industry due to its easy processability. However, these adhesives are usually not indicated for applications in which temperature resistance around 90o C is required. In this study, thermoplastic rubber adhesives with nanoclays were prepared, in order to evaluate its adhesion performance: peel, tack, shear and SAFT. Moreover, the flammability properties are also going to be studied. Firstly, masterbatches of nanoclays Cloisite® 20A and 25A (being 20A more organophilic) and hydrocarbon resin were prepared through melt intercalation process, using a twin-screw extruder. Analysis through X ray difraction and transmission electronic microscopy suggests the exfoliation of Cloisite® 20A in the resin and the intercalation of Cloisite® 25A. After that, the masterbatches were used in the hot melt adhesives preparation, giving the nanoclays concentration of 5 and 10 phr. This process was also made in the twin-screw extruder. Analysis through X ray difraction showed again the exfoliation of the nanoclays in the adhesive, however, transmission electronic microscopy suggests that the sample prepared with Cloisite® 20A and concentration of 10phr presented the higher level of exfoliation. Dynamic-mechanical analysis showed a glass transition temperature shift (tan d peak) for the adhesives prepared with Cloisite® 20A, suggesting the formation of nanocomposites. The storage modulus of these adhesives, in the range from 70 to 93oC, showed values lower than the reference and other adhesives, being the adhesive with 20A and 10 phr the lowest modulus and the adhesive with 20A and 5 phr the intermediate value for the modulus. The testing done with the adhesive tapes, showed more balanced properties for the adhesive prepared with Cloisite® 20A and 5 phr, suggesting an optimal value for the modulus. This adhesive kept peel and tack properties close to the reference and showed improvements in properties like: 70 and 93oC shear and SAFT. Flammability testing was not conclusive because all samples were considered flammable and lots of variability was oberved in the burning times obtained. / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ana Rita Morales / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:32:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_LucileneBetegade_D.pdf: 25147063 bytes, checksum: a98b5c9f475d3fb0e39af5793bb3acee (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Sete bentonitas foram avaliadas quanto ao potencial na obtenção de formas organofílicas, através da caracterização por difração de raios-X para avaliar os espaçamentos basais, pelo teste de inchamento, em água e em xileno, para avaliar o caráter a hidrofílico e organofóbico, por energia dispersiva de raios-X para identificar os elementos presentes, e da capacidade de troca de cátions pelo método de adsorção do azul de metileno. Somente uma não apresentou potencial para organofilização e foi descartada. As bentonitas que apresentaram potencial para serem organofilizadas, foram tratadas com um sal quaternário de amônio por troca de cátions em dispersão aquosa, metodologia convencionalmente usada, e intercalação em meio semi-sólido, como metodologia alternativa. Posteriormente, as bentonitas foram caracterizadas por difração de raios-X, para avaliar intercalação dos cátions orgânicos, pelo teste de inchamento, em água e em xileno, para avaliar o caráter organofílico e hidrofóbico adquirido, por energia dispersiva de raios-X para identificação dos elementos presentes. Adicionalmente, ambas bentonitas sódicas e organofilizadas, foram caracterizadas por análise termogravimétrica para avaliar a estabilidade térmica e o teor de cátions orgânicos incorporado, por microscopia eletrônica de varredura para avaliar a morfologia das partículas e por medida da área específica baseada na adsorção de nitrogênio. Todas as bentonitas adquiriram caráter organofílico. Foram preparados nanocompósitos com polipropileno e as bentonitas organofílicas obtidas. Após o processamento, foi feita uma caracterização por difração de raios-X e por microscopia eletrônica de transmissão para avaliar a dispersão das bentonitas organofílicas na matriz polimérica e o tipo de estrutura formada. Foram obtidos nanocompósitos com estruturas esfoliadas, parcialmente esfoliadas e intercaladas, e intercaladas. O estudo mostra uma grande potencialidade das bentonitas em estudo na obtenção de bentonitas organofílicas para nanocompósitos poliméricos, bem como a eficiência da metodologia de organofilização em meio semi-sólido. / Abstract: Seven bentonites were evaluated to verify the potential to obtain the organophilic clay. The characterization by X-ray diffraction to evaluate the basal spacings was made, as well as the characterization by swelling capacity test, in water and in xylene, to evaluate the hydrophilic and organophobic character, by X-ray dispersive energy to indentify the present elements, and by cations exchange capacity using the method of blue methylene