Estágio realizado na CIN-Corporação Industrial do Norte, S. A. e orientado pelo Eng.º João Machado / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Filmes de polianilina (PAni) puros não apresentam propriedades mecânicas satisfatórias quando depositados sobre metais e mergulhados em soluções aquosas. Propriedades mecânicas melhoradas podem ser obtidas adicionando um plastificante ao polímero. Neste caso foi utilizado o dodecilfenol (DDPh) e as condições mais adequadas de adição do DDPh a PAni previamente solubilizada em N-metilpirrolidinona (NMP) foram determinadas a partir da avaliação das propriedades dos filmes depositados sobre eletrodos metálicos de aço carbono. As melhores condições foram: adição de 5% de DDPh á PAni seguido de aquecimento sob vácuo a 200o C durante uma hora. A PAni sintetizada quimicamente foi utilizada nas condições dedopada e dopada com 5% de ácido para-toluenosulfônico (TSA). Também foi preparada uma mistura de PAni com poli(orto-metóxianilina) (POMA) em diversas proporções e igualmente dedopadas e dopadas com 5% de TSA. Os filmes obtidos nestas condições foram analisados por técnicas variadas (espectroscopia infravermelho, Raman e de massa), testados por técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica e medida do potencial de corrosão ao longo do tempo) e ensaios acelerados de corrosão (névoa salina e câmara úmida) O melhor desempenho como filme protetor contra a corrosão foi apresentado pela PAni plastificada com 5% de DDPh e dopada com 5% de TSA. No ensaio de potencial de corrosão contra o tempo, este filme foi capaz de manter o potencial do sistema PAni-DDPh-TSA / aço carbono durante sete dias num valor positivo. Filmes da mistura PAni-POMA plastificados e dopados com TSA também atuaram conforme um mecanismo do mesmo tipo, porém por um período de tempo inferior, demonstrando a influência da POMA nas propriedades da PAni. Os ensaios acelerados de corrosão mostraram que os filmes de PAni plastificados com 5% de DDPh e dopados com 5% de TSA são muito superiores na proteção contra a corrosão do aço quando comparados ao filme de PAni pura. No ensaio de névoa salina o aço revestido pelo filme de PAni plastificado com 5% de DDPh e dopado com 5% de TSA, não apresentou corrosão por um período de sete dias.

Neste trabalho foi estudada a síntese química do poli (5-amino 1-naftol) (PAN) em presença de diferentes agentes dopantes e meios reacionais. Os polímeros obtidos foram caracterizados pelas técnicas espectroscópicas de infravermelho, Raman, por microscopia eletrônica de varredura, por voltametria cíclica, temogravimetria, medidas de condutividade elétrica e grau de aderência. A estrutura do PAN obtido apresentou-se semelhante aos resultados obtidos para a PAni. Filmes de PAN sintetizados em meio aquoso ácido sobre substratos de platina apresentaram eletroatividade e estabilidade à ciclagem quando. Filmes preparados a partir de PAN sintetizado em presença dos ácidos dopantes dinonil naftalêno disulfônico (DNNDSA), dinonil naftalêno sulfônico (DNNSA) e dodecil benzeno sulfônico (DBSA), apresentaram-se mais homogêneos e mais aderentes que os sintetizados em ausência desses. A aplicação na construção de dispositivos eletrocrômicos e de chaveamento apresentou-se inicialmente viável para todas as amostras testadas.

Neste trabalho é apresentado um estudo da imobilização da enzima horseradish peroxidase (HRPO) em matriz polimérica através de dois métodos diferentes. O primeiro consiste em um método de uma etapa, no qual a HRPO é imobilizada por eletropolimerização de pirrol em meio aquoso com eletrodo de platina – técnica esta denominada entrapment – visando a confecção de biossensores enzimáticos para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio (H2O2). A matriz polimérica com a enzima imobilizada foi analisada por reação colorimétrica, confirmando as afirmações de alguns autores sobre a baixa quantidade de enzima imobilizada, e FTIR mostrando espectros bastante semelhantes entre os filmes de polipirrol (PPy) puro e de PPY + HRPO. Foram realizados estudos do efeito das concentrações de monômero, enzima e eletrólito, assim como dos parâmetros eletroquímicos para a otimização da preparação do biossensor. Os valores dos parâmetros otimizados serviram de referência para o estudo do segundo método de imobilização, no qual é utilizado um anticorpo específico para a enzima HRPO, o V3.5R3, imobilizado via entrapment com a HRPO inoculada ao sistema através da imersão do substrato formado (PPy-V3.5R3) em uma solução de HRPO. Os dois métodos de confecção dos biossensores para a determinação quantitativa de H2O2 são comparados: em relação ao parâmetro comportamento linear, verificou-se uma faixa de concentração de 0 a 15 mmol/L de H2O2 para o método via entrapment, enquanto que através do método com inoculação foi verificado um comportamento linear de 2 a 8 mmol/L de H2O2. Em relação à resposta do biossensor, tem-se para a concentração de 8 mmol/L de H2O2, uma corrente de aproximadamente 600 nA utilizando biossensores preparados pelo método de entrapment e 300 nA pelo método com inoculação. Apesar do baixo desempenho da imobilização do anticorpo V3.5R3 para a detecção de H2O2, o sucesso na imobilização de diferentes biocomponentes e o desenvolvimento de mecanismos como a inoculação amplia o espectro de possibilidades para o estudo de biossensores. / In this work is presented a study of the immobilization of the enzyme horseradish peroxidase (HRPO) in polymeric matrix by two different methods. The first one consist in a one-step method, in which the HRPO is immobilized by electropolymerization of pyrrole in aqueous solution onto platin electrode – techniques denominated entrapment – aiming the confection of enzymatic biosensors for the amperometric detection of hydrogen peroxide (H2O2). The polymeric matrix with the immobilized enzyme (substrate PPy-HRPO) was analyzed by colorimetric reaction, confirming the affirmations of some authors about the low quantities of enzymatic immobilization, and FTIR, what shows very similar specters for the polypyrrole (PPy) film and the PPy + HRPO. Studies of the concentrations of monomer, enzyme and electrolyte, as well as of the electrochemical parameters, have been carried through for the optimization of the biossensor. The values of the optimized parameters were used as reference for the study of the second immobilization method, in which is used a specific antibody for enzyme HRPO, the V3.5R3, immobilized via entrapment. The HRPO is, then, inoculated to the system by immersion of the PPy-V3.5R3 substrate in HRPO solution. The results of the biossensores confectioned by the two methods are compared: about the linear behavior it was verified a range of concentration form 0 to 15 mmol/L of H2O2, while through the second method was verified a linear range of 2 to 8 mmol/L of H2O2. About the signal response, for the same concentration of 8 mmol/L of H2O2, an electric current of 600 nA was reached, against 300 nA with the biosensors constructed by the second method. Although the low performance of the immobilization of the antibody V3.5R3 for the H2O2 detection, the success in different biocomponents immobilization and the development of mechanisms as the inoculation increases the possibilities specter for biosensors research.

Neste trabalho, foi estudada a síntese eletroquimica do pirrol sobre eletrodos de zinco e aço galvanizado em tartarato de sódio. De modo a avaliar a interação aço galvanizadoltartarato e zincoltartarato, foram empregadas as técnicas de voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, Raman e análise morfológica. Através dos resultados verificou-se que há a formação de um filme de tartarato sobre as superficies galvanizadas que inibe a dissolução anódica do metal. Verificou-se que houve fonnação de polipirrol sobre substratos galvanizados em meio tartarato de sódio. No estudo da eletropolimerização do pirrol, a influência de parâmetros tais como concentrações do eletrólito, do tenso ativo e dos pigmentos e tempo e densidade de corrente na eletrodeposição foi investigada. Com o objetivo de melhorar as propriedades anticorrosivas dos filmes de polipirrol, foi estudada a incorporação de tensoativos e dos pigmentos de dióxido de titânio e fosfato de zinco comercial ZMP. Para avaliar os substratos metálicos e os filmes de polipirrol, foram empregadas as técnicas de voltametria ciclica e espectroscopia de impedância eletroquimica. A morfologia dos filmes poliméricos foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Os filmes de Ppy foram também caracterizados por espectros copia Raman. Os filmes de poliméricos em presença de moléculas tensoativos tornaram-se mais compactos e homogêneos. Com relação à incorporação de pigmentos nestes filmes, a adição destes tende a aumentar a resistência à corrosão.

Este trabalho consistiu no estudo da síntese química do polipirrol (Ppy) pelo emprego de agentes oxidantes (FeCb) em meio aquoso. É apresentada a influência da adição de dopantes adicionais na condutividade do polímero é apresentada. O Ppy foi caracterizado por espectroscopia de infra-vermelho, voltametria cíclica, microscopia eletrônica de varredura e medidas de condutividade. Um novo processo de metalização de polímeros convencionais é proposto. Algumas vantagens deste processo alternativo são a eliminação do uso de metais preciosos caros e dos banhos tóxicos de cobre químico, ambos presentes no processo de metalização convencional. / This work describes a study of polypyrrol (Ppy) chemical synthesis by using oxidation agents (FeCl3) in aqueous medium.The influence of the additional dopant on the polymer conductivity was presented. Ppy was characterized by spectroscopic infra-red, cyclic voltammetry, scanning electron rnicroscopy and conductivity measurements. A novel process of metallization of conventional polymers was suggested. Some advantages of this alternative method are the elimination of using expensive precious metal solutions and toxic electroless copper baths, both essential in the conventional metallization process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-10-11T04:07:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342020.pdf: 2612286 bytes, checksum: ad62eb6f7daf390f3eca7ecd673079d5 (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta dissertação desenvolveu um modelamento matemático aplicado a compósitos particulados em que matriz e partículas são formadas por materiais celulares. O modelo simula o módulo de Young dos compósitos dados os módulos de suas fases constituintes e a fração volumétrica de partículas na matriz. Usando uma metodologia similar, um modelo para a condutividade térmica dos compósitos também foi desenvolvido.Compósitos particulados de matriz polimérica foram utilizados para a validação dos modelos. Matriz e partículas foram constituídas de espumas rígidas de poliuretano. Os compósitos foram processados por coespumação uma das metodologias para a reciclagem de espumas de poliuretano.Ambos os modelos foram usados para prever as propriedades finais de compósitos com diferentes propriedades de matriz e partículas, variando também a fração volumétrica em até 0,5.A comparação entre teoria e resultados experimentais demonstrou uma razoável concordância entre os módulos de Young e as condutividades térmicas para configurações de compósitos de até 25% de partículas. Para maiores porcentagens de partículas, a divergência foi de apenas 5% em relação aos dados experimentais, considerando 40% de partículas no modelamento para condutividade térmica.Os modelos desenvolvidos nesta dissertação são ferramentas úteis para estimar as propriedades de compósitos particulados. Eles também contribuem para a viabilidade econômica das espumas recicladas, através da previsão das propriedades finais dos produtos reciclados.<br> / Abstract : This thesis developed a mathematic model applied to particulate composites, where matrix and particles were made of cellular materials. The model predicts the Young's modulus of the composite given the moduli of its constituent phases and the volumetric fraction of particles in the matrix. Using a similar approach, a model for the thermal conductivity of the composites has also been developed. Particulate composites with polymer matrixes were used to validate the models. Matrix and particles were made of rigid polyurethane foams. The composites were processed by cofoaming, one of the possible methodologies to recycle polyurethane foams. Both models were used to predict the final composite properties with different property configurations for the matrix and particles by varying the volumetric fraction of the particles of up to 0.5. Comparison between theoretical and experimental results demonstrated reasonable agreement for Young's modulus and thermal conductivity for composite configuration up to 25% of particles. For higher content of particles, the model was only 5% divergent from the experimental data, considering 40% of particles on the thermal conductivity model. The models developed are useful tools to predict properties of particle composites. They also contribute to the economic viability of recycled foams, adding value by the final properties prediction of the recycle products.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2508.pdf: 10713514 bytes, checksum: 09528e68c674248b40bc13228e3063b7 (MD5) Previous issue date: 2009-07-14 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we present, for the first time, a systematic study of magnetic properties of an alkyl derivative of thiophene: the poly(3-hexylthiophene) prepared in acetonitrile. This polymer was investigated in different preparation conditions, i.e., water concentration of the electrolyte solution, applied pressure in the pellets, growth and reduced potentials. The goal was the comprehension of magnetic phases in poly(3-hexylthiophene) and the development of a protocol for sample preparation. This procedure aims the control the magnetic properties. Magnetic measurements as a function of temperature and applied magnetic field performed in SQUID magnetometer show that the poly(3-hexylthiophene) exhibits a ferromagnetic phase at room temperature. Our results show that the ferromagnetic phase appears due to the exchange interaction between polaron in interchains. Experiments performed with samples stored in air and exposed at high temperature (400 K), show that the nice ferromagnetic behavior is reduced. These results discard the possibility of contamination by magnetic particles. / Nesta tese, pela primeira vez, é apresentado um estudo sistemático das propriedades magnéticas de um dos derivados alquídicos do tiofeno: o poli(3-hexiltiofeno) preparado em acetonitrila. Este polímero foi investigado em função de diferentes condições de preparação, tais como variações na concentração de água na solução eletrolítica, pressões isostática aplicadas nas preparações das pastilhas, potenciais de crescimento e de redução. O objetivo foi compreender as fases magnéticas do poli(3-hexiltiofeno), bem como desenvolver procedimentos de preparo do polímero que permitam modificar as propriedades magnéticas. Medidas de magnetização em função da temperatura e campo magnético aplicado, realizadas em magnetômetro SQUID, mostraram que o poli(3-hexiltiofeno) além de apresentar comportamentos diamagnético e paramagnético, exibe também uma fase ferromagnética, verificada em temperatura ambiente. Os nossos resultados mostraram que a fase ferromagnética surge a partir de uma interação direta entre os pólarons na intercadeia. Experimentos realizados com amostras estocadas ao ar e expostas à altas temperaturas, na ordem de 400 K, mostraram que principalmente a fase ferromagnética é fortemente afetada. Esses resultados descartam a possibilidade de contaminantes por partículas magnéticas.

Neste trabalho, foi estudada a síntese eletroquimica do pirrol sobre eletrodos de zinco e aço galvanizado em tartarato de sódio. De modo a avaliar a interação aço galvanizadoltartarato e zincoltartarato, foram empregadas as técnicas de voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, Raman e análise morfológica. Através dos resultados verificou-se que há a formação de um filme de tartarato sobre as superficies galvanizadas que inibe a dissolução anódica do metal. Verificou-se que houve fonnação de polipirrol sobre substratos galvanizados em meio tartarato de sódio. No estudo da eletropolimerização do pirrol, a influência de parâmetros tais como concentrações do eletrólito, do tenso ativo e dos pigmentos e tempo e densidade de corrente na eletrodeposição foi investigada. Com o objetivo de melhorar as propriedades anticorrosivas dos filmes de polipirrol, foi estudada a incorporação de tensoativos e dos pigmentos de dióxido de titânio e fosfato de zinco comercial ZMP. Para avaliar os substratos metálicos e os filmes de polipirrol, foram empregadas as técnicas de voltametria ciclica e espectroscopia de impedância eletroquimica. A morfologia dos filmes poliméricos foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Os filmes de Ppy foram também caracterizados por espectros copia Raman. Os filmes de poliméricos em presença de moléculas tensoativos tornaram-se mais compactos e homogêneos. Com relação à incorporação de pigmentos nestes filmes, a adição destes tende a aumentar a resistência à corrosão.

Filmes de polianilina (PAni) puros não apresentam propriedades mecânicas satisfatórias quando depositados sobre metais e mergulhados em soluções aquosas. Propriedades mecânicas melhoradas podem ser obtidas adicionando um plastificante ao polímero. Neste caso foi utilizado o dodecilfenol (DDPh) e as condições mais adequadas de adição do DDPh a PAni previamente solubilizada em N-metilpirrolidinona (NMP) foram determinadas a partir da avaliação das propriedades dos filmes depositados sobre eletrodos metálicos de aço carbono. As melhores condições foram: adição de 5% de DDPh á PAni seguido de aquecimento sob vácuo a 200o C durante uma hora. A PAni sintetizada quimicamente foi utilizada nas condições dedopada e dopada com 5% de ácido para-toluenosulfônico (TSA). Também foi preparada uma mistura de PAni com poli(orto-metóxianilina) (POMA) em diversas proporções e igualmente dedopadas e dopadas com 5% de TSA. Os filmes obtidos nestas condições foram analisados por técnicas variadas (espectroscopia infravermelho, Raman e de massa), testados por técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica e medida do potencial de corrosão ao longo do tempo) e ensaios acelerados de corrosão (névoa salina e câmara úmida) O melhor desempenho como filme protetor contra a corrosão foi apresentado pela PAni plastificada com 5% de DDPh e dopada com 5% de TSA. No ensaio de potencial de corrosão contra o tempo, este filme foi capaz de manter o potencial do sistema PAni-DDPh-TSA / aço carbono durante sete dias num valor positivo. Filmes da mistura PAni-POMA plastificados e dopados com TSA também atuaram conforme um mecanismo do mesmo tipo, porém por um período de tempo inferior, demonstrando a influência da POMA nas propriedades da PAni. Os ensaios acelerados de corrosão mostraram que os filmes de PAni plastificados com 5% de DDPh e dopados com 5% de TSA são muito superiores na proteção contra a corrosão do aço quando comparados ao filme de PAni pura. No ensaio de névoa salina o aço revestido pelo filme de PAni plastificado com 5% de DDPh e dopado com 5% de TSA, não apresentou corrosão por um período de sete dias.