Orientadores : Sergio Persio Ravagnani, Choyu Otani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T23:33:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Libardi_Juliano_D.pdf: 1948644 bytes, checksum: 8e209152ac6e1264f50427fa51a998f2 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os propelentes compósitos à base de polibutadieno líquido hidroxilado (PBLH) utilizados na produção dos motores foguete a propelente sólido (MFPS), desenvolvidos no Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), podem sofrer alterações em suas propriedades físicas devido ao processo de difusão de plastificantes entre as interfaces das camadas de propelente e de proteção térmica, que reveste a parede interna deste motor. A ocorrência deste fenômeno afeta diretamente a integridade estrutural dos motores e conseqüentemente seu desempenho. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um programa computacional, em linguagem FORTRAN, para calcular os coeficientes de difusão a partir das concentrações dos plastificantes dioctilazelato (DOZ), dibutilftalato (DBF) e dioctilftalato (DOP) presentes nas camadas do propelente sólido, liner e borracha isolante, respectivamente. Para a realização dos cálculos computacionais foi adotado o modelo matemático proposto pela segunda Lei de difusão de Fick. O coeficiente de difusão foi obtido por meio da solução da equação não linear deste modelo com auxílio de métodos numéricos iterativos. Os dados de concentração utilizados no software foram obtidos em amostras contendo as interfaces de propelente/liner/borracha envelhecidas a 50°C e a 80°C. Na primeira condição, foi adotado o período de envelhecimento entre 30 a 125 dias após a cura do propelente. As amostras utilizadas nesta etapa foram preparadas com o liner LHNA que é produzido à base do polímero polibutadieno líquido hidroxilado e curado com o tolueno diisocianato. Foi verificado, por meio dos resultados obtidos, que houve pouca variação nos valores das concentrações dos plastificantes ao longo do envelhecimento, indicando que neste período a difusão entre as interfaces estudadas apresentou um estado próximo ao equilíbrio. Neste caso, os coeficientes não foram calculados devido ao modelo adotado executar os cálculos com base nas diferenças de concentração do plastificante na região estudada ao longo do tempo. Na segunda condição pesquisada as amostras foram envelhecidas a 80°C por um período entre 0 e 31 dias após o término da cura do propelente. Neste caso, os corpos de prova foram preparados com dois tipos diferentes de liner: LHNA e LHNT, este último também é produzido à base do polímero PBLH, no entanto, o LHNT é curado com o isoforona diisocianato que promove maior do reticulação do liner. O programa realizou os cálculos com sucesso e os coeficientes obtidos revelaram que a aplicação de um "liner" com maior densidade de ligações cruzadas reduz, como esperado, o processo de difusão dos plastificantes. Os dados experimentais e os simulados pelo programa exibiram bom ajuste entre si, revelando que o modelo aplicado é válido. Para verificar o efeito da difusão dos plastificantes sobre a dureza do propelente foram realizados testes de dureza Shore A em diferentes regiões dos corpos de prova. Alterações nesta propriedade, ao longo do envelhecimento, podem comprometer a integridade estrutural do motor foguete. Os testes foram executados em amostras de propelente envelhecidas a 80°C e a temperatura ambiente por um período máximo de 54 dias após a cura. Para as amostras mantidas à temperatura ambiente foi verificado o aumento dos valores de dureza ao longo de tempo de envelhecimento e para as amostras armazenadas a 80°C os valores diminuíram no mesmo período de análise. / Abstract: The hydroxyl-terminated (HTPB) based solid composite propellant used in the production of solid rocket motors, developed in the Institute of Aeronautics and Space (IAE), can suffer changes of physical properties due to the diffusion process of plasticizers between the interfaces layers of propellant and thermal insulation. The occurrence of this phenomenon affects directly the structural integrity of the rocket motor and consequently its performance. The aim of this work was to develop a computational program, in FORTRAN language, to calculate the diffusion coefficient, from the concentration data, of plasticizers dioctyl azelate (DOZ), dibutyl phthalate (DBF) and dioctyl phthalate (DOP) contained into layers of propellant, liner and insulation rubber, respectively. The mathematical model proposed by Fick's second law of diffusion was used in computational calculus. The diffusion coefficient was obtained by solution of non liner equation of this model which is solved with assistance of iterative numeric methods. The concentration data used by the software were obtained from samples containing the interfaces of propellant/liner/rubber aged at 50°C and 80°C. In the first condition, the aging was executed between 30 and 125 days after the end of cure. From these results was verified that diffusion process practically reached the equilibrium state. In this case, the diffusion coefficients were not calculated once the mathematical model is based on concentration differences of plasticizers over aging. In the second condition, the samples were aged at 80°C between 0 and 31 days after the end of cure. In this case, the samples were prepared with two different types of liners: LHNA and LHNT, which has higher crosslinking density and is also hydroxyl-terminated polybutadiene based, however, the LHNT is cured with isophorone diisocyanate which is responsible for higher crosslinking. The program executed the calculus with success and the results obtained revealed that the diffusion process is reduced by the application of the liner with higher crosslinking density. It was observed good agreement between the experimental and simulated results showing that the model applied is valid. The Shore A tests was achieved to verify the effects of diffusion on hardness of propellant in different regions of the sample. Changes in propellant hardness over the aging may compromise the structural integrity of the rocket motor. In this study, the analyses were executed in samples aged up to 54 days after the end of cure and submitted to 80°C and room temperature conditions. To samples stored at room temperature the hardness values increased with time while it decreased for samples at 80°C at the same period. / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Chapas de poli(metacrilato de metila) podem ser modificadas por meio da adição de um agente promotor de ligações cruzadas e um plastificante objetivando incrementar seu desempenho durante a termoformagem. A interação intermolecular, modificada com a adição de diferentes quantidades de um agente promotor de ligações cruzadas (TEGDMA) e pela presença de um plastificante (DOP) faz com que as macromoléculas sejam ancoradas e afastadas respectivamente. O desenvolvimento deste trabalho objetivou, avaliar as propriedades físicas, mecânicas, térmicas e o processamento via termoformagem para duas diferentes temperaturas de termoformagem em um molde cilíndrico, a uma mesma taxa de deformação e determinado a influência da formulação, para cinco chapas que se diferenciaram nas quantidades de TEGDMA e uma quantidade fixada de DOP para duas das formulações. Os resultados mostraram que há incremento na deformação com as modificações introduzidas quando comparado a uma chapa sem adição de TEGDMA ou DOP e as propriedades destas chapas como dureza superficial, módulo de rigidez e temperatura de transição vítrea apresentaram mudanças sensíveis, que caracterizam vantagens no uso dos dois componentes. / Poly(methyl methacrylate) sheets can be modified adding a cross-linking agent and a plasticizer, to increase performance during thermoforming. The intermolecular interaction modification can be achieved adding different amount of cross-linking agent (TEGDMA) and a plasticizer (DOP). They have an effect on the network polymer system improving the intermolecular interaction and increasing the macromolecular distances, respectively. The aim of this study was to prepare acrylic sheets formulations with differents amounts of TEGDMA and a fixed amount of DOP, and thermoformed using at differents process temperatures and a mould cylinder at the same strain rate. Samples were carried out and their properties physical, mechanical, thermal and thermoformability was characterized. The results have shown strain increases, changes in surface hardness, Young moduli and glass transition temperature, compared to a reference acrylic sheet.

Chapas de poli(metacrilato de metila) podem ser modificadas por meio da adição de um agente promotor de ligações cruzadas e um plastificante objetivando incrementar seu desempenho durante a termoformagem. A interação intermolecular, modificada com a adição de diferentes quantidades de um agente promotor de ligações cruzadas (TEGDMA) e pela presença de um plastificante (DOP) faz com que as macromoléculas sejam ancoradas e afastadas respectivamente. O desenvolvimento deste trabalho objetivou, avaliar as propriedades físicas, mecânicas, térmicas e o processamento via termoformagem para duas diferentes temperaturas de termoformagem em um molde cilíndrico, a uma mesma taxa de deformação e determinado a influência da formulação, para cinco chapas que se diferenciaram nas quantidades de TEGDMA e uma quantidade fixada de DOP para duas das formulações. Os resultados mostraram que há incremento na deformação com as modificações introduzidas quando comparado a uma chapa sem adição de TEGDMA ou DOP e as propriedades destas chapas como dureza superficial, módulo de rigidez e temperatura de transição vítrea apresentaram mudanças sensíveis, que caracterizam vantagens no uso dos dois componentes. / Poly(methyl methacrylate) sheets can be modified adding a cross-linking agent and a plasticizer, to increase performance during thermoforming. The intermolecular interaction modification can be achieved adding different amount of cross-linking agent (TEGDMA) and a plasticizer (DOP). They have an effect on the network polymer system improving the intermolecular interaction and increasing the macromolecular distances, respectively. The aim of this study was to prepare acrylic sheets formulations with differents amounts of TEGDMA and a fixed amount of DOP, and thermoformed using at differents process temperatures and a mould cylinder at the same strain rate. Samples were carried out and their properties physical, mechanical, thermal and thermoformability was characterized. The results have shown strain increases, changes in surface hardness, Young moduli and glass transition temperature, compared to a reference acrylic sheet.

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Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3857.pdf: 19736919 bytes, checksum: 9770985ac3920a2894b8c061f67649f2 (MD5) Previous issue date: 2010-12-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / A current search for new materials that are economically viable and ecologically correct has led to the implementation of many studies aimed at improving the properties and processability of biodegradable polymers. This study sought to make viable the production of nano-biocomposites by conventional processing methods. It was selected a copolymer produced in Brazil from bacterial fermentation and completely biodegradable, poly(hydroxybutyrate-cohydroxyvalerate) PHBV, having an organo-modified montmorilonite (OMMT) as nanofiller, and acetyl tributyl citrate (ATBC) as plasticizer. The processing parameters and the formulations were controlled, yielding materials with good mechanical and barrier properties, having high biodegradability and better processability. The nano-biocomposites were characterized by thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), size exclusion chromatography (SEC), wide angle X-ray scattering (WAXS), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), tensile, impact, permeability, and biodegradability tests. The results indicate that the addition of a plasticizer improved the processability and the mechanical properties of the nano-biocomposites. / A atual busca por novos materiais que sejam economicamente viáveis e ecologicamente corretos tem levado à realização de muitos estudos voltados à melhoria das propriedades e da processabilidade de polímeros biodegradáveis. Foram estudados nano-biocompósitos de poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV)/montimorilonita modificada organicamente (OMMT) com a adição de plastificante (acetil tributil citrato - ATBC). Neste estudo foram controlados os parâmetros de processamento e as formulações, buscando obter materiais com boas propriedades mecânicas e de barreira, com alta biodegradabilidade e com maior facilidade de processamento. Este estudo mostrou que a nanocarga aumenta a estabilidade térmica, a barreira aos gases, a biodegradabilidade e as propriedades mecânicas do PHBV. A incorporação do plastificante leva a um aumento na faixa de processabilidade, porém não acarreta melhora na redução da fragilidade do PHBV. Tanto a nanocarga quanto o plastificante facilitam o processo de cristalização do PHBV. Ambos aditivos influenciam a estrutura cristalina da matriz, a nanocarga leva à redução na fração cristalina enquanto que o plastificante causa um alargamento na espessura dos esferulitos formados. A análise dos resultados de cromatografia por permeação em gel (GPC), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios X de alto ângulo (WAXS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), propriedades mecânicas, de barreira aos gases e biodegradabilidade leva à conclusão de que a adição de plastificante aos nanobiocompósitos melhorou a processabilidade, não influenciou no estado de dispersão da carga nanométrica e aumentou a capacidade de deformação dos materiais submetidos à tensão. Com isso pode-se concluir que a adição de plastificante é uma boa alternativa para a processabilidade e alteração nas propriedades mecânicas dos nano-biocompósitos de PHAs.

Orientador: Theo Guenter Kieckbusch / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T03:53:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_AudireneAmorim_M.pdf: 25644258 bytes, checksum: 2a3ea9b288162061aea3ee83e2cfef3e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O consumidor consciente tem dado preferência a alimentos processados de melhor qualidade nutricional e com vida de prateleira prolongada, sempre com a devida preocupação com os efeitos prejudiciais acumulativos ao meio ambiente do descarte de subprodutos. Filmes biodegradáveis estão inseridos neste contexto. Eles são produzidos a partir de polímeros naturais, principalmente polissacarídeos e proteínas, com potencial aplicação na indústria farmacêutica e alimentícia. O alginato é um polissacarídeo que tem extensa aplicação em biotecnologia devido a sua habilidade de formar géis fortes e insolúveis ao ser reticulado com Ca++. Essa reação é tão rápida e localizada, impedindo a posterior moldagem do gel em forma de filmes. Para a confecção de filmes insolúveis é necessário primeiro fabricar um filme de alginato de sódio de baixa reticulação com cálcio, já contendo plastificante, que é então exposto a uma solução contendo cálcio para completar a reticulação por difusão. Nesse contato, entretanto, a solução reticuladora pode solubilizar o plastificante e o filme formado não apresenta uma flexibilidade desejável. Assim, o objetivo deste estudo foi selecionar formulações para a confecção de filmes de alginato de cálcio estruturados com plastificantes que apresentem baixa tendência de lixiviação/solubilização em meios aquosos. O estudo enfocou primeiramente plastificantes convencionais (glicerol, manitol, xilitol, sorbitol, maltitol e poli-etileno glicol-300). Também foram considerados os açúcares simples (frutose, lactose e sacarose), ácido graxo de cadeia curta (ácido hexanóico), surfactante não-iônico (Tween 20) e solutos não-convencionais (etanolamina, lactato de sódio, triacetina e citrato de tributila). Apenas formulações que produziam filmes transparentes de boa manuseabilidade foram consideradas, e esse critério eliminou os filmes plastificados com poli-etileno glicol-300, maltitol, lactose, sacarose, frutose, etanolamina, lactato de sódio, Tween 20, triacetina e ácido hexanóico. A seleção definitiva de plastificantes considerou, o aspecto visual, conteúdo de umidade, solubilidade em água, permeabilidade ao vapor de água, grau de intumescimento, resistência à tração e alongamento dos filmes formados. Os plastificantes que produziram filmes que satisfizeram requisitos mínimos para esses atributos foram glicerol, xilitol, manitol e citrato de tributila. Filmes com esses plastificantes foram submetidos à determinação de observações microscópicas de sua estrutura (MEV) e de isotermas de sorção, cor e opacidade e temperatura de transição vítrea. Os resultados confirmaram a excelente ação plastificante do glicerol e um comportamento similar do xilitol. O manitol e o citrato de tributila formam filmes de baixa higroscopicidade, mas são pouco flexíveis. Um compromisso entre alta resistência mecânica, boa aparência e baixa solubilidade em água pode ser obtido usando uma mistura de citrato de tributila e glicerol / Abstract: Responsible consumers are looking for processed food with higher nutritional value and extended shelf live, without disregarding the damaging cumulative effects of sub products discharge on the environment. Biodegradable films are part of this concept. They are produced from natural polymers, mainly saccharides and proteins, with potential applications in the pharmaceutical or food industries. Alginates are polysaccharides with large applications in biotechnology due to their ability to form strong and insoluble gels when crosslinked with Ca++. This reaction is fast and localized, preventing subsequent casting of the gel in the form of a film. In order to produce smooth and insoluble films, a weekly reticulated film already containing the plasticizer is confectioned first, and then exposed to a calcium solution and the reticulation is complemented by diffusion. During the contact period, however, the solution is prone to leach the plasticizer, and the resulting film will not present the required flexibility. The objective of this study was to select calcium alginate film forming formulations structured with plasticizers that show low solubilization/leaching susceptibilities in aqueous environments. The study examined initially the more conventional plasticizers (glycerol, mannitol, xylitol, sorbitol maltitiol, polyethylene glycol (PEG 300)). Consideration was then given to the simpler sugars (like fructose, lactose and sucrose), short chain fatty acids (hexanoico acid), non ionic surfactant (Tween 20) and non conventional solutes like ethanolamine, sodium lactate, triacetin and tributyl citrate. The final selection of adequate plasticizers was based on visual aspect, moisture content, solubility in water, water vapor permeability, degree of swelling in water, tensile strength and elongation of the films. The plasticizers that produced films with an adequate compromise within these attributes were glycerol, xylitol, mannitol and tributyl citrate. Films containing these plasticizers were submitted to microscopic observations of their structure (MEV), and their sorption isotherms, color and transparency, and glass transition temperature were determined. The results confirmed the excellent and powerful plasticizing effect of glycerol and a similar behavior of xylitol. Mannitol and tributyl citrate form films with lower hygroscopicity, but are less flexible. A compromise between high mechanical resistance, attractive appearance and low solubility in water can be obtained with a mixture of tributyl citrate and glycerol / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Braga_AndreaHelenaFerreira_D.pdf: 2190091 bytes, checksum: 46376779b7866dd62ac05c2a6abc7be6 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A eficiente combinação entre proteínas e polissacarídeos produz filmes biodegradáveis com melhores propriedades funcionais, a interação associativa entre os grupamento presentes na cadeia polimérica dos biopolímeros gera uma rede polimérica mais coesa e resistente. Esta associação, em geral, ocorre através das interações eletrostáticas entre os biopolímeros que é controlada pelas condições de pH, força iônica e proporção estequiométrica dos polimeros, entre outros parâmetros. O objetivo deste trabalho foi utilizar o método de coacervação na elaboração de filmes a base de gelatina-quitosana (GEL/QUI), gelatina-pectina (GEL/PEC) e de gelatina-goma arábica (GEL/GAR) com o intuito de promover maiores interações intermoleculares entre os biopolímeros, formando filmes mais resistentes mecanicamente e menos susceptíveis a ação da água. O desenvolvimento deste trabalho pode ser dividido em: 1-) Análise da solução filmogênica de GEL/QUI ou PEC ou GAR (em várias proporções estequiométricas): nesta etapa foi feito um estudo para definir o pH de coacervação para cada formulação utilizando o ?-potencial zeta. No pH de coacervação ocorre a máxima interação eletrostática entre os biopolímeros gerando carga elétrica neutra para a solução filmogênica (?-potencial zeta igual a zero), devido a neutralização da carga elétrica positiva (-NH4+) com a carga elétrica negativa (-COO-) dos biopolímeros. 2-) Elaboração dos filmes coacervados foi realizada em várias proporções estequiométricas no seu devido pH de coacervação. 3-) Caracterização dos filmes de acordo com o aspecto visual, propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água (PVA), solubilidade em água (SOL), umidade (UMI) e opacidade (Op). Análises complementares de difração de raio-X (DRX), espectroscopia de infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e calorimetria diferencial de varredura (DSC) foram realizadas em alguns filmes. 4-) Seleção dos filmes: foi escolhida a proporção estequiométrica que produziu filmes com maior resistência mecânica, menor PVA e SOL. 5-) Concentração do material polimérico: na formulação selecionada foram testadas maiores concentrações de material polimérico (4, 6, 8 e 10%) com o intuito de reduzir o tempo de secagem dos filmes coacervados. Estes filmes foram novamente caracterizados (propriedades mecânicas, PVA, SOL e UMI). A concentração de material polimérica escolhida para prosseguir o estudo associou o menor tempo de secagem sem alterar a PVA e SOL dos filmes. 6-) Adição do plastificante: nesta etapa foi avaliado o tipo de plastificante (triacetina e glicerol) e a sua concentração (2,5, 5, 7,5, 10, 15, 20, 25 e 30g de plastificante/100g de material polimérico). Os filmes coacervados de GEL/QUI foram elaborados em pH alcalino (pH de coacervação entre 6,2-7,2) por combinar um polissacarídeo catiônico (QUI) com a GEL. Formulações com maior teor de GEL (10:1 e 20:1 de GEL/QUI) confere ao filme coacervado maior resistência à ruptura, flexibilidade e menor PVA. As análises de difração de raio-X e de FTIR evidenciam a presença de interações eletrostáticas atrativas entre as cadeias da gelatina e a quitosana. Ao comparar os filmes coacervados com os filmes compostos (sem ajuste de pH) verificou-se que o método de coacervação conferiu ao filme maior tensão na ruptura, menor PVA e menor SOL. Ao aumentar a concentração de material polimérico de 2% para 6% constatou-se redução pela metade do tempo de secagem, além de promover maior resistência a ruptura e menor PVA. Os filmes coacervados de GEL/PEC e GEL/GAR foram elaborados em pH ácido (pHcoacervação igual a 4,0 e 4,5-5,0, respectivamente), isto ocorre devido a interação do grupo carboxil (-COO-) dos polissacarídeos aniônicos com o grupo amina (-NH4+) da GEL, já que a proteína encontra-se carregada positivamente somente em pHs abaixo do seu ponto isoelétrico - pI (pI da GEL 4,8-5,2). Para filme coacervado de GEL/PEC, somente a solução filmogênica contendo 20:1 de GEL/PEC apresentou-se homogênea e com em condição de coacervação (pHcoacervação=4,0). O espectro de FTIR do filme coacervado de GEL/PEC (20:1) mostrou que o grupo carboxil da PEC pode estar interagido com o grupo amina da GEL gerando novos grupamentos amida (1630 e 1530 cm-1). A incorporação do glicerol foi mais eficiente na matriz polimérica da GEL/PEC do que a triacetina, isto foi comprovado pela análise visual e pela difração de raio-X. Filmes coacervados de GEL/GAR apresentaram-se coesos, uniformes e homogêneos. Filmes coacervados com alto teor de GEL mostraram-se mais resistentes e flexíveis e menos solúveis em água do que as formulações com menor teor de GEL (1:1 e 2:1 de GEL/GAR), resultados confirmados pelas análises de FTIR, DSC e DRX. O método de coacervação formou filmes mais resistentes mecanicamente e a ação da água do que nos filmes não coacervados (sem ajuste de pH). O aumento da concentração do material polimérico de 2 para 6% reduziu o tempo de secagem do filme de GEL/GAR (10:1) pela metade sem alterar suas propriedades funcionais. Todos os filmes coacervados de GEL/QUI, PEC ou GAR, de modo geral, apresentaram o mesmo comportamento frente a a adição do plastificante. A adição do glicerol foi mais eficiente devido sua melhor incorporação na matriz polimérica produzindo filmes coacervados mais flexíveis, mais resistentes, com menor PVA e mais transparentes do que os filmes coacervados contendo triacetina. Os resultados apresentados neste trabalho confirmam a eficiencia do método de coacervação em melhorar a compatibilidade, e consequentemente, intensificando a interação eletrostáticas entre a proteína e o polissacarídeo. Isto reflete diretamente nas propriedades funcionais dos filmes coacervados, pois a maior interação entre os biopolímeros promove a formação de uma rede polimérica mais densa e coesa, gerando filmes com maior TR, menor PVA, menor ELO e em alguns formulações mais resistentes a ação da água (menor SOL) / Abstract: The efficient combination of proteins and polysaccharides produces biodegradable films with improved functional properties; the associative interaction between the groupings present in the polymer chain of biopolymers generates a more cohesive and resistant polymer network. This association generally occurs through electrostatic interactions between the biopolymers which is controlled by the conditions of pH, ionic strength and stoichiometric ratio of polymers, among other parameters. The aim of this study was to use the coacervation method in developing films based on gelatin-chitosan (GEL/QUI), on gelatin-pectin (GEL/PEC) and on gelatin-gum arabic (GEL/GAR), in order to promote greater intermolecular interactions between biopolymers, forming mechanically stronger films and less susceptible to the action of water. The development of this work can be divided into: 1-) Analysis of the film solution GEL/QUI or PEC or GAR (in various stoichiometric ratios): in this step a study was done to determine the pH of coacervation for each formulation using ?-zeta potential. At pH of coacervation occurs maximum electrostatic interaction between biopolymers generating a neutral electric charge for filmogenic solution (? - zeta potential of zero), due to neutralization of the positive charge (-NH4+) with negative charge (-COO-) of biopolymers. 2-) Development of coacervated films was held in various stoichiometric ratios in its proper pH of coacervation. 3-) Characterization of films according to the visual appearance, mechanical properties, permeability to water vapor (PVA) water solubility (SOL), humidity (UMI) and opacity (Op). Complementary analyzes of X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and differencial scanning calorimetry (DSC) were performed in some films. 4-) Selection of films: it was chosen a Stoichiometric ratio which produced films with higher mechanical strength and lower PVA SOL. 5-) Concentration of polymeric material: higher concentration of polymeric material (4, 6, 8, and 10% ) were tested in the selected formulation in order to reduce the drying time of the coacervated films. These films were further characterized (mechanical properties, PVA, SOL and UMI). The concentration of polymeric materials chosen for further study associated the lowest drying time without changing the SOL and PVA films. 6-) Addition of plasticizer: In this step the type of plasticizer (triacetin or glycerol) and its concentration was evaluated (2.5, 5, 7.5, 10, 15, 20, 25 and 30g plasticizer/100g polymeric material). The coacervated films GEL/CHI were prepared at alkaline pH (pH of coacervation between 6.2-7.2) by combining a cationic polysaccharide (QUI) with GEL. Formulations with higher content of gel (10:1 and 20:1 GEL/QUI) gave the coacervated film higher tensile strength, flexibility and less PVA. The analysis of X- ray diffraction and FTIR showed the presence of attractive electrostatic interactions between the chains of gelatin and chitosan. Comparing coacervated films with composite films (without pH adjustment) it was found that the coacervation method gave the highest film tensile strength, lower PVA and lower SOL. By increasing the concentration of polymeric material from 2% to 6% a reduction by half of the drying time was found promoting a greater resistance to breakage and lower PVA. The coacervate films GEL/PEC and GEL/GAR were prepared in acidic pH (pH of coacervation equal to 4.0 and 4.5 to 5.0, respectively), this occurs due to interaction carboxyl group (-COO-) of anionic polysaccharides with amino group (-NH4+) of GEL, since the protein is positively charged at pHs only below its isoelectric point - pI (pI of 4.8 to 5.2 GEL). To coacervate film GEL/PEC, only film solution containing 20:1 GEL/PEC appeared homogeneous and in condition coacervation (pH of coacervation = 4.0). The FTIR spectrum of the coacervated film GEL/PEC (20:1) showed that the carboxyl group of the PEC may have been interacted with the amino group generating new clusters of GEL amide (1630 and 1530 cm-1). The incorporation of the glycerol was more efficient in the polymer matrix of GEL/PEC than triacetin. It was confirmed by visual analysis and by X -ray diffraction. Films coacervated GEL/GAR presented themselves cohesive, uniform and homogeneous. Coacervated films with high gel content were more resistant and flexible and less soluble in water than the formulations with lower content of gel (1:1 to 2:1 GEL/GAR), which was confirmed by analysis of FTIR, DSC and XRD. The coacervation method formed films more mechanical and water resistant than in the non coacervated films. (without pH adjustment). Increasing the concentration the polymeric material from 2 to 6 % reduced the drying time of the film GEL/GAR (10:1) by half without altering their functional properties. All coacervated films GEL/QUI, PEC or GAR, in general, showed the same behavior in addition of plasticizer. The addition of glycerol was more efficient because of its better incorporation into the polymer matrix coacervated producing more flexible films, tougher, with less PVA and more transparent than coacervated films containing triacetin. The results presented here confirm the efficiency of the coacervation method to improve the compatibility, thus intensifying the electrostatic interaction between protein and polysaccharide. This highly reflects in the functional property of coacervated films, since the bigger interaction among biopolymers promotes the formation of more dense and united polymeric net, generating films with higher TR, smaller PVA, less ELO in some formulations and more resistant to the action of water (less SOL) / Doutorado / Consumo e Qualidade de Alimentos / Doutora em Alimentos e Nutrição

Orientador: Eliana Aparecida de Rezende Duek / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T11:37:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Duarte_MarciaAdrianaTomaz_D.pdf: 19873915 bytes, checksum: 063d016f65b94def2ea7e13cf1dd956f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Com o intuito de se obter um material polimérico adequado para aplicações na área médica, estudou-se a obtenção e caracterização do copolímero poli(L-co-DL ácido lático)(PLDLA) com adição de poli(caprolactona triol)(PCL-T). Membranas de PLDLA/PCL-T foram preparadas por evaporação de solvente nas composições 100/0, 90/10, 70/30 e 50/50 (m/m). As membranas foram caracterizadas por DMA, DSC, MFA, ângulo de contato, ensaio de tração e FTIR. As análises térmicas indicaram uma miscibilidade parcial nas composições 90/10 e 70/30 e um sistema imiscível para a composição 50/50. Foi observado por MEV e MFA que a adição de PCL-T resultou em uma morfologia mais rugosa e com maior porosidade. O ensaio de tração mostrou uma queda acentuada no módulo de elasticidade do PLDLA indicando a ação plastificante do PCL-T. O estudo da degradação in vitro, em solução tampão fosfato, mostrou que o PCL-T diminui a velocidade de degradação, comprovado por MEV e GPC. Através do DSC observou-se uma diminuição nos valores da temperatura de transição vítrea (Tg) em função do tempo de degradação, exceto para composição 50/50. O estudo in vitro, em cultura de células de linhagem osteoblástica foi realizado em membranas nas composições 100/0, 90/10 e 70/30. O ensaio de citotoxicidade mostrou que todas as amostras são atóxicas e as composições 90/10 e 70/30 permitiram uma melhor adesão celular quando comparadas com a composição 100/0 e o controle. Baseando-se nos estudos acima, realizou-se o estudo in vivo das membranas nas composições 100/0 e 90/10, as quais foram implantadas no subcutâneo de ratos wistar durante 1, 3, 7, 15 e 60 dias. As análises histológicas mostraram que apesar das membranas contendo PCL-T apresentarem reações inflamatórias evidentes nos tempos iniciais, após 60 dias, evidenciou-se a presença de colágeno bem organizado, denso e praticamente sem infiltrado inflamatório, para as composições estudadas. Frente aos resultados obtidos, concluiu-se que as membranas de PLDLA com PCL-T são indicadas para utilização em dispositivo médico, onde não necessite longo tempo de implante, como: suporte para cultura de células, curativos para ulceração na pele, regeneração guiada em periodontia. / Abstract: In order to obtain a polymeric material suitable for medical applications, it was studied the obtention and characterization of copolymer poly (L-co-DL lactic acid) with the addition of poly (caprolactone triol). PLDLA/PCL-T membranes were prepared by solvent casting in the 100/0, 90/10, 70/30 and 50/50 (w/w) compositions. The membranes were characterized by DMA, DSC, MFA, contact angle, tensile test and FTIR. Thermal analysis indicated a partial miscibility in the 90/10 and 70/30 compositions and an immiscible system for the 50/50 composition. It was observed by SEM and MFA that the addition of PCL-T contributes to a rough morphology and greater porosity. The tensile test showed a decrease in elasticity modulus of PLDLA indicating the influence of plasticizer PCL-T. The in vitro study showed that PCL-T decreases the rate of degradation, evidenced by SEM and GPC. DSC analysis showed a decrease in the values of glass transition temperature (Tg) in function the time of degradation, except for 50/50 composition. The cell culture of osteoblastic lineage was performed in the membranes 100/0, 90/10 and 70/30 compositions. The cytotoxicity assays showed that all samples are non-toxic. The 90/10 and 70/30 compositions indicated an increase on cell adhesion compared to 100/0 composition and controls. Based on in vitro studies, 100/0 and 90/10 compositions were implanted in subcutaneous tissue of Wistar rats for 1, 3, 7, 15 and 60 days to evaluated the biocompatibility. The histological analysis indicated that although the PCL-T membranes showed inflammatory reactions more evident in the initial time, after 60 days, the material present organized collagen, dense and almost no inflammatory infiltration, for the compositions studied. In conclusion, the membranes of PLDLA with PCL-T are indicated for use in medical device, which does not require long-term implantation, such as support for cell culture, dressings for skin ulceration, regeneration guided in periodontics. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Marco-Aurelio De Paoli, Claudia Longo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T15:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_VivianeCarvalho_M.pdf: 7956042 bytes, checksum: 3497431ee35a85b9d6ad28d95b6055c0 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: As células solares de TiO2 sensibilizadas por corante, DSSC, são constituídas por um filme nanoporoso de TiO2 modificado por um corante fotosensibilizador, um eletrólito no qual está presente o par redox I¨/I3¨, e um contra-eletrodo de platina. Desde 1996 o Laboratório de Polímeros Condutores e Reciclagem (LPCR) do Instituto de Química da Unicamp vem se dedicando ao desenvolvimento de células solares de TiO2/corante de estado sólido, através do emprego de eletrólitos poliméricos. A substituição do eletrólito líquido por um eletrólito polimérico visa minimizar os problemas decorrentes de vazamento ou evaporação do solvente, além de facilitar a montagem dos dispositivos. Estudos anteriores mostraram que as DSSC com eletrólito polimérico apresentam uma baixa estabilidade. Como a durabilidade de um dispositivo é um fator fundamental visando sua produção e uso em larga escala, o objetivo desta dissertação foi investigar as possíveis causas da baixa estabilidade das DSSC e otimizar a composição do eletrólito polimérico baseado em poli(epicloridrina-co-óxido de etileno), P(EO-EPI)84:16, NaI e l2, visando obter células solares com maior eficiência e estabilidade. Os resultados obtidos mostraram que a baixa estabilidade destas células está relacionada com a elevada quantidade de solvente residual presente no dispositivo após o término de sua montagem. A primeira parte do trabalho consistiu em eliminar esta interferência. O eletrólito polimérico foi otimizado através da adição do plastificante poli(etileno glicol) metil éter, P(EGME), que levou a uma redução significativa da temperatura de transição vítrea (Tg) do material polimérico, aumentando a flexibilidade das cadeias poliméricas e também participando na coordenação dos cátions Na, levando ao aumento da condutividade do eletrólito polimérico (s = 1,7 x 10 S cm, para 13 % m/m NaI). O coeficiente de difusão estimado para os íons no eletrólito polimérico com plastificante foi de 2 x 10 cms, aproximadamente 5 vezes maior do que para o eletrólito sem plastificante. A adição do plastificante não comprometeu as estabilidades térmicas, eletroquímicas e dimensionais dos filmes de eletrólito polimérico. A DSSC preparada com o eletrólito de P(EO-EPI) : P(EGME) (1:1) e 13 % (m/m) de NaI/I2 apresentou uma corrente de curto-circuito (ISC) de 1,88 mA cm e eficiência de conversão de energia (h) de 0,52 % (100 mW cm). Sob 10 mW cm, ISC = 0,60 mA cm e h = 1,75 %. Estes resultados mostram que a adição do plastificante contribuiu para melhorar o desempenho da célula solar e o estudo de estabilidade desta DSSC mostrou uma redução de menos de 15 % na eficiência de conversão de energia após 30 dias de irradiação. / Abstract: Dye sensitized solar cells, DSSC, consist of a nanoporous TiO2 electrode modified by a Ru-complex dye, an electrolyte containing the redox couple I¨/I3¨and a Pt counter electrode. Since 1996 the Conductive Polymers and Recycling Laboratory (LPCR) of the Chemistry Institute at Unicamp is developing solid state dye sensitized solar cells through the use of polymer electrolytes. The substitution of the liquid electrolyte by a polymeric one, eliminates the need of perfect sealing and avoids many problems caused by leakage or evaporation of the solvent, besides making the assembly of the cells much easier. Previous works showed that the DSSC assembled with polymer electrolytes present a poor stability. The durability of a device is a very important parameter when considering practical interests for application of DSSC, so the aim of this dissertation was to investigate the major causes of the poor stability ofthe DSSC and to optimize the composition of the polymer electrolyte based on poly(epichlorohydrin-co-ethylene oxide), P(EO-EPI)84:16, NaI and I2, in order to obtain solar cells with improved efficiency and stability. The results showed that the poor stability of the solar cells could be assigned to the presence of a large amounts of residual solvent in the assembled devices. The first step of the work consisted in eliminating this interference. The polymer electrolyte was optimized through the addition of the plasticizer, poly(ethylene glycol methyl ether), P(EGME), leading to a significant reduction of the copolymer glass transition temperature (Tg), increasing the chains flexibility, and also coordinating the Nacations, enhancing the ionic conductivity of the polymer electrolyte (s = 1.7 X 10 S cm, with 13 wt. % NaI). The diffusion coefficient estimated for the polymer electrolyte with the plasticizer was 2 x 10 cm s, about 5 times larger than for the electrolyte without plasticizer. The plasticizer did not affeet the thermal, electrochemical and dimensional stabilities of the polymer electrolyte films. The DSSC assembled with the polymer electrolyte based on P(EO-EPI) : P(EGME) (1:1) and 13 wt. % of NaI/I2 showed short circuit current (ISC) of 1.88 mA cm and overall conversion efficiency (h) of 0.52 % (100 mW cm). At 10 mW cm, ISC = 0.60 mA cm and h = 1.75 %. These results show that the plasticizer enhanced the performance of the solar cell. The stability test showed a reduction of less than 15 % in the efficiency of energy conversion after irradiating the DSSC for 30 days. / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

O presente estudo demonstrou que a formação de cavidades (breath figures) em filmes de CA, CAPh, CAB e CMCAB preparados por spin-coating de soluções em tetrahidrofurano (THF) foi dependente das características moleculares dos polímeros quando preparados em ambiente com umidade relativa baixa (UR 35%), enquanto que em UR mais elevadas (55% e 75%) o balanço entre a energia superficial da água, THF e energia interfacial entre água e THF foi determinante. Por outro lado, a rápida exposição (de 3 a 6 min) desses filmes ao vapor de solvente teve um efeito plastificante tornando os filmes de CAB, CAPh e CMCAB completamente lisos, enquanto que para filmes de CA foi observado o efeito dewetting. Surfactantes biocompatíveis à base de sorbitano (Tween®) foram usados como plastificantes para filmes de ésteres de celulose obtidos por evaporação de solvente. O comportamento térmico dos filmes foi dependente do tamanho da cauda hidrofóbica do surfactante, do tipo do grupo lateral dos polímeros e da composição da mistura. Tween 20 e 40 mostraram agir como um excelente plastificante para os ésteres de celulose, exceto para o CA, no qual foi imiscível. Teores baixos de Tween favoreceram a flexibilidade das cadeias de polímeros ao passo que quantidades maiores aumentaram a mobilidade molecular dos ésteres de celulose levando a variações de Tg de até 200 °C. Filmes de nanocompósitos de CAB reforçados com nanocristais de celulose (CNC) modificados com diferentes grupos funcionais (acetato e metiladipoíla) foram preparados a partir de dispersões em acetato de etila (AE), THF e N,N-dimetilformamida (DMF). A melhor estabilidade coloidal foi verificada em DMF, devido sua alta polaridade. Suspensões em AE e THF de CNC modificados foram mais estáveis do que CNC por conta das interações entre grupos substituintes e solventes. As propriedades mecânicas dos nanocompósitos, resultantes da dispersibilidade de nanocristais na matriz de CAB mostraram forte relação com a estabilidade coloidal das dispersões. Beads de celulose foram obtidos utilizando polpa pré-tratada de eucalipto, oxidados e utilizados como suporte para incorporação de um agente bactericida QPVP-C5. Bactérias de Micrococcus luteus adsorveram sobre beads oxidados e nos beads contendo baixa quantidade de QPVP-C5 adsorvido e foi observada propriedade biocida nos beads com elevada quantidade de QPVP-C5 adsorvido. Os resultados mostram o preparo de materiais celulósicos multifuncionais de baixo custo e simples preparação para aplicações em meios aquosos com a finalidade de imobilização e ação biocida frente a bactérias Gram-positivas. / The present study demonstrated that the breath figures formation in CA, CAPh, CAB and CMCAB films spin-coated from solutions in tetrahydrofuran (THF) was dependent on the polymers molecular characteristics when prepared under low relative humidity (RH 35%), whereas under higher RH (55% and 75%), the balance among water and THF surface energy and interfacial energy between water and THF was determinant. On the other hand, the short solvent vapor exposure had a plasticizer effect, making CAB, CAPh and CMCAB films completely smooth (from 3 up to 6 min), while dewetting phenomena was observed for CA films. Biocompatible sorbitan-based surfactants (Tween®) were used as plasticizer for CA, CAPh, CAB and CMCAB casted films. The thermal behavior of films was dependent on the size of surfactant hydrophobic tail, type of polymer side group and the mixture composition. Tween 20 and 40 showed act as an excellent plasticizer for cellulose esters, except for CA, which was immiscible. Low Tween content favored polymeric chains flexibility while higher content increased the cellulose esters molecular mobility leading to Tg variations up to 200 °C. CAB-based nanocomposites casted films reinforced with cellulose nanocrystals (CNC) modified with different functional groups (acetate and methyl adipoil) were prepared from dispersions in ethyl acetate (EA), THF and N,N-dimethylformamide (DMF). The best colloidal stability was verified in DMF, due its high polarity. Suspensions in EA and THF of modified CNC where more stable than unmodified CNC, regarding the interactions among substituents groups and solvents. The mechanical properties of nanocomposites stemming from nanocrystals dispersibility in the CAB matrix showed strong relationship with the colloidal stability. Cellulose beads were obtained by using pretreated Eucalyptus pulp, oxidized and used as a support for the incorporation of a biocide agent. Micrococcus luteus bacteria adsorbed onto oxidized beads and on the beads with low content of adsorbed QPVP-C5. It was observed biocide property for the beads with high QPVP-C5 content. The results show the simple preparation of low cost multifunctional cellulosic materials for applications in aqueous media for the purpose of immobilization and biocide action against Gram-positive bacteria.