adsorption. Only one bentonite didn't show potential to be organophilized and was rejected. The bentonites that showed potential to be organophilized, were treated with a quaternary ammonium salt by cation exchange in aqueous dispersion, the conventional methodology used, and by intercalation in semi-solid medium, as an alternative methodology. Subsequently, they were characterized by X-ray diffraction, to evaluate the intercalation of the organic cations, by the swelling capacity test, in water and in xylene, to evaluate the organophilic and hidrophobic acquired, by X-ray dispersive energy to identify the present elements. Furthermore, both sodium and organophilized bentonites were characterized by thermogravimetric analysis to evaluate the thermal stability and the tenor of organic cations incorporated, by scanning electronic microscopy to evaluate the morphology of the particles, and by measurement of specific area based on the adsorption of nitrogen. All bentonites acquired organophilic character. Nanocomposites with polypropylene as matrix and the organophilic bentonites obtained were prepared. After the processing, a characterization by X-ray diffraction and by transmission electronic microscopy to evaluate the dispersion of the organophilic bentonites in the polymeric matrix and the type of structure formed were made. Nanocomposites with exfoliated, or partially exfoliated and intercalated, and intercalated structures were obtained. The study shows a large potential of the bentonites in study in obtaining organophilic bentonites for polymeric nanocomposites, as well as the efficiency of the methodology of organophilization in semi-solid medium. / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T04:14:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Botan_Rodrigo_M.pdf: 3509847 bytes, checksum: 294d4147104e0905aa76be122e9494b4 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Ao longo da última década, nanocompósitos poliméricos vêm atraindo grande atenção da comunidade científica e industrial. Este fato se deve a notável melhora em inúmeras propriedades que estes novos materiais apresentam com uma pequena quantidade de nano-reforços. Algumas das propriedades melhoradas incluem resistência a permeação de gases e resistência a chama. Neste trabalho foram sintetizados dois tipos de hidróxido duplo lamelar (HDL), tratados com dodecil sulfato de sódio (DS), com o objetivo de incorporá-los ao estireno e sintetizar in situ nanocompósitos de Poliestireno - Hidróxido Duplo Lamelar - Dodecil Sulfato de Sódio (PS-HDL/DS). Os hidróxidos duplos lamelares tratados com dodecil sulfato de sódio (HDL/DS) foram sintetizados pelo método de co-precipitação e os nanocompósitos foram produzidos por polimerização em massa. Estes hidróxidos duplos lamelares tratados com dodecil sulfato de sódio foram caracterizados por teste de inchamento Foster, difração de raios-X (DRX) e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os nanocompósitos foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET), análise termogravimétrica (TGA) e teste de inflamabilidade. A partir dos resultados obtidos neste trabalho, verificou-se que os nanocompósitos sintetizados apresentaram uma ótima interação (esfoliação) polímero - hidróxido duplo lamelar. Dentre as propriedades dos dois novos nanocompósitos sintetizados, a resistência à chama (anti-chama), apresentou um ganho significativo quando comparada com o polímero puro, fato que possibilita uma vasta gama de aplicação destes novos materiais em diversos campos da engenharia / Abstract: Over the past decade, polymer nanocomposites have attracted considerable interests in both academia and industry. This fact has connection with notable improvement in several properties these new materials have demonstrated with a small amount of nano-reinforcements. Some superior properties of polymer nanocomposites include barrier resistance and flame retardancy. The aim of this work was to synthesize two kinds of layered double hydroxide (LDH) modified with sodium dodecyl sulfate (SDS). Both layered double hydroxides (LDHs) were incorporated into styrene by bulk free radical polymerization in order to produce the nanocomposites polystyrene - layered double hydroxide - sodium dodecyl sulfate (PS - LDH/SDS). The layered double hydroxides modified with sodium dodecyl sulfate (LDH/SDS) were prepared by co-precipitation method and the nanocomposites have been synthesized by bulk free radical polymerization. These layered double hydroxides modified with sodium dodecyl sulfate were characterized by Foster swelling, X - rays diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and the nanocomposites were characterized by X -rays diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetric analysis (TGA) and flammability test. These new materials formed in this work showed great interaction polymer -layered double hydroxide (exfoliation) as well as excellent improvements on their properties when compared with pure polymer. The property flame retardancy showed improvements in the two nanocomposites synthesized and in all ratios studied, this behavior induces application of these new materials in many fields of engineering / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:41:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lemes_AnaPaula_D.pdf: 6763336 bytes, checksum: afc8ad12883dd3f1af509e8d8d714b8e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Esse trabalho avaliou o efeito da adição de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTC) nas propriedades térmicas e mecânica, morfologia e hidrofobicidade do poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato), o PHBV. A adição de nanotubos de carbono poderia implicar em melhora das propriedades do PHBV, um poliéster natural que devido à sua biodegradabilidade e biocompatibilidade possui um grande potencial de aplicação. Assim, nanocompósitos de PHBV/NTC foram produzidos por mistura em solução, seguida de evaporação do solvente. Na produção dos PHBV/NTC, avaliou-se a utilização de banho de ultrassom, processador ultrassônico e a funcionalização dos NTC por reações de oxidação. Primeiramente, foi realizada a caracterização e a funcionalização dos NTC por dois métodos: oxidação com ácido nítrico (HNO3) e oxidação com peróxido de hidrogênio (H2O2), variando-se o tempo de reação. Após oxidação, os NTC foram abreviados como NTCOOH e caracterizados quanto à presença de grupos funcionais em sua superfície e danos causados em sua estrutura. Os NTCOOH obtidos na oxidação com HNO3 mostraram uma maior estabilidade térmica em comparação àqueles obtidos na oxidação com H2O2. A produção de carbono amorfo variou em função do tempo de oxidação para HNO3 e permaneceu constante para H2O2. Não foi verificada diferença significativa na quantificação de hidroxilas, carbonilas e carboxilas na superfície dos NTCOOH. A oxidação com HNO3 3 mol L por 12 horas mostrou-se mais apropriada para a produção dos nanocompósitos de PHBV/NTCOOH. Posteriormente, nanocompósitos de PHBV/NTC e PHBV/NTCOOH com 0,05 % (m/m) de NTC e de NTCOOH, respectivamente, foram produzidos utilizando banho de ultrassom. As análises de DSC mostraram que os NTC e NTCOOH agem como agentes nucleantes no processo de cristalização do PHBV e que o PHBV/NTC e PHBV/NTCOOH possuem o mesmo comportamento térmico. As micrografias de SEM mostraram uma boa adesão interfacial dos NTC e NTCOOH com a matriz de PHBV, e a formação de aglomerados menores no caso dos PHBV/NTCOOH, indicando que a oxidação dos NTC melhorou sua dispersão na matriz de PHBV. Finalmente, nanocompósitos de PHBV/NTC contendo 0,05, 0,50, 1,00, 1,50 e 2,00 % (m/m) de NTC e PHBV/NTCOOH 2,00 % (m/m) foram produzidos, utilizando processador ultrassônico para a dispersão dos NTC. Verificou-se que o efeito nucleante do NTC foi proporcional ao aumento de sua concentração nos PHBV/NTC e que o pequeno aumento de estabilidade térmica (~7 ºC) verificada não variou com a concentração de NTC. A utilização do processador ultrassônico melhorou acentuadamente a dispersão dos NTC nos nanocompósitos e a hidrofobicidade das superfícies dos PHBV/NTC aumentou em função da concentração de NTC. O nanocompósito de PHBV/NTC 1,50 % (m/m) apresentou os melhores resultados nos ensaios mecânicos de tração, com aumento de 48 % no módulo de elasticidade, 49 % na tensão na força máxima e menor perda de alongamento (37 %) em comparação ao PHBV puro. Essas melhorias não foram verificadas para o PHBV/NTC 2,00 % (m/m), mas foram verificadas para PHBV/NTCOOH 2,00 % (m/m), indicando que a oxidação dos NTC permitiu a obtenção de boas propriedades mecânicas para maiores concentrações de NTC. Um resultado muito importante desse trabalho foi a sua baixa adesão a coágulos sanguíneos (baixa Trombogenicidade) verificada para o PHBV/NTC, o que amplia a possibilidade de aplicação desses nanocompósitos na área médica / Abstract: This work has evaluated the effect of addition of multi walled carbon nanotubes (NTC) in the thermal and mechanical properties, morphology and hydrophobicity of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), the PHBV. The addition of carbon nanotubes could result in an improvement of PHBV properties, a natural polyester that due to its biodegradability and biocompatibility has an important application potential. Thus, nanocomposites of PHBV/NTC were produced by solution mixing, and then solvent casting. In the production of PHBV/NTC, we have evaluated the use of ultrasonic bath, ultrasonic processor and the functionalization of NTC by oxidation reactions, in the NTC dispersion in the PHBV matrix. First, we have performed the NTC characterization and functionalization by two methods: oxidation with nitric acid (HNO3) and oxidation with hydrogen peroxide (H2O2), at different reaction times. After oxidation, NTC (abbreviated as NTCOOH) were characterized for the presence of functional groups on their surface and the damage of their structure. The NTCOOH obtained from oxidation with HNO3 showed a higher thermal stability compared to those obtained in the H2O2 oxidation. The amorphous carbon production varied with the oxidation time to HNO3 and remained constant for H2O2. There was no significant difference in the quantification of hydroxyl, carbonyl and carboxyl groups on the surface of NTCOOH. The oxidation with HNO3 3 mol L for 12 hours was more suitable for the production of nanocomposites PHBV/NTCOOH. Subsequently, nanocompósitos of PHBV/NTC and PHBV/NTCOOH were produced using ultrasonic bath with 0.05 % (m/m) of NTC and NTCOOH, respectively. The DSC analysis showed that the NTC and NTCOOH act as nucleating agents and that the PHBV/NTC and PHBV/NTCOOH have the same thermal behavior. The SEM micrographs showed a good interfacial adhesion between the NTC and NTCOOH with PHBV matrix, and the formation of smaller agglomerates in the case of PHBV/NTCOOH indicated that oxidation of NTC improved their dispersion in the PHBV matrix. Finally, nanocomposites PHBV/NTC with 0.05, 0.50, 1.00, 1.50 and 2.00 % (m/m) of NTC and PHBV/NTCOOH with 2.00 % (w/w) were produced using ultrasonic processor for the NTC dispersion. It was found that the nucleating effect of NTC was proportional to increase of its concentration in the PHBV/NTC and the small increase observed in the thermal stability (~7°C) did not depended on the concentration of NTC. The use of ultrasonic processor greatly improved the dispersion of NTC in the nanocomposites and the hydrophobicity of the PHBV/NTC increases with increasing concentration of NTC. The nanocomposite of PHBV/NTC 1.50 % (w/w) showed the best results in tensile test, with 48 % increase in elastic modulus of, 49 % in maximum tensile strength and smaller decrease on elongation (37 %) compared to the pure PHBV. These improvements were not observed for PHBV/NTC 2.00 % (m/m) but were observed for PHBV/NTCOOH 2.00 % (m/m), indicating that oxidation of NTC allowed to obtain better mechanical properties for higher concentrations of NTC. A very important result in this work was the low adherence to blood clots (low thrombogenicity) verified for the PHBV/NTC 2.00 % (w/w), which extends the application of these nanocomposites in the medical field / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Ana Rita Morales / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_PauloHenriquedaSilvaLeite_M.pdf: 3567481 bytes, checksum: e65ba429faa53dd840da6f11f7155c0e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O trabalho descreve a obtenção de nanocompósitos de polietileno de baixa densidade, poliamida 6, polietileno enxertado com anidrido maleico e montmorilonita organofilicamente modificada com o objetivo de estudar o efeito de compatibilização da argila organofílica nas blendas de polietileno e poliamida. Os compostos foram preparados pelo método de intercalação do fundido em extrusora dupla-rosca e os corpos de prova, obtidos por injeção, foram caracterizados por análise térmica dinâmico-mecânica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão, calorimetria exploratória diferencial, análise termogravimétrica e teste mecânicos de resistência a tração e ao impacto. As análises térmicas revelaram uma ligeira queda da estabilidade térmica associada ao efeito de degradação do modificador encontrado na argila; o aparecimento de um novo pico de fusão nas curvas de DSC dos nanocompósitos foi associado à formação de uma nova fase cristalina na poliamida 6, causado pela presença da argila. As análises morfológicas revelaram uma adequada homogeneidade nos nanocompósitos e uma redução dos tamanhos dos domínios das duas fases da blenda, de forma que nenhum aglomerado foi observado, o que mostra que houve uma boa dispersão da argila na matriz. As análises estruturais confirmaram esta boa dispersão através da microscopia eletrônica de transmissão (MET) e da difração de raios-X (DRX), que revelaram que a argila teve suas camadas parcialmente intercaladas e/ou esfoliadas em todos os nanocompósitos estudados, e que esta estrutura encontrada proporcionou uma melhora significativa nas propriedades mecânicas dos compostos / Abstract: This work describes the behavior of nanocomposites of polyamide 6 (PA6), low density polyethylene (LDPE) and an organophilic montmorillonite. The compatibilization effect of the orgalophilic clay was studied with and without the presence of a maleic anhydride grafted polyethylene (PE-g-MA). The nanocomposites were prepared by melt intercalation on a twin screw extruder. The samples were prepared by injection molding, and characterized using scanning electron microscopy (SEM), wide-angle X-diffraction (WAXD), dynamic mechanical analysis (DMA), transmission electron microscopy (TEM) and differential scanning calorimeter (DSC). Mechanical properties as tensile strength and impact strength were also evaluated. The thermal analysis showed a slight decrease in thermal stability that was associated with the effect of degradation of the modifier of the clay; the emergence a new melting peak for the Polyamide 6 associated to a new crystalline phase due the clay nucleation effect. The morphologic analysis showed two phases for all systems but a reduction on the particle dimension due the presence of the clay, with low differences by the use of the compatibilizer. Structural analysis confirmed by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD), which had its clay layers extensive exfoliated, with some small degree of intercalation nanocomposites at all, and that this structure has provided a significant improvement in mechanical properties of compounds / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Fernando Galembeck / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T02:26:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Braganca_FabiodoCarmo_D.pdf: 5432342 bytes, checksum: bed10dd45e0418cfb0468e2a4a0df2ae (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho mostra a influência das interações eletrostáticas nas propriedades físicas e morfológicas de nanocompósitos poliméricos com argila preparados a partir de dispersões aquosas, e as características estruturais de laminados nanoestruturados autoadesivos preparados com borracha natural e argila. A preparação dos nanocompósitos envolveu a utilização de argilas produzidas através da troca do sódio por potássio, lítio e cálcio e a mistura destas com um látex estireno-acrílico sintetizado em laboratório. O tipo e o grau de hidratação dos cátions influenciaram de maneira significativa as propriedades mecânicas dos nanocompósitos. Mapas elementares baseados em espectroscopia por perda de energia de elétrons mostraram que os contra-íons estão presentes nas regiões onde se sobrepõem polímero e argila. Este resultado forneceu subsídios para a proposição de um modelo, onde os contra-íons atuam como uma ponte iônica entre as lâminas de argila e a matriz polimérica, ambas contendo excesso de cargas negativas. O modelo de adesão eletrostática mediada por contra-íons foi aplicado com sucesso na preparação de nanocompósitos com polietileno de baixa densidade e argila em meio aquoso. Os nanocompósitos preparados apresentaram aumento de aproximadamente 40% no módulo elástico frente ao polímero puro, quando 4% em massa de argila foi incorporado à matriz. Para a preparação dos laminados auto-adesivos, filmes nanocompósitos com propriedades mecânicas diferentes, em função da quantidade de argila incorporada à matriz, mas altamente compatíveis por possuírem a mesma matriz polimérica, foram unidos sem a utilização de adesivos ou tratamentos superficiais para aumentar a compatibilidade entre eles. Microtomografias de raios X, ensaios mecânicos e microscopia eletrônica de varredura acoplada a um feixe iônico focalizado (SEM/FIB) permitiram verificar que, sob estresse mecânico e de intumescimento, os filmes rompem no interior permanecendo a interface entre eles fortemente conectada / Abstract: This Thesis demonstrates the influence of electrostatic interactions on the physical and morphological properties of polymer clay nanocomposites prepared in aqueous medium and the characteristics of self-adhesive natural rubber/clay laminate nanocomposites. Na-montmorillonite (Na-MMT) and its ion-exchanged derivatives (K-, Li-, Ca- MMT) were used to make nanocomposites by mixing with a low-Tg styrene-acrylic latex; these materials were used to verify the effects of counterions on nanocomposite morphology and mechanical properties. The monovalent cation clays form exfoliated/intercalated nanocomposites with more than 10-fold increase in modulus, as compared to the pristine polymer, and ~ 200 % increase in tensile strength. Li-MMT nanocomposites mechanical properties are strongly dependent on the extent of drying, as expected considering that these ions are strongly hydrated. Analytical electron micrographs show that the counterions are always accumulated in the domains containing clay and polymer, both carrying excess negative charges. The electrostatic interaction model was applied to making low density polyethylene and clay nanocomposites, in aqueous medium. The nanocomposite elastic modulus increases about 40% as compared to the pure polymer, thus verifying again the model. This result was attained adding 4% of Na-MMT to the polymer matrix. The assemblage of the self-adhesive laminates was made by joining natural rubber/clay nanocomposite films with different mechanical properties without using any adhesive or surface treatment. The joined nanocomposite films showed different properties due to their different clay contents but they show high compatibility since both use the same rubber matrix. X-ray microtomography, mechanical tests and electron microscopy with a focused ion beam showed that, under mechanical and swelling stress, the laminates undergo bulk fracture while keeping the interfaces strongly connected / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências