A produção de elementos filtrantes para água a partir de polímeros é bastante difundida no mercado, mas possui uma característica indesejada: nem sempre são eficientes e capazes de reter ou eliminar microorganismos presentes. O presente trabalho propõe-se a produzir filtros com propriedade biocida compostos por nanocompósitos de polietileno de ultra alta massa molar (PEUAMM), modificados com surfactante não iônico e nanopartículas de prata, sendo os polímeros responsáveis pela estrutura porosa uniforme dos filtros e as nanopartículas de prata incorporadas nos elementos filtrantes pela ação biocida. Os polímeros particulados foram classificados por peneiramento e apresentaram duas curvas granulométricas distintas de 150 a 200?m e de 300 a 400?m, sendo posteriormente utilizados para a sinterização dos elementos filtrantes. As nanopartículas de prata foram incorporadas aos elementos filtrantes, obtendo-se corpos de prova que foram caracterizados através do uso das técnicas de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microanálise por espectroscopia de raios-X por dispersão de energia. Foram também realizadas avaliações dos elementos filtrantes através de ensaios de ação biocida, vazão e taxa de filtração e presença de extraíveis. Os resultados obtidos indicaram a formação do nanocompósito e diferentes propriedades foram observadas para os elementos filtrantes em função da porosidade alcançada. / The production of polymer based filter elements for water is widespread in the market but has an undesirable characteristic: they are not always efficient and capable of retaining or eliminating microorganisms. This paper proposes the production of filters with biocidal activity, composed by nanocomposites of ultra high molar mass polyethylene (UHMMPE), modified by non-ionic surfactant and silver nanoparticles. The polymers are responsible for the uniform porous structure of the filters and the silver nanoparticles for its biocidal action. The particulate polymers were classified by sieving and presented two distinct grain size ranges, one of 150 to 200?m and the other of 300 to 400?m. Samples were collected from the prepared filter elements and characterized by X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and microanalysis. Evaluation of the filter elements were also carried out and their biocidal activity was tested, as well as the flow and filtration rates and the presence of extractables were determined. The results indicate the formation of the nanocomposite and different properties were observed for the filter elements according to its porosity.

A produção de elementos filtrantes para água a partir de polímeros é bastante difundida no mercado, mas possui uma característica indesejada: nem sempre são eficientes e capazes de reter ou eliminar microorganismos presentes. O presente trabalho propõe-se a produzir filtros com propriedade biocida compostos por nanocompósitos de polietileno de ultra alta massa molar (PEUAMM), modificados com surfactante não iônico e nanopartículas de prata, sendo os polímeros responsáveis pela estrutura porosa uniforme dos filtros e as nanopartículas de prata incorporadas nos elementos filtrantes pela ação biocida. Os polímeros particulados foram classificados por peneiramento e apresentaram duas curvas granulométricas distintas de 150 a 200?m e de 300 a 400?m, sendo posteriormente utilizados para a sinterização dos elementos filtrantes. As nanopartículas de prata foram incorporadas aos elementos filtrantes, obtendo-se corpos de prova que foram caracterizados através do uso das técnicas de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microanálise por espectroscopia de raios-X por dispersão de energia. Foram também realizadas avaliações dos elementos filtrantes através de ensaios de ação biocida, vazão e taxa de filtração e presença de extraíveis. Os resultados obtidos indicaram a formação do nanocompósito e diferentes propriedades foram observadas para os elementos filtrantes em função da porosidade alcançada. / The production of polymer based filter elements for water is widespread in the market but has an undesirable characteristic: they are not always efficient and capable of retaining or eliminating microorganisms. This paper proposes the production of filters with biocidal activity, composed by nanocomposites of ultra high molar mass polyethylene (UHMMPE), modified by non-ionic surfactant and silver nanoparticles. The polymers are responsible for the uniform porous structure of the filters and the silver nanoparticles for its biocidal action. The particulate polymers were classified by sieving and presented two distinct grain size ranges, one of 150 to 200?m and the other of 300 to 400?m. Samples were collected from the prepared filter elements and characterized by X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and microanalysis. Evaluation of the filter elements were also carried out and their biocidal activity was tested, as well as the flow and filtration rates and the presence of extractables were determined. The results indicate the formation of the nanocomposite and different properties were observed for the filter elements according to its porosity.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao - arquivos para publicar.pdf: 1279347 bytes, checksum: a251737807cada580c8a5af0b1c88bff (MD5) Previous issue date: 2010-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work the ultra high molecular weight polyethylene grafting with maleic anhydride by ball milling process was studied. UHMWPE with molecular weight of 8x106 g.mol-1, maleic anhydride and benzoyl peroxide were used. The ball milling process was performed in Attritor and Spex mills. The milling time, peroxide concentration and, in case of Attritor mill, the rotation, were the variables studied. We used two distinct levels for each variable and all possible combinations were studied with the use of statistical analysis for better interpretation of the results. The residual maleic anhydride was extracted from the samples by soxhlet extractor with acetone as a solvent. FTIR, SEM, XRD and bulk density measurements were performed for characterization. FTIR results revealed that the UHMWPE graft with maleic anhydride occurred for the processing in both mills. In case of the Attritor mill, the milling time and the rotation were the most influent variables in UHMWPE grafting. The peroxide concentration also affected the process, but with less intensity. For the Spex mill processing, the milling time was the most influent variable in grafting process, with the peroxide concentration again affecting less the process. The ball milling modified the polymer particles morphology, transforming from sphere to flake like. This transformation occurred in different levels, being correlated with milling time and rotation in case of Attritor mill. According to the change in the shape of the polymer particles, the bulk density was also affected by the same variables. The polymer crystalline structure was studied by XRD, where the influence on the variables was determined for the formation of monoclinic and orthorhombic phases. It was found that for the Attritor mill, the milling process induces the formation of a monoclinic phase, but it proved independent of the variables involved in the ball milling process. To the Spex mill processing, no change was detected in the concentration of the monoclinic phase, probably due to the warming occurred in the process that promotes the monoclinic-orthorhombic inversion around 70 º C. The ball milling also affected the thermal properties of the polymer, such as temperature and enthalpy of melting and crystallization. In this case, any variable proved influential in differentiating these thermal properties of milled samples in different conditions. The only significant difference was observed between the thermal properties of the milled samples for the no milled sample. / No presente trabalho foi estudada a funcionalização do polietileno de ultra alta massa molar com anidrido maleico através do processo de moagem de alta energia. Utilizou-se o PEUAMM de massa molar de 8 milhões de gramas por mol, anidrido maleico e peróxido de benzoíla. As moagens foram realizadas nos moinhos Attritor e Spex e as variáveis envolvidas no processo foram o tempo de moagem, a concentração de peróxido e, no caso do moinho Attritor, a rotação. Foram utilizados dois níveis distintos para cada variável e todas as combinações possíveis foram estudadas, com a utilização de análise estatística para a melhor interpretação dos resultados. O anidrido maleico não reagido foi extraído das amostras moídas por meio de extrator soxhlet com o emprego de acetona. As caracterizações foram efetuadas através de FTIR, DSC, MEV, DRX e medidas de densidade aparente. Os resultados de FTIR das amostras revelaram que a funcionalização do PEUAMM com anidrido maleico ocorreu para o processamento em ambos os moinhos. No caso do moinho Attritor, o tempo de moagem e a rotação foram as variáveis mais influentes na funcionalização do PEUAMM. A concentração de peróxido também se mostrou influente no processo, mas de forma menos intensa. Para o processamento no moinho Spex, o tempo de moagem foi a variável mais influente no processo de funcionalização, com a concentração de peróxido novamente influenciando de maneira menos intensa. A moagem modificou a morfologia das partículas do polímero, transformando-as de aproximadamente esféricas para “flakes”. Esta transformação ocorreu em diferentes níveis, relacionados com o tempo de moagem e com a rotação do moinho no caso do Attritor. De acordo com a modificação no formato das partículas do polímero, a densidade aparente também foi afetada pelas mesmas variáveis. A estrutura cristalina do polímero foi estudada através dos dados de DRX, onde foi verificada a influência das variáveis na formação das fases monoclínica e ortorrômbica do polímero. Obteve-se que para o moinho Attritor o processo de moagem induziu a formação de fase monoclínica, mas sua quantidade se mostrou independente das variáveis envolvidas no processo de moagem. Para o processamento via Spex nenhuma mudança foi detectada na concentração da fase monoclínica, provavelmente devido ao aquecimento ocorrido no processo e que promove a reversão monoclínica-ortorrômbica por volta de 70ºC. A moagem também afetou propriedades térmicas do polímero, como temperaturas e entalpias de fusão e cristalização. Neste caso, nenhuma variável se mostrou influente para diferenciar tais propriedades térmicas das amostras moídas nas diferentes condições. A diferença significativa observada foi apenas entre propriedades térmicas de amostras moídas em relação à amostra não moída.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melina Correa Gabriel.pdf: 5915390 bytes, checksum: bae67fca28fd7999823fa6ec6ac98844 (MD5) Previous issue date: 2010-03-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The intention of this exploratory research is to study the modifications provided by high-energy mechanical milling in ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and mixtures of this polymer with polyethylene glycol (PEG). These modifications can be of interest for future processing of UHMWPE. The mechanical milling was performed in an attritor mill, a type of mill that can be used in laboratory as well as in industry. The millings of UHMWPE were performed in different rotation speeds. For mixtures of UHMWPE and PEG, the amounts of PEG were also different. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD). The mechanical milling modified the UHMWPE particles morphology: with milling, the almost rounded shape became flat-like shape. This caused the reduction of apparent density of polymer after milling. The mechanical milling also provided structural changes. With the increasing of the rotation speed,there was the increasing of the monoclinic phase and the decreasing of the orthorhombic, up to 500 rpm. For 600 rpm, the amount of monoclinic phase decreased. In this rotation, the deformation rate probably increased the process temperature, allowing the monoclinic phase to return to its initial structural orthorhombic form. In mixtures of UHMWPE and PEG, after mechanical milling, the particles of PEG were probably reduced and better dispersed in the UHMWPE matrix. Changes in thermal characteristics of polymers also could be noted. The kinetics of UHMWPE crystal growth changed, as well as the behavior of PEG crystallization. Feasibly, dispersed particles of PEG acted as physical barriers against the crystalline phase growth of UHMWPE and the crystallization temperature of PEG decreased, when the UHMWPE and PEG mixtures were milled. / Este trabalho exploratório teve por objetivo estudar as modificações promovidas por moagem de alta energia no de polietileno de ultra-alta massa molar (PEUAMM) e sua mistura com polietileno glicol (PEG), que podem ser de interesse para auxiliar um posterior processamento do PEUAMM. As moagens foram realizadas em um moinho do tipo attritor, um tipo de moinho que pode ser usado tanto em laboratório quanto em escala industrial. Foram variadas as velocidades de rotação na moagem do PEUAMM, além das concentrações de PEG, quando feita a mistura. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e difração de raios X. A moagem de alta energia do material modificou a forma das partículas de PEUAMM, passando de arredondadas a flakes, com a evolução do processo de moagem, fazendo com que a densidade aparente do polímero diminuísse muito comparado ao polímero não moído. A moagem também proporcionou mudança estrutural, permitindo a formação de fase monoclínica em detrimento da ortorrômbica. A medida que se aumentou a rotação do moinho até 500 rpm, houve um crescimento da fase monoclínica. Apenas para 600 rpm, a quantidade dessa fase sofreu decréscimo, devido possivelmente ao aumento da frequência de choques e da temperatura de processamento, fazendo com que a estrutura monoclínica retornasse à estrutura ortorrômbica original. Na mistura de PEUAMM com PEG, a moagem provavelmente permitiu redução das partículas e a melhor dispersão de PEG na matriz de PEUAMM. Também se observaram mudanças nas características térmicas dos polímeros na mistura após moagem. Ocorreu mudança na cinética de crescimento dos cristais de PEUAMM e mudança no comportamento de cristalização do PEG, comportamento este que não ocorreu para o PEUAMM moído ou para a mistura de PEUAMM com PEG antes da moagem. Possivelmente, as partículas dispersas de PEG atuaram como barreiras ao crescimento da fase cristalina do PEUAMM e houve diminuição da temperatura de cristalização do PEG, na mistura com PEUAMM após moagem.