Orientador: Fernando Galembeck / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T09:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LucimaraLopes_D.pdf: 8828120 bytes, checksum: 3631493bce3c7f33cbc0007290af3e16 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho, examinou-se o comportamento de dispersões aquosas de látex e seus nanocompósitos com argila, quando submetidos aos processos de moldagem por liofilização (freeze-casting) e eletrofiação (electrospinning). Os sólidos resultantes foram caracterizados principalmente por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Através do freeze-casting do látex poli(estireno-co-acrilato de butila-co-ácido acrílico (P(S-BA-AA)) foi obtido um monolito de baixa densidade com variadas morfologias de poros (colunares, alongados e lamelares) e predominância de poros com morfologia do tipo espinha de peixe, semelhantes a "shish-kebabs" encontrados em polímeros semicristalinos. A moldagem por liofilização de espumas líquidas de látex com e sem argila originou espumas sólidas que apresentaram hierarquia de poros, com poros menores orientados sobre cavidades maiores, derivadas de bolhas de ar. As diferentes morfologias obtidas são modeladas pelo gelo, cujo hábito cristalino experimenta diversas transições morfológicas durante o processo de congelamento, devido às instabilidades térmicas na interface sólido-líquido (S/L). A técnica de eletrofiação permitiu obter fibras de blendas poliméricas imiscíveis e fibras nanocompósitas a partir de uma dispersão aquosa de látex poli(estireno-acrilato de butila) (P(S-BA)) misturada com soluções aquosas de poli(óxido de etileno) (PEO) de diferentes massas molares e argila. As fibras poliméricas apresentaram morfologia coaxial, com o polímero hidrofílico alojado preferencialmente na região interna, quanto menor for sua massa molar. As técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR) e calorimetria diferencial de varredura (DSC) mostraram que o PEO é removido das fibras após o tratamento destas com água. Medidas de decaimento do potencial eletrostático de superfícies de polietileno de baixa densidade (PEBD), submetidas a tratamento corona, mostraram que a deposição das nanofibras de látex e PEO aceleraram a dissipação da carga elétrica da superfície deste dielétrico. Ensaios de adsorção mostraram que os nanocompósitos obtidos por ambas as técnicas são interessantes adsorventes do corante azul de metileno (AM), com eficiência de remoção comparável à da dispersão aquosa de argila / Abstract: In this work, we examined the behavior of latex aqueous dispersions and their nanocomposites with clay, when subjected to two polymer processing techniques: freeze-casting and electrospinning. The resulting solids were examined mainly by using scanning electron microscopy (SEM). By freeze-casting poly(styrene-co-butyl acrylate-co-acrylic acid) (P(S-BA-AA)) latex aqueous dispersion, a low density monolith was obtained with pores of varying morphologies (columnar, elongated and lamellar) and predominance of fishbone morphology resembling "shish-kebabs" found in semi-crystalline polymers. The freeze-casting of liquid latex foams with and without clay originated solid foams which contain small pores distributed along larger cavities derived from air bubbles. The different morphologies obtained was template by the frozen liquid precursor, which experiences several morphological transitions during the freezing process, due to thermal instabilities in the solid-liquid (S/L) interface. The electrospinning process afforded to obtain polymeric and composite nanofibers using poly (styrene-butyl acrylate) (P-S-BA) aqueous latex blended with poly(ethylene oxide) (PEO) solutions with different molecular weights and clay. Fibers show coaxial morphology, in which hydrophilic polymer and clay are in the inner of the fibers and latex is localized in the shell, as the molar mass of PEO decreases. Infrared (IR) and differential scanning calorimetry (DSC) techniques have shown that PEO is removed from fibers after water treatment. Measurements of the electrostatic potential decay on low-density polyethylene (LDPE) surfaces, charged with corona, showed faster electrostatic potential dissipation when polymeric nanofibers are deposited on LDPE. Sorbent tests of methylene blue (MB) dye revealed that nanocomposites prepared by both techniques show interesting dye sorbent properties, presenting same efficiency as the aqueous clay dispersion / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

Orientadores: Liliane Maria Ferrareso Lona, Paula Forte de Magalhães Pinheiro Bonassi Machado / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T16:56:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_SamaraBoaventurade_M.pdf: 2271450 bytes, checksum: 53f3a25eef4f92dd7e80b68fe8945abd (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O interesse pelos nanocompósitos de matriz polimérica tem crescido acentuadamente nos últimos anos, pois estes materiais apresentam melhores propriedades mecânicas, térmicas, entre outras, quando comparados aos materiais convencionais. Entre os diferentes tipos de nanocompósitos de matriz polimérica, aqueles reforçados com compostos lamelares têm sido amplamente estudados. Os hidroxissais lamelares (HSLs) são exemplos de compostos lamelares e o estudo sobre estes materiais é um assunto novo. Trabalhos na literatura que envolvem os HSLs são relativamente escassos e a maioria está relacionada à sua síntese e caracterização estrutural. Neste trabalho foram sintetizados nanocompósitos de poliestireno utilizando hidroxissais lamelares como agente de reforço. Os nanocompósitos foram produzidos via polimerização in situ utilizando a polimerização em massa e diferentes frações mássicas de HSL. Foram produzidos HSLs intercalados com o ânion dodecilsulfato e o ânion laurato. O polímero puro foi caracterizado pelas análises de cromatografia de permeação em gel, análise gravimétrica, difração de raios-x, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria e teste de inflamabilidade. Os hidroxissais lamelares foram caracterizados pelas técnicas de inchamento de Foster, difração de raios-x e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier. Os nanocompósitos poliméricos sintetizados foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios-x, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria e teste de inflamabilidade. Foi escolhido um dos nanocompósitos sintetizados e foi realizada análise gravimétrica para avaliar a influência do HSL na conversão do polímero. Dentre as propriedades do material, os resultados obtidos mostram que os nanocompósitos sintetizados tendem a apresentar melhoras na inflamabilidade quando comparados ao polímero puro e, também apresentam temperatura final de degradação superior ao do poliestireno, além de não influenciarem significativamente na temperatura de transição vítrea do polímero / Abstract: Interest in the nanocomposite polymeric matrix has grown dramatically in recent years because these materials exhibit better mechanical and thermal properties, among others, when compared to conventional materials. Among the different types of nanocomposite polymeric matrix, those reinforced with layered compounds has been widely studied. The layered hydroxides salts (LHSs) are examples of layered compounds and the study of layered hydroxides salts is a new subject. Studies in the literature involving the LHSs are relatively scarce and most of them are related to their synthesis and structural characterization. In this work nanocomposites of polystyrene using layered hydroxides salts as a reinforcing agent were synthesized. The nanocomposites were produced via in situ bulk polymerization. Polymer nanocomposites were synthesized with different mass fractions of LHS. LHSs intercalated with dodecyl sulfate anion and laurate anion was produced. The pure polymer was characterized by analysis of gel permeation chromatography, gravimetric analysis, x-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, and thermogravimetric and flammability test. The layered hydroxides salts were characterized by swelling of Foster techniques, x-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy. The synthesized polymer nanocomposites were characterized by x-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, and thermogravimetric and flammability test. One of the synthesized nanocomposites was chosen and gravimetric analysis was performed to assess the influence of LHS on the conversion of the polymer. Among the material properties, the results obtained show that the nanocompósito synthesized tend to have improved flammability compared to the pure polymer, and also present final temperature higher than the degradation of polystyrene, and do not significantly influence the glass transition temperature of the polymer / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Marcos Akira d'Ávila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:23:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguezPerea_GeraldineNancy_M.pdf: 1196408 bytes, checksum: 1a7f7c5e1320ddfd713867dbc7a1d5b6 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho consiste na obtenção pelo método de eletrofiação, de microfibras poliméricas e microfibras reforçadas com nanopartículas de hidroxiapatita. Este método foi utilizado, pois propicia a produção de membranas microporosas que possuem um grande potencial de aplicação na área de engenharia tecidual, especificamente em aplicações para regeneração óssea. Este trabalho teve como objetivo principal produzir fibras poliméricas com a intenção de comparar suas características com o nanocompósito de fibras poliméricas e nanopartículas de hidroxiapatita como reforço. Trabalhou-se com o poli(L-ácido lático) (PLLA) e nanopartículas de hidroxiapatita (HA) produzidas pelo processo sol-gel. As fibras e os nanocompósitos foram caracterizados pelos seguintes métodos: microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). As fibras obtidas apresentaram diâmetros na faixa de 1 a 10 micrômetros. O objetivo de produzir membranas a partir de soluções de PLLA e nanocompósito PLLA/HA por eletrofiação foi atingido / Abstract: This work consists in obtaining polymeric microfibers and microfibers reinforced with nanoparticles of hydroxyapatite by the method of electrospinning. This method was used because it allows the production of microporous membranes that have great potential like application in tissue engineering, specifically in applications for bone regeneration. This work aimed to produce polymer fibers with the intention to compare their characteristics with the nanocomposite fibers with hydroxyapatite nanoparticles as reinforcement. The polymer used was poly (L-lactic acid) (PLLA) and nanoparticles of hydroxyapatite (HA) produced by the sol-gel process. The fibers and nanocomposites were characterized by the following methods: scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), spectroscopy in the region of Fourier transform infrared (FTIR). The fibers obtained presented diameters in the range 1 to 10 micrometers. The goal of producing membranes from solutions of PLLA and nanocomposite PLLA / HA by electrospinning was reached / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T09:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RodrigoDuarte_M.pdf: 10171342 bytes, checksum: d8c5c116297d9e1edee32a935dfb816c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi sintetizar nanocompósitos poliméricos (NCPs) contendo Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) por meio da técnica de polimerização em miniemulsão. O copolímero poli(acrilato de n-butila-co-metacrilato de metila) P(BA-co- MMA) foi escolhido como matriz dos NCPs devido à sua importância comercial na formulação de adesivos sensíveis à pressão (PSA). Os HDLs organicamente modificados disponíveis comercialmente Perkalite F100S, Perkalite A100 e Perkalite AF50 foram usados como agentes de reforço dos nanocompósitos. A metodologia utilizada foi semelhante a metodologia utilizada para produção de NCPs contendo argilas catiônicas pela polimerização em miniemulsão, na qual a carga mineral é adicionada à fase orgânica antes da produção das miniemulsões. Os látices obtidos foram caracterizados por: Difração de Raios-X (DRX), Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TG) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) / Abstract: The aim of this work was the synthesis of polymeric nanocomposites (PNCs) filled with Layered Double Hydroxides (LDHs) through miniemulsion polymerization. The copolymer poli(n-butyl acrylate-co-methyl methacrylate) P(BA-co-MMA) was chosen to form the matrix because it is a commercially important component in the formulation of pressure sensitive adhesives (PSA). The commercial available organically modified LDHs Perkalite F100S, Perkalite A100 and Perkalite AF50 were used as fillers. The methodology used was similar to the one used to produce PNCs filled with cationic clays through miniemulsion polymerization, where the inorganic charge is added to the organic phase before the preparation of the miniemulsion. The latexes prepared were characterized by: X-Ray Diffraction (XDR), Dynamic Light Scattering (DLS), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TG) and Transmission Electron Microscopy (TEM) / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T15:02:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MacedoNeto_JoseCostade_D.pdf: 15337503 bytes, checksum: 2d35593a90de41c2e7333e60488e1bf0 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Materiais nanocompósitos poliméricos utilizando argilas naturais como reforço tem sido bastante estudados por apresentar propriedades melhoradas em relação ao polímero sem reforço. Este trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar materiais nanocompósitos polimérico com matriz de poliestireno por meio da polimerização in situ em emulsão utilizando com nanopartícula a caulinita amazônica. Os resultados obtidos mostraram que a caulinita utilizada como reforço neste trabalho apresentou alta razão de aspecto, foi possível ser intercalada por moléculas orgânicas de dimetilsulfóxido (DMSO) e acetato de potássio (AcK). Nesta tese foram produzidos nanocompósitos com 1, 3 e 5% de caulinita modificada com DMSO e outros com 1, 3 e 5% de argila modificada com AcK. A estabilidade do látex produzido pela polimerização foi medida por dynamic light scattering (DLS). O látex com 3% de argila modificada com DMSO apresentou melhor estabilidade em relação ao com 1% de argila e ao do poliestireno puro. As análises por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (HRSEM) revelaram que a utilização das quantidades 1 e 3% de argila modificada com DMSO são as ideais para a obtenção de nanocompósitos. A análise termogravimétrica (TGA) dos nanocompósitos com 1 e 3% apresentou melhores propriedades térmicas em relação ao polímero sem reforço. A análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC) mostrou que a adição de 1 e 3% de argila não alterou a temperatura de transição vítrea em relação ao polímero sem reforço. A análise térmica dinâmico-mecânica (TDMA) mostrou que o módulo de armazenamento (E') foi maior para o poliestireno puro em relação aos nanocompósitos com 1 e 3% de argila durante o aquecimento. A TDMA também mostrou que a adição de 1 e 3% de argila não influenciou a temperatura de transição vítrea (Tg). O ensaio de inflamabilidade horizontal mostrou que a taxa de queima foi menor para o nanocompósito com 3% de argila em relação ao PS e 1%. Sendo assim, foi possível produzir nanocompósitos com a caulinita. O látex obtido com 3% de argila foi o mais estável. Os nanocompósitos com quantidades de1 e 3% de argila obtiveram melhores propriedades térmicas em relação ao poliestireno sem argila. O PS puro apresentou maior E' as quantidades de 1 e 3% de argila não influenciou a Tg. O nanocompósito com 3% de argila obteve menor taxa de queima / Abstract: Polymer nanocomposites materials using natural clays as reinforcement has been extensively studied by presenting improved properties compared to unreinforced polymer. The goal of This work is to produce and characterize a polymer nanocomposites materials with matrix od polystyrene and nanoparticle by kaolinite through in situ emulsion polymerization. The kaolinite used as reinforcement in this study had a high aspect ratio, could be intercalated by organic molecules of dimethylsulfoxide (DMSO) and potassium acetate (ACK). In this thesis were produced nanocomposites with 1, 3 and 5% kaolinite modified with DMSO and others with 1, 3 and 5% clay modified with AcK. The stability of the latex produced by polymerization was measured by dynamic light scattering (DLS). Latex with 3% clay modified with DMSO showed better stability compared with the 1% clay and the pure polystyrene. Analyses by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy, high resolution (HRSEM) revealed that use of the quantities 1 and 3% clay modified with DMSO are ideal for obtaining nanocomposites. The thermogravimetric analysis (TGA) of the nanocomposites with 1 and 3% showed better thermal properties compared to unreinforced polymer. Analysis by differential scanning calorimetry (DSC) showed that the addition of 1 and 3% clay did not change the glass transition temperature compared to the unreinforced polymer. The dynamic mechanical thermal analysis (TDMA) showed that the storage modulus (E') was higher for the pure polystyrene compared to nanocomposites with 1 and 3% clay during heating. TDMA also showed that the addition of 1 and 3% clay did not influence the glass transition temperature (Tg). The horizontal flammability test showed that the burn rate was lower for the nanocomposite with 3% clay compared to PS and 1%. Therefore, it was possible to produce nanocomposites with kaolinite. The latex obtained with 3% clay was the most stable. Nanocomposites with quantities of 1 and 3% clay had better thermal properties compared to polystyrene clay. The pure PS had a higher E' quantities of 1 and 3% clay did not affect the Tg. The nanocomposite with 3% clay had lower burn rate / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Maria Carolina Burgos Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:40:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pattaro_AnaFlavia_M.pdf: 11480434 bytes, checksum: e73b5f91ac734cab17a6d1dd1e142174 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este projeto envolve o estudo e desenvolvimento de materiais compósitos (polímero/carga) nanoestruturados (nanocompósitos), produzidos em uma unidade experimental de polimerização, destinada ao desenvolvimento de Nylon -6 (Poliamida-6 ou PA-6) para novas aplicações como plástico de engenharia. O estudo envolve o processo de polimerização de PA-6 e nanocompósitos de PA-6/argila organofílica a partir do monômero 'ÉPSILON '-Caprolactama, como também a produção das argilas organofílicas. A mistura é feita em um reator de bancada em batelada no qual argilas bentoníticas sódica e organofilizada são adicionadas à massa reacional (matriz polimérica) durante o processo de polimerização. Os estudos para o desenvolvimento de PA-6 e de seus nanocompósitos com diferentes características pretendem correlacionar os parâmetros reacionais e operacionais às propriedades finais do polímero obtido. Para isto, estudos de simulação do processo de polimerização foram desenvolvidos, juntamente com análises experimentais do produto. Dessa forma, a PA-6 e os nanocompósitos produzidos por meio do processo de polimerização in situ foram avaliados levando em consideração a eficiência da incorporação ou grau de esfoliação da argila no polímero, a massa molecular dos polímeros/nanocompósitos obtidos e suas características térmicas, determinadas por análises de DSC e TGA. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a polimerização in situ de nanocompósitos de PA-6/Argila Organofílica, utilizando o processo de polimerização hidrolítica da PA-6, é um processo viável de produção de nanocompósitos, uma vez que foi observada, através da técnica de DRX, uma possível formação de nanocompósitos esfoliados e/ou intercalados. Além disso, as simulações do processo de polimerização da PA-6, com ou sem a adição de argilas, apresentaram boa concordância com os valores obtidos experimentalmente / Abstract: This project involves the study and development of composite materials (polymer / filler) nanostructured (nanocomposites), produced in an experimental polymerization unit, for the development of Nylon-6 (Polyamide-6 or PA-6) for new applications such as engineering plastics. The study involves the PA-6 and PA-6/organoclay nanocomposites polymerization process using 'ÉPSILON '-caprolactam monomer, as well as the production of organoclays. The blend is done in a batch reactor in which organophilizated and sodic bentonite are added to the reaction mass (polymeric matrix) during the polymerization process. The studies on the development of PA-6 and its nanocomposites with different characteristics intend to correlate the reaction and operational parameters to the final properties of the obtained polymer. Thus, simulation studies of the polymerization process were developed, along with experimental analysis of the product. In this sense, PA-6 and nanocomposites produced by the in situ polymerization process were evaluated taking into account the incorporation efficiency or the exfoliation rate of the clay in the polymer, the molecular weight of polymers / nanocomposites obtained and their thermal characteristics, determined by DSC and TGA analysis. Based on these results, the conclusion is that the in situ polymerization of PA-6 and PA-6/organoclay nanocomposites using the PA-6 hidrolitic polymerization process, is a viable process for the production of nano-composites, since it was observed through the DRX technique a possible formation of exfoliated and/or intercalary nanocomposites. In addition, the PA-6 polymerization process simulations, with or without the addition of clays, presented a good fit with the experimental values / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Júlio Roberto Bartoli, Marcos Akira D'Ávila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T09:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galvan_Danieli_M.pdf: 5419216 bytes, checksum: 3bbb69d4a9a4e73278d7ed9781b01c43 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho estudou a preparação e caracterização de híbridos de polímero-argila, tendo a poli(acrilonitrila-butadieno-estireno) (ABS) como matriz polimérica e duas argilas montmorilonitas organofílicas (MMTO) distintas e sua mistura binária 1:1 como fases dispersas. O objetivo foi avaliar os efeitos das variáveis: tipo de argila e processo nas propriedades físicas dos híbridos de ABS/MMTO. A seleção das argilas MMTO comerciais (Cloisite 30B e Cloisite 20A) baseou-se nas possíveis afinidades químicas de cada uma delas com as distintas fases do terpolímero ABS. Na preparação dos híbridos através do processo de intercalação no estado fundido, em extrusora com rosca-dupla co-rotacional, foi investigado o efeito do torque da rosca (ou tempo de residência na extrusora), na dispersão das argilas na matriz ABS. Os compostos obtidos foram caracterizados através de análises de difração de raios-X, termogravimetria, ensaios de tração uniaxial e resistência ao impacto, flamabilidade e análises reológicas do fundido em regime permanente e oscilatório em altas e baixas taxas de cisalhamento. A difração de raios-X indicou que os híbridos obtidos apresentavam estruturas intercaladas, que proporcionaram aumento nos módulos de elasticidade por tração e por cisalhamento (armazenamento e perda). As análises reológicas dos híbridos ABS mostram o surgimento de um caráter pseudo-sólido, em especial para os híbridos contendo a MMTO com maior afinidade química (Cloisite 30B) à fase SAN do terpolímero. Este comportamento indicaria uma provável dispersão em escala nanométrica da Cloisite 30B nos híbridos ABS, seja como único componente na fase dispersa ou na sua mistura binária com a Cloisite 20A. Este resultado caracterizaria os materiais obtidos como nanocompósitos. Melhorias significativas nas propriedades mecânicas de tração também foram verificadas nos híbridos a base de Cloisite 30B. Já os ensaios de rigidez ao impacto e as análises de estabilidade térmica não apresentaram resultados satisfatórios. Entretanto a adição de MMTO eliminou o gotejamento de material incandescente apresentado pelo ABS durante a queima (norma UL 94 HB). A utilização de um menor torque na rosca, ou seja, maior tempo de residência dos híbridos na extrusora, parece favorecer a dispersão/intercalação das argilas na matriz de ABS. Entretanto, o efeito deste fator foi confundido com variações na concentração nominal de argila / Abstract: This work studied the preparation and characterization of hybrids of polymer-clay, where the polymeric matrix was the poly(acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS) and two different organically modified montmorillonite (OMMT) and their mixture (1:1) were used as dispersed phase. The aim was evaluate the effect of kind of clay and process parameters on physical properties of ABS/OMMT hybrids. Two grades of commercial OMMT organoclay (Cloisite 20A and Cloisite 30B) were investigated, with distinct chemical affinities according to terpolymer phases, and a binary mixture of these clays. The hybrids were prepared by melt intercalation process, on a co-rotating twin-screw extruder, the effect of screw torque (or residence time on extruder) on clay dispersion in the polymeric matrix was investigated. The hybrids were characterized by analysis of X-ray diffraction, thermogravimetry, mechanical properties (uniaxial tensile and impact strength), flammability, and rheological analysis in steady and oscillatory states, at high and low shear rates. The X-ray diffractions indicated that the ABS hybrids present an intercalated structure, which improved the tensile elastic modulus and shear modulus (storage and loss). The rheological analysis of ABS hybrids shows the emergence of a pseudo-solid character, especially to the hybrids containing the OMMT with higher chemical affinity (Cloisite 30B) to SAN phase of the terpolymer. This behavior would indicate a probable nanometric scale dispersion of the Cloisite 30B on the hybrids of ABS, even in the single form or in a binary mixture, likely characterizing them as nanocomposites. Significant improvements in the tensile mechanical properties were also verified on the hybrids based on Cloisite 30B. Nevertheless the impact strength and thermal stability analysis did not show satisfactory results. The flammability test (UL 94 HB standard) of ABS hybrids showed a non-dripping effect of incandescent material during burning. The use of a lower screw torque, higher residence time of the hybrids on extruder, seems to favor clay dispersion/intercalation on the ABS matrix, however, the effect of this factor was confounded with some variations in the organoclay nominal content / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Carmen Gilda Barroso Tavares Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T18:23:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_SabinadaMemoriaCardosode_D.pdf: 7127568 bytes, checksum: 0ebd83d085ffff7fe81cf8749ab309fb (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A coesão de um grupo de profissionais de diversas áreas onde haverá troca de informações para a concretização de um biomaterial é fator decisivo para reunir todos os requisitos necessários de caracterizações físicas, químicas e biológicas e assim garantir biocompatibilidade e biofuncionalidade, associadas à interação entre o tecido vivo e o biomaterial. Scaffold biodegradável que combina a bioatividade de hidroxiapatita (HA) e a degradabilidade ajustável de matriz de poliuretano (PU) obtido a partir do PVAl foi desenvolvido nesta pesquisa e submetido à caracterizações morfológicas, mecânicas e biológicas. Este novo tipo de scaffold não é tóxico, apresenta interconexão de poros e microporos nas paredes dos poros, boa resistência mecânica e boa ativação de crescimento celular, propriedades que satisfazem as exigências do uso clínico. As análises através de microscopia eletrônica de varredura mostram além da conexão de poros as nanopartículas de hidroxiapatita distribuídas de maneira uniforme na matriz do bionanocompósito. Os valores médios de resistêcia à compressão da matriz e do bionanocompósito foram próximos de 60 MPa tanto para PVAl-PU como para PVAl-PU/HA com 25% de HA, e 105 MPa PVAl-PU/HA com 33% de HA. Após 24 horas de implante o biomaterial PVAl-PU/HA já apresentou em observação por MEV, detalhe de células aderidas, sugestivas provavelmente de células de fibroblasto, espraiamento com formação de uma camada celular compacta e homogênea e após 14 dias do implante foi observada a interação do biomaterial com as camadas do tecido subcutâneo e a invasão do crescimento celular pelos poros interconectados do scaffold. Portanto o scaffold desenvolvido neste trabalho é indicado com expectativas promissoras para implantes ósseos / Abstract: The cohesion of a group of professionals from many areas, exchanging information to concretize a bio material, is a crucial factor to gather all of the requirements of physical, chemical, and biological characterization and therefore ensure biocompatibility and bio functionality, associated to the interaction of the living tissue and the biomaterial. In this research it was developed and subjected to morphological, mechanical and biological characterization, a biodegradable scaffold that combines the bioactivity of hydroxyapatite (HA) and the adjustable degradability of polyurethane matrix (PU) obtained from the PVA1. This new kind of Scaffold is non toxic, has interconnected pores and micropores at the pore's wall, great mechanical resistance and great cellular growing activation. These properties meet the clinical use requirements. The scanning electronic microscopy analysis shows, beside the pore connection, the hydroxyapatite microparticles arranged evenly in the bionanocomposite. The medium values of compression resistance of the matrix and of the bionanocomposite were close to 60 MPa for PVA1-PU well as PVA1-PU/HA with 25% of HA, and 105 MPa PVA1-PUH/HA with 33% of HA. After 24 hours of insertion, the biomaterial PVA1-PU/HA presented as seen in MEV observation, adherent cells, probably coming from fibroblast cells, spreading with a cellular compact and homogeneous layer and, after 14 days of the insertion, it was observed the biomaterial interaction with the layers of the subcutaneous tissue and the invasion of the cellular growing through the scaffold's interconnected pores. Therefore, the osseous scaffold is indicated with promissing expectations to implants / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

Orientadores: Julio Roberto Bartoli, Humberto Gracher Riella / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:19:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mazzucco_MateusDeLorenziCancelier_M.pdf: 25131087 bytes, checksum: 9d983cb4726735834e67d038fd3a6235 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a relação entre estrutura e propriedades de híbridos de montmorilonitas organicamente modificadas (MMTO) e terpolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), compatibilizados com o copolímero de estirenoetileno- butadieno-estireno (SEBS) ou de estireno-butadieno-estireno (SBS) preparados via intercalação no estado fundido em extrusora de rosca-dupla. Quatro formulações de híbridos foram propostas segundo um planejamento fatorial de experimentos 22 para estudar o efeito dos fatores compatibilizante (SEBS e SBS) e composição da MMTO (Cloisite 30B e mistura Cloisite 30B+Cloisite 20A (1:1)). A mistura binária de argilas foi proposta para verificar a viabilidade em balancear o caráter hidrofílico e hidrofóbico dos surfactantes destes dois tipos de argilas. As etapas de processamento foram: 1) Preparação de quatro concentrados na proporção mássica de 49,5: 40: 10: 0,5 de ABS/argila/compatibilizante/antioxidante em misturador interno; 2) Diluição para 4% em massa de MMTO; 3) extrusão do composto; 4) Granulação em moinho e moldagem por injeção dos corpos de prova. O efeito destes fatores e suas interações foram avaliados através de análises de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), termogravimetria (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC), ensaios de tração uniaxial, resistência ao impacto, flamabilidade e análises reológicas do fundido em regime permanente e oscilatório em altas e baixas taxas de cisalhamento. As análises de DRX e de MET indicaram que os híbridos apresentaram estruturas intercaladas (ABS/20A30B/SEBS) e parcialmente esfoliadas (ABS/30B/SBS), essencialmente na fase SAN dos híbridos. As análises por MEV mostraram morfologias distintas da superfície de fratura na tração para os híbridos com SBS e SEBS sendo o SEBS caracterizado por uma fratura dúctil. As análises reológicas dos híbridos mostraram o surgimento de um caráter pseudo-sólido, com aumento significativo nos módulos de armazenamento e na viscosidade complexa, em especial para os híbridos com SBS. Este comportamento revela uma provável dispersão em escala nanométrica das argilas nos híbridos ABS, seja na forma simples ou mistura binária de MMTO. A resistência ao impacto, de todos os híbridos, foi significativamente reduzida devido às micro ou nano partículas de argila que podem atuar como defeitos aumentando aconcentração das tensões localizadas. Melhorias significativas nas propriedades mecânicas de tração quanto ao módulo de elasticidade foram verificadas nos híbridos com SBS em relação ao ABS de referência, por sua vez os híbridos com SEBS mostraram um expressivo comportamento dúctil. No ensaio de flamabilidade na horizontal (norma UL 94 HB) verificou-se uma supressão do gotejamento de material incandescente durante a queima dos híbridos contendo SBS, gotejamento observado nos híbridos com SEBS e no ABS de referência, este comportamento favorável é provavelmente devido à viscosidade do híbrido fundido SBS ser o dobro do SEBS. O estudo da cinética de degradação termo-oxidativa dos híbridos mostrou que a energia de ativação dos híbridos compatibilizados com SEBS é significativamente maior do que os híbridos com SBS, provavelmente devido à hidrogenação do butadieno no SEBS que melhora a sua estabilidade térmica. O grau de dispersão obtido pelas argilas permite designar estes híbridos como nanocompósitos de ABS / Abstract: The present work, shows a study about the relationship between structure and properties of hybrids of organically modified montmorillonites (MMTO) and terpolymer of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), compatibilized with styrene-ethylene-butadienestyrene (SEBS) or styrene-butadiene-styrene (SBS) prepared by melt blending process. Four formulations of hybrids were proposed in a 22 factorial design of experiments to study the effect of factors compatibilizer (SEBS and SBS) and composition of OMMT (Cloisite 30B and Cloisite 30B + Cloisite 20A mixture (1:1)). The binary mixture of clay was proposed to verify the feasibility of balancing the hydrophobic and hydrophilic character of surfactants these two types of clays. The processing steps were: 1) Preparation of four masterbatches in mass ratio of 49,5: 40: 10:0,5 of ABS/clay/compatibilizer/antioxidant in an internal mixer; 2) Dilution to 4% by weight of OMMT; 3) Extrusion of the compound; 4) Granulation in mill and injection molding of test specimens. The effect of these factors and their interactions were evaluated through analysis of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetry (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), uniaxial tensile tests, impact strength, flammability and rheological analysis at high and low shear rates. The analyses of XRD and TEM showed that hybrids had structures intercaled (ABS/20A30B/SEBS) and partially exfoliated (ABS/30B/SBS) essentially in the SAN phase of the hybrids. The analyses by SEM showed different morphologies of the fracture surface in tensile for hybrids with SBS and SEBS, being the SEBS characterized by a ductile fracture. The analyses rheological of hybrids showed the appearance of a pseudo-solid behavior, with a significant increase in storage modulus and complex viscosity, in particular for hybrids with SBS. This behavior reveals a probable dispersion in nano scale of clays in hybrids ABS, either as single or binary mixture of MMTO. The impact strength of all hybrids were significantly reduced due to micro or nano clay particles that can act as defects increasing the concentration of localized stresses. The mechanical properties showed positive results of tensile as so elastic modulus observed in hybrids with SBS in relation to pristine ABS, while hybrids with SEBS showed a significant ductile behavior. In horizontal flammability test (UL 94 HB) verified a suppression of dripping of incandescent material during the burning of hybrids containing SBS, drip observed in hybrids with SEBS and pristine ABS reference, this behavior is probably due to the viscosity of hybrid melted SBS be the double of SEBS. The study of the kinetics of thermo-oxidative degradation of hybrids showed that the activation energy of the hybrid compatibilized with SEBS is significantly greater than the hybrids with SBS, probably due to hydrogenation of the butadiene on SEBS which improves their thermal stability. The degree of dispersion obtained by clays allows to designate these hybrids how nanocomposites ABS / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-16T14:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340536.pdf: 3036922 bytes, checksum: 8cbfa1657eb6dfe98cfa4f8af2a8970b (MD5) Previous issue date: 2016 / O objetivo desse trabalho foi desenvolver nanopartículas de zeína carregadas com os óleos essenciais de orégano e tomilho e seus respectivos componentes majoritários timol e carvacrol, e suas aplicações em filmes. As nanopartículas estudadas revelaram estabilidade no armazenamento, (4 ºC e 20 ºC) durante 90 dias quanto à atividade antioxidante, eficiência de encapsulação, índice de polidispersão e potencial zeta; atividade antimicrobiana frente às bactérias Listeria monocytogenes ATCC 7644, Staphylococcus aureus ATCC 2593, Escherichia coli ATCC 25922 e Salmonella enterica subsp.enterica serovar. Typhimurium e liberação controlada ao longo do tempo. As nanopartículas carregadas apresentaram características distintas aos óleos essenciais e aos compostos puros não encapsulados, sendo comprovada pelas técnicas estudadas. Com intuito de desenvolver um filme nanocompósito com propriedades bioativas, dispersões de nanopartículas de zeína carregadas com timol e carvacrol foram incorporadas nas concentrações de 30, 50 e 70 % (v/v) na solução filmogênica de poli (óxido de etileno) (PEO) a 3 % (m/v), A interação entre as nanopartículas e o PEO foi confirmada pelas técnicas de Calorimetria Exploratórial Diferencial, Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier e Microscopia Eletrônica de Varredura. Análises reológicas das soluções fimogênicas indicaram um aumento do índice de consistência com comportamento não-newtoniano com o incremento das concentrações de nanopartículas. Com a incorporação das nanopartículas foram observadas melhorias nas propriedades térmicas e manutenção da plasticidade dos filmes, acréscimo na atividade antioxidante, aumento da hidrofobicidade, manutenção da luminosidade dos filmes de PEO e aumento da coloração e opacidade dos filmes.<br> / Abstract : The aim of this study was to develop and apply in films zein nanoparticles loaded with the essential oils of oregano and thyme and their majority components thymol and carvacrol. The studied nanoparticles showed storage stability (4 and 20 ° C) for 90 days of the antioxidant activity, encapsulation efficiency, polydispersity index and zeta potential; antimicrobial activity against bacterias Listeria monocytogenes ATCC 7644, Staphylococcus aureus ATCC 2593, Escherichia coli ATCC 25922 e Salmonella enterica subsp.enterica serovar. Typhimurium, and controlled release over time. The loaded nanoparticles showed distinct characteristics in relation to the essential oils and pure compounds not encapsulated, as proved by the studied techniques. In order to develop a nanocomposite film with bioactive properties, dispersions of zein nanoparticles loaded with thymol and carvacrol were incorporated at concentrations of 30, 50 and 70% (v / v) of the filmogenic solution of poly (ethylene oxide) (PEO) 3% (m / v). The interaction between the nanoparticles and PEO was confirmed by the techniques Calorimetry Exploratórial Differential, Infrared Spectroscopy with Fourier Transform and Scanning Electron Microscopy. The Rheological Analysis of the filmogenic solutions indicated an increase in the consistency index with non-Newtonian behavior while increasing concentrations of nanoparticles. By the nanoparticles incorporation, improvements were observed in the thermal properties and maintenance of the plasticity of the film, increasing in the antioxidant activity, increased hydrophobicity, luminosity maintenance of PEO films and increased color and opacity of the films.