Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-02-11T16:07:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertaçãofinal(Joana)_5.pdf: 7563721 bytes, checksum: 6eb58f6fc77c52346c7316a69f87aa38 (MD5) / Approved for entry into archive by Uillis de Assis Santos (uillis.assis@ufba.br) on 2016-02-11T21:39:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertaçãofinal(Joana)_5.pdf: 7563721 bytes, checksum: 6eb58f6fc77c52346c7316a69f87aa38 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-11T21:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertaçãofinal(Joana)_5.pdf: 7563721 bytes, checksum: 6eb58f6fc77c52346c7316a69f87aa38 (MD5) / A pesquisa científica da área polimérica tem apresentado uma tendência crescente de investigação dos nanocompósitos. Esse maior espaço tem sido angariado por conta da natureza e possíveis aplicações, ainda não completamente explorados e identificados, dos materiais em dimensão nanométrica. Dentre os principais materiais utilizados como carga para as matrizes poliméricas encontram-se as nanoargilas, os nanotubos de carbono e as nanowhiskers de celulose. Esses últimos têm sido largamente estudados devido ao potencial de utilização como reforço nessas matrizes. Outros fatores, tais como a diversidade de fontes, o baixo custo de obtenção da matéria-prima (muitas vezes resíduos da agroindústria) e a abundância estimulam fortemente uma utilização mais nobre desse material. Entretanto, o processo de extração dessas nanowhiskers de celulose, a partir de fontes lignocelulósicas, demanda uma quantidade significativa de energia e de reagentes químicos, que constituirão resíduos do processo. Objetivando verificar a importância real de cada etapa de tratamento das fibras vegetais, o presente trabalho propõe a produção de nanowhiskers de celulose a partir de diferentes etapas de tratamento da fibra de licuri e verifica a influência da incorporação dessas em uma matriz termoplástica de amido com glicerol. Foi realizada a caracterização da fibra de licuri, o fracionamento e caracterização dos seus constituintes básicos, a produção e caracterização das nanowhiskers de celulose e a incorporação dessas na matriz polimérica e caracterização. As técnicas utilizadas foram: TGA, DSC, DRX, FTIR, MEV, MET e ensaios mecânicos. Através das análises térmicas, MEV e ensaios mecânicos concluiu-se que a fibra de licuri tem propriedades semelhantes a muitas fibras naturais utilizadas como fonte de nanowhiskers de celulose e, portanto, sua escolha é adequada para tal fim.As nanowhiskers de celulose puderam ser obtidas para todos os tratamentos realizados, como comprovado pelo MET, entretanto algumas variações na estabilidade térmica e razão de aspecto dessas puderam ser notadas devido à permanência de outros constituintes da fibra vegetal. Os compósitos apresentaram propriedades mecânicas e de barreira satisfatórias e foi concluído que o tratamento agressivo da fibra não implica em melhorias dessas propriedades, sugerindo que tratamentos menos intensos podem ser aplicados, o que proporciona menor impacto ambiental e maior eficiência energética.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-09T16:46:26Z No. of bitstreams: 1 TESE CLEIDIENE FINAL.pdf: 8214897 bytes, checksum: adad09b13f1e498fd82eb646686b70dc (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-20T15:46:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE CLEIDIENE FINAL.pdf: 8214897 bytes, checksum: adad09b13f1e498fd82eb646686b70dc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-20T15:46:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE CLEIDIENE FINAL.pdf: 8214897 bytes, checksum: adad09b13f1e498fd82eb646686b70dc (MD5) / A elevada disponibilidade de biomassas, somada à necessidade de fontes renováveis para a produção de polímeros “verdes”, abre uma grande oportunidade para avanços tecnológicos que agreguem valor aos produtos da agroindústria e, ao mesmo tempo, atuem na fixação de carbono na natureza. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e avaliar as propriedades térmicas, estruturais, mecânicas, morfológicas, de barreira e biodegradabilidade dos bionanocompósitos produzidos a partir de glicerol, lignina e nanowhiskers de celulose na matriz de amido e PBAT/amido. Observou-se que as variáveis estabelecidas na hidrólise ácida foram propícias para produção de nanowhiskers de celulose com altos valores de rendimentos, de razão de aspecto e índice de cristalinidade. A razão de aspecto e a dispersão dos nanowhiskers de celulose foram pontos fundamentais na produção de filmes, a maior área de contanto favoreceu para uma melhor interação entre os componentes, gerando o mínimo de substratos residuais desfavorecendo a recristalização da amilopectina e amilose. Ao avaliar as propriedades das blendas observou-se que os nanowhiskers de celulose juntamente com a lignina atuam na melhora da adesão interfacial entre as matrizes. Todas as blendas apresentaram maior perda de massa do que o PBAT puro no teste de biodegradação por conter maior quantidade de matéria-prima de fonte natural, gerando maior susceptibilidade à biodegradação. Portanto, o objetivo do trabalho foi alcançado produzindo materiais com alto desempenho provenientes de fontes renováveis com grande apelo sustentável e com potencialidade para aplicação no setor de embalagens.

O presente trabalho apresenta resultados do estudo que objetivou desenvolver blendas poliméricas compostas por dois polimeros biodegradáveis, o poli (butileno succinato - co - adipato) (PBSA) copolímero de poliésteres alifáticos e a policaprolactona (PCL). O estudo desenvolveu a tecnologia para a incorporação de nanowhiskers de celulose (NWC) enxertados com PCL (NWC - g - PCL), com objetivo de melhorar a adesão nanowhisker/matrix, e otimizar as propriedades mecânicas destes polímeros. As composições utilizadas foram 30PCL/70PBSA e 50PCL/50PBSA (em % de massa), com 1, 3 e 5% de NWC - g - PCL. As blendas e compósitos foram preparadas na forma de filmes por evaporação de solvente clorofórmio (casting) e via extrusão e moldagem por injeção, e caracterizadas quanto a suas propriedades térmicas, mecânicas e morfológicas através de calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA) e análise termodinâmica mecânica (DMTA), ensaio mecânico de tração e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos através das análises de espectroscopia no infravermelho (IV) e difração de raios-X (DRX) sugerem a enxertia de cadeias de PCL nos NWC. Os polímeros puros, na forma de filmes, obtidos por evaporação de solvente, apresentaram estabilidade térmica semelhantes com início de decomposição em 290°C e decomposição máxima em torno de 420°C. Os filmes dos compósitos apresentaram uma diminuição da estabilidade térmica com o aumento dos teores de NWC - g - PCL nas formulações. As curvas DSC apresentaram dois picos de fusão e de cristalização o que indica a imiscibilidade dos polímeros, as análises térmicas dos filmes, mostraram também um aumento no grau de cristalinidade conforme os teores de nanowhiskers enxertados aumentaram, isso para composição 30/70. No caso dos compósitos com composição 50/50 (PCL/PBSA) houve uma diminuição do grau de cristalinidade dos polímeros. A imiscibilidade dos polímeros nos filmes foi confirmada também através das análises DMTA onde dois picos distintos de tanδ foram encontrados, para as composições 30/70, próximos das temperaturas de transição vítrea dos dois polímeros. As mesmas composições processadas via extrusão, e corpos de prova moldados por injeção, apresentaram uma queda na estabilidade térmica detectada pelas análises TGA. Houve um aumento no grau de cristalinidade da PCL conforme maior quantidade de nanowhisker nos compósitos. A maior rigidez do material foi confirmada a partir dos ensaios mecânicos de tração, onde o módulo elástico aumentou aproximadamente duas vezes com o aumento da porcentagem de nanocargas nos compósitos, assim como a diminuição da porcentagem de alongamento e a resistência à tração não sofreu grandes alterações. / In this dissertation results of the study aimed to develop polymer blends composed of two biodegradable polymers, poly (butylene succinate - co - adipate) (PBSA) and aliphatic polyester polycaprolactone (PCL). The study developed the technology for the incorporation of cellulose nanowhiskers (NWC) grafted PCL (NWC - g - PCL), aiming to improve adherence nanowhisker / matrix, and improve mechanical properties of these polymers. The compositions used were 30PCL/70PBSA and 50PCL/50PBSA (in mass%), with 1, 3 and 5% of NWC - g - PCL. The blends and composites were prepared as films by evaporation of solvent chloroform (casting) and via extrusion and injection molding, and characterized their thermal, mechanical and morphological means of differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) mechanical and thermodynamic analysis (DMTA), mechanical tests and scanning electron microscopy (SEM). The results obtained by analysis of infrared spectroscopy (IR) and X -ray diffraction (XRD) suggest the grafting of PCL chains in the NWC. The pure polymers in the form of films obtained by solvent evaporation, showed similar thermal stability with decomposition onset at 290°C and decomposition maximum at around 420°C. The films of the composites showed a decrease in thermal stability with increased levels NWC - g - PCL in the formulations. The DSC curves show two melting peaks and crystallization which indicates immiscibility of the polymers, the thermal analysis of the film showed also an increase in degree of crystallinity as the content of grafted nanowhiskers increased, this composition to 30/70. In the case of composites with composition 50/50 (PCL / PBSA) there was a decrease in the degree of crystallinity of polymers. The immiscibility of the polymers in the film was also confirmed by analysis DMTA where tanδ two distinct peaks were found for compositions 30/70, close to the glass transition temperatures of the two polymers. The same compositions processed via extrusion, and specimens injection molded, showed a decrease in thermal stability detected by TGA analysis. There was an increase in the degree of crystallinity of the PCL as the largest quantity of nanowhisker composites. The rigidity of the material was confirmed from the tensile test, where the elastic modulus increased approximately twice the percentage increase of nanofiller in the composites, as well as the decrease in percentage elongation and tensile strength has not changed much.

O presente trabalho apresenta resultados do estudo que objetivou desenvolver blendas poliméricas compostas por dois polimeros biodegradáveis, o poli (butileno succinato - co - adipato) (PBSA) copolímero de poliésteres alifáticos e a policaprolactona (PCL). O estudo desenvolveu a tecnologia para a incorporação de nanowhiskers de celulose (NWC) enxertados com PCL (NWC - g - PCL), com objetivo de melhorar a adesão nanowhisker/matrix, e otimizar as propriedades mecânicas destes polímeros. As composições utilizadas foram 30PCL/70PBSA e 50PCL/50PBSA (em % de massa), com 1, 3 e 5% de NWC - g - PCL. As blendas e compósitos foram preparadas na forma de filmes por evaporação de solvente clorofórmio (casting) e via extrusão e moldagem por injeção, e caracterizadas quanto a suas propriedades térmicas, mecânicas e morfológicas através de calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA) e análise termodinâmica mecânica (DMTA), ensaio mecânico de tração e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos através das análises de espectroscopia no infravermelho (IV) e difração de raios-X (DRX) sugerem a enxertia de cadeias de PCL nos NWC. Os polímeros puros, na forma de filmes, obtidos por evaporação de solvente, apresentaram estabilidade térmica semelhantes com início de decomposição em 290°C e decomposição máxima em torno de 420°C. Os filmes dos compósitos apresentaram uma diminuição da estabilidade térmica com o aumento dos teores de NWC - g - PCL nas formulações. As curvas DSC apresentaram dois picos de fusão e de cristalização o que indica a imiscibilidade dos polímeros, as análises térmicas dos filmes, mostraram também um aumento no grau de cristalinidade conforme os teores de nanowhiskers enxertados aumentaram, isso para composição 30/70. No caso dos compósitos com composição 50/50 (PCL/PBSA) houve uma diminuição do grau de cristalinidade dos polímeros. A imiscibilidade dos polímeros nos filmes foi confirmada também através das análises DMTA onde dois picos distintos de tanδ foram encontrados, para as composições 30/70, próximos das temperaturas de transição vítrea dos dois polímeros. As mesmas composições processadas via extrusão, e corpos de prova moldados por injeção, apresentaram uma queda na estabilidade térmica detectada pelas análises TGA. Houve um aumento no grau de cristalinidade da PCL conforme maior quantidade de nanowhisker nos compósitos. A maior rigidez do material foi confirmada a partir dos ensaios mecânicos de tração, onde o módulo elástico aumentou aproximadamente duas vezes com o aumento da porcentagem de nanocargas nos compósitos, assim como a diminuição da porcentagem de alongamento e a resistência à tração não sofreu grandes alterações. / In this dissertation results of the study aimed to develop polymer blends composed of two biodegradable polymers, poly (butylene succinate - co - adipate) (PBSA) and aliphatic polyester polycaprolactone (PCL). The study developed the technology for the incorporation of cellulose nanowhiskers (NWC) grafted PCL (NWC - g - PCL), aiming to improve adherence nanowhisker / matrix, and improve mechanical properties of these polymers. The compositions used were 30PCL/70PBSA and 50PCL/50PBSA (in mass%), with 1, 3 and 5% of NWC - g - PCL. The blends and composites were prepared as films by evaporation of solvent chloroform (casting) and via extrusion and injection molding, and characterized their thermal, mechanical and morphological means of differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) mechanical and thermodynamic analysis (DMTA), mechanical tests and scanning electron microscopy (SEM). The results obtained by analysis of infrared spectroscopy (IR) and X -ray diffraction (XRD) suggest the grafting of PCL chains in the NWC. The pure polymers in the form of films obtained by solvent evaporation, showed similar thermal stability with decomposition onset at 290°C and decomposition maximum at around 420°C. The films of the composites showed a decrease in thermal stability with increased levels NWC - g - PCL in the formulations. The DSC curves show two melting peaks and crystallization which indicates immiscibility of the polymers, the thermal analysis of the film showed also an increase in degree of crystallinity as the content of grafted nanowhiskers increased, this composition to 30/70. In the case of composites with composition 50/50 (PCL / PBSA) there was a decrease in the degree of crystallinity of polymers. The immiscibility of the polymers in the film was also confirmed by analysis DMTA where tanδ two distinct peaks were found for compositions 30/70, close to the glass transition temperatures of the two polymers. The same compositions processed via extrusion, and specimens injection molded, showed a decrease in thermal stability detected by TGA analysis. There was an increase in the degree of crystallinity of the PCL as the largest quantity of nanowhisker composites. The rigidity of the material was confirmed from the tensile test, where the elastic modulus increased approximately twice the percentage increase of nanofiller in the composites, as well as the decrease in percentage elongation and tensile strength has not changed much.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-11T19:34:25Z No. of bitstreams: 1 LucasRicardoFernandesFigueiredo_TESE.pdf: 6637394 bytes, checksum: 61ae8caa80c576775c523ad68f0527cc (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-04-12T22:55:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LucasRicardoFernandesFigueiredo_TESE.pdf: 6637394 bytes, checksum: 61ae8caa80c576775c523ad68f0527cc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-12T22:55:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucasRicardoFernandesFigueiredo_TESE.pdf: 6637394 bytes, checksum: 61ae8caa80c576775c523ad68f0527cc (MD5) Previous issue date: 2017-12-13 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / ?Adesivos verdes? t?m despertado grande interesse cient?fico e tecnol?gico como alternativa aos produtos comerciais convencionais, que em geral, liberam subst?ncias t?xicas e levam um longo per?odo de tempo para degradar. Entretanto, as propriedades mec?nicas limitadas e a r?pida degrada??o de alguns pol?meros biodegrad?veis limitam seu uso na maioria das aplica??es pr?ticas. No presente trabalho, comp?sitos foram preparados usando pol?meros biodegrad?veis e nanowhiskers de celulose (NWC) visando sua utiliza??o como adesivos para madeira. O objetivo da pesquisa foi estudar o efeito da adi??o dos nanowhiskers de celulose (NWC) nas propriedades mec?nicas e na degrada??o dos pol?meros. Os pol?meros biodegrad?veis sintetizados por policondensa??o ? base de glicerol e ?cidos foram poli (adipato de glicerol) - PGA, poli (maleato de glicerol) - PGM, poli (citrato de glicerol) - PGC, poli (ftalato de glicerol) - PGPh, poli (succinato de glicerol) PGSu e poli (sebacato de glicerol) - PGS. Al?m desses, copol?meros poli (glicerol succinato-co-maleato) - PGMSu, poli (glicerol succinato-co-adipato) - PGASu e poli (glicerol adipato-co-maleato) - PGMA foram tamb?m sintetizados. Nanowhiskers de celulose (NWC) foram adicionados aos pol?meros para avalia??o dos seus efeitos na melhoria das propriedades mec?nicas e no controle da taxa de degrada??o. Os materiais foram produzidos com a adi??o de 0, 5, 10 e 20% em peso de NWC. Os pol?meros puros e os comp?sitos foram analisados por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), An?lise termogravim?trica (TGA), difra??o de Raios X (DRX) e espectroscopia Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Juntas adesivas foram produzidas em corpos de prova de pinus (Pinus elliottii) e angelim (Vatairea heteroptera Ducke) e submetidas a degrada??o por envelhecimento acelerado e testes de cisalhamento sob tra??o. Juntas coladas produzidas com adesivos ? base de acetato de polivinila - PVAc e cianoacrilato foram tamb?m testadas, nas mesmas condi??es, para fins de compara??o. As an?lises t?rmicas indicaram que a maioria dos pol?meros biodegrad?veis ? base de glicerol testados s?o est?veis at? aproximadamente 260?C e a adi??o de NWC aumentou a estabilidade t?rmica (Tonset) de alguns pol?meros em 26?C at? 48?C, enquanto outros n?o foram afetados. As an?lises de superf?cie de fratura por microscopia eletr?nica de varredura (MEV) ap?s os testes de cisalhamento sugerem redu??o de ductilidade com a incorpora??o de NWC ao adesivo. As medidas de ades?o indicaram que os adesivos verdes desenvolvidos a partir de pol?meros de glicerol com 10 e 20% em peso de NWC apresentaram resist?ncia ao cisalhamento superior ao adesivo comercial ? base de PVAc. Os melhores resultados e resist?ncia ao cisalhamento foram obtidos para PGASu com 20% em peso de NWC (2,57 ? 0,36 MPa) e PGM com 20% em peso de NWC (2,33 ? 0,43 MPa), enquanto que a resist?ncia ao cisalhamento do acetato de polivinila - PVAc foi de 1,58 ? 0,18 MPa. O envelhecimento resultou em maior resist?ncia ao cisalhamento de alguns adesivos. A melhoria mais significativa foi obtida para PGMA com 20% em peso de NWC, que atingiu (3,89 ? 0,74 MPa) ap?s 250 h de envelhecimento, portanto, maior que a resist?ncia ao cisalhamento do cianoacrilato (3,12 ? 0,53 MPa). Em ?ltima an?lise, os resultados apresentados neste trabalho sugerem que a adi??o de nanowhiskers de celulose (NWC) ? uma abordagem vi?vel para ajustar as propriedades mec?nicas e degrada??o dos pol?meros biodegrad?veis. / ?Green adhesives? are of great scientific and technological interest as an alternative to conventional commercial products, which often release toxic substances and take long time to degrade. However, the poor mechanical properties and fast degradation of some biodegradable polymers limit their use in most practical applications. In the present work, novel biodegradable composites were prepared using biodegradable polymers and cellulose nanowhiskers (CNW) for their use as wood adhesives. The goal of the investigation was to study the effect of the addition of CNW on the mechanical properties and degradation of the polymers. The biodegradable polymers synthesized by polycondensation based on glycerol and acids were poly(glycerol adipate) - PGA, poly(glycerol maleate) - PGM, poly(glycerol citrate) - PGC, poly(glycerol phthalate) - PGPh, poly(glycerol succinate) - PGSu and poly(glycerol sebacate) - PGS. In addition, the copolymers synthesized were poly(glycerol succinate-co-maleate) - PGMSu, poly(glycerol succinate-co-adipate) ? PGASu and poly(glycerol adipate-co-maleate) ? PGMA. Cellulose nanowhiskers (CNW) were added to the polymers as an approach for improving the mechanical properties and controlling the degradation rate. Composites were produced with the addition of 0, 5, 10 and 20 wt.% of CNW. The neat polymers and composites were analyzed by Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Adhesively bonded joints were produced in test specimens of slash pine (Pinus elliottii) and angelim (Vatairea heteroptera Ducke) and subjected to accelerated aging and tested under shear by tensile loading. Bonded joints produced with polyvinyl acetate - PVAc and cyanoacrylate based adhesives were also tested under the same conditions for comparison purposes. Thermal analyses indicated that most of the biodegradable glycerol-based polymers tested are stable up to about 260?C and the addition of CNW increased the thermal stability (Tonset) of some polymers by 26?C up to 48?C, while others were not affected. Analyses of the fracture surfaces after the shear tests by Scanning Electron Microscopy (SEM) suggest less ductile fracture with the incorporation of CNW to the adhesive. The shear strengths of the green adhesives developed from glycerol with 10 and 20 wt.% CNW were greater than that of the commercial PVAc based adhesive. The best results of shear strengths were obtained for PGASu 20 wt.% CNW (2.57 ? 0.36 MPa) and PGM 20 wt.% CNW (2.33? 0.43 MPa), while the shear strength for polyvinyl acetate - PVAc was 1.58 ? 0.18 MPa. Aging improved the shear strength of some adhesives. The best result was obtained for PGMA 20 wt.% CNW, which reached (3.89 ? 0.74 MPa) after 250h of aging, thus greater than the shear strength of cyanoacrylate (3.12 ? 0.53 MPa). Ultimately, the results presented in this work suggest that the addition of cellulose nanowhiskers (CNW) is a viable approach to tailor mechanical properties and degradation of biodegradable polymers.