Simulação de Dinâmica Molecular (MD) foi utilizada para se explorar propriedades estruturais e dinâmicas de eletrólitos poliméricos, poli(oxietileno), PEO, PEO-LiClO4 em três concentrações de sal e em duas temperaturas (373 e 500 K), visando contribuir para o entendimento do mecanismo pelo qual os íons são transportados na matriz polimérica. Nas simulações MD foi utilizado um modelo de átomos unidos para o PEO. O modelo do PEO (32 cadeias de PEO com peso molecular de 1175) foi validado pela comparação do fator de estrutura estático, S(k), calculado com o obtido por espectroscopia de espalhamento de nêutrons para o PEO puro. Um pico em vetor de onda pequeno foi observado no S(k) quando LiClO4 foi adicionado na matriz do PEO, indicando a presença de ordem estendida no PEO-LiClO4 fundido. Pares iônicos de contato foram observados, os quais são favorecidos quando a temperatura aumenta. As cadeias do PEO se tomam menos estendidas (menor raio de giração, Rg) com a adição de sal. O raio de giração aumenta com o aumento da temperatura em concentração baixa de sal e é fracamente afetado pela temperatura em concentração alta de sal. A dinâmica dos cátions é afetada pelo seu ambiente local, sendo mais favorecida na direção dos átomos de oxigênio do PEO. Os cátions apresentam movimentos difusivo e em saltos. A relaxação das cadeias do PEO, assim como a difusão dos íons, é maior nos sistemas de menor concentração de LiClO4 e em temperatura elevada. / In this work, Molecular Dynarnics (MD) simulation has been performed to evaluate structural and dynamics properties of the polymer electrolyte poly(oxietilene) PEO-LiClO4 for three salt concentration and two temperatures (373 and 500 K), in order to understand the ionic transport mechanism in the polymeric matrix. A united atoms model has been used for PEO. The PEO model has been validated by comparing calculated static structure factor S(k) of pure PEO at 363 K (32 PEO chains with a molecular weight of 1175) with previous experimental data obtained by neutron scattering spectroscopy. A low wave-vector peak indicates an extended-range order in PEO-LiClO4 melts. Contact ionic pair are observed, which are favoured as temperature increases. PEO chains as a whole becomes less extented (smaller radius of gyration) uppon addition of LiClO4. Radius of gyration increases with temperature at low salt concentration, but it is only marginally affected by temperature at high concentration. Cations dynamics is affected by the local neighborhood, being faster in the direction of PEO oxygen atoms. Cations motion display diffusion and hopping events. Relaxation time of PEO chains, as well as ionic diffusion, increase with temperature and decrease with LiClO4 concentration.

Neste trabalho sintetizamos o poli(2-hidrocloreto de 2-piridinium-2-piridilacetileno ), P2EPH, e o estudamos do ponto de vista vibracional. O produto obtido na síntese deste polímero possuía quantidade diferente de anéis piridínicos protonados e não protonados em relação àquela proposta na literatura, indicando a necessidade de uma revisão do mecanismo sugerido para esta polimerização. Para a obtenção dos espectros Raman do P2EPH, a interferência da fluorescência apresentada por este polímero na região visível foi eliminada pela utilização de superfícies de prata metálica ( eletrodo, pastilha e colóide) ou de radiação excitante no UV (244,0 nm). A obtenção dos espectros Raman deste polímero permitiu uma atribuição mais precisa de suas bandas através da comparação com os espectros Raman de outros polímeros similares. Esta, por sua vez, possibilitou a correção da atribuição corrente na literatura das bandas do estiramento C=C da cadeia polimérica e do anel piridínico. Variando a energia da radiação excitante percebemos que a frequência de algumas bandas Raman (em aproximadamente 1160, 1230, 1300 e 1500 cm-1) apresentavam deslocamento. Esta característica, denominada dispersão Raman ou fotosseletividade, também é notada para o poliacetileno e é atribuída à heterogeneidade da amostra polimérica. Outra variação observada nos espectros Raman com diferentes excitações foi a da intensidade relativa das bandas. Para radiações excitantes de menor energia as bandas mais proeminentes do espectro foram aquelas atribuídas, principalmente, a vibrações da cadeia poliacetilênica, enquanto que, para excitações de maior energia as bandas relativas aos anéis de piridina e piridinium se sobressaíram. Esta diferença é atribuída à ressonância das radiações excitantes com os diferentes cromóforos do polímero. Mesmo quando a excitação foi feita com radiação em 244 nm alguns modos da cadeia poliacetilênica puderam ser observados e quando utilizamos radiação excitante em 632,8 nm apareceram bandas dos anéis piridínicos, mostrando que existe acoplamento mecânico entre os cromóforos. Também estudamos o comportamento do monômero do P2EPH, a 2-etinilpiridina, em eletrodo de prata variando o potencial aplicado e o pH da solução, através do efeito SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). As variações observadas na intensidade das bandas foram interpretadas considerando uma mudança de orientação da molécula em relação à superfície. Foi também observada a formação do íon 2-piridilacetileto (formado pela abstração do hidrogênio acetilênico da 2-etinilpiridina) em potenciais inferiores ou igual a −0,7 V na solução não acidulada. / In this work we synthesized and studied the vibrational spectra of poly(2-pyridinium hydrochloride-2-pyridylacetylene ), P2EPH. This polymer presents different amounts of pyridine and pyridinium rings when compared with previously reported data in literature. This difference points out the need of a review in the proposed mechanism. The fluorescence interference presented by this polymer was precluded using silver surfaces (electrode, pellet or colloid) or excitation in 244.0 nm. Raman spectra obtained through these techniques were useful to improve the assignment of P2EPH peaks. Toe assignment proposed in this work corrects the current one, showing that the peaks due to polyacetylenic backbone, pyridine and pyridinium ring C=C stretching appear, respectively, at 1532, 1588 and 1620 cm-1. When the energy of the excitation was changed we observed a shift in some Raman bands (close to 1160, 1230, 1300 and 1500 cm-1). This feature, called Raman dispersion or photoselectivity, has been observed in polyacetylene and was related to the polymeric sample inhomogeneity. Besides the frequency variation, the relative intensities have changed with different exciting radiation. When lower energy radiation was used, the Raman spectra obtained were similar to the polyacetylene spectrum, while, for higher energy the most intense peaks observed were pyridine and pyridinium ring vibrations. These changes in relative intensities are due to the resonance of the incident light with different chromophoric groups in the polymer. In spite of this, some peaks from backbone were observed in UV-Raman spectrum and a group of pyridine and pyridinium bands were still observed with excitation in 632.8 nm, showing the presence of mechanical coupling between the backbone and side groups vibrations. We also studied the SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) behaviour of the P2EPH monomer, 2-ethynylpyridine, in silver electrode sweeping the potential and changing the solution pH. The changes in the band intensities were assigned to different molecule orientation on the surface. The ion 2-pyridylacetylide (2-ethynylpyridine without the acetylenic proton) was formed when the potential was − 0,7 V or more negative than that.

No processo de craqueamento catalítico fluidizado do petróleo (FCC) ocorre o envenenamento do catalisador pelo V presente sob a forma de complexos, que se decompõem na etapa de regeneração resultando espécies que atacam estruturalmente a zeólita - o principal componente do sistema catalítico. O emprego de terras raras (TR) como passivadores do efeito deletério provocado pelo V neste processo é estudado no presente trabalho. Sob condições similares àquelas encontradas no processo de regeneração, tris-acetilacetonatos TR foram adicionados ao catalisador para craqueamento na presença de V em proporções estabelecidas. Os resultados da interação entre os componentes deste sistema foram analisados e observou-se que as TR têm razoável capacidade de inibir o ataque do V ao catalisador desativado, preservando parcialmente a conversão catalítica do material. Análises de propriedades texturais, luminescência e DRX indicaram que a inserção de TR por meio de complexos é mais efetiva que por meio de óxidos no método empregado, além de não influenciarem as propriedades originais do catalisador na ausência de V. Os resultados dos ensaios realizados por RPE, EFX, RMN 51>/sup>V e MEV-EED revelaram que a capacidade demonstrada pelas TR em neutralizar o V está associada à formação de TRVO4 termo-quimicamente estáveis nas condições estudadas. Em virtude da reduzida capacidade de permeação das TR através das partículas do catalisador, a interação ocorre preferencialmente na superficie das micro-esferas. Todas as TR foram encontradas no catalisador desativado no estado de oxidação (III) e o V no estado de oxidação (V). As TR estudadas apresentaram desempenhos ligeiramente diferentes, no que conceme à neutralização do V no sistema e o Y apresenta o melhor desempenho. Propôs-se, para este sistema um mecanismo que relaciona a capacidade de passivação da TR às propriedades termodinâmicas da reação com V. / In the fluidized catalytic cracking process (FCC process) of petroleum, vanadium complexes present in the FCC feed cause catalyst poisoning. The decomposition of these complexes in the regeneration step produces species that attack the zeolite structure - the main active component in the catalytic system. This work evaluates the employment of rare earths (RE) as passivators to mitigate the deleterious effects ofthe V in the FCC feed. Controlled amounts of tris-acethylacetonate of RE were added to cracking catalyst containing V, under similar conditions to those of the regeneration process. The results of the interaction among the components of this system were analyzed and it was observed that RE have reasonable capacity to inhibit the V attack to the disabled catalyst, partially preserving the material catalytic conversion. Analyses of textural properties, luminescence and XRD indicated that the insertion of RE as complexes is more effective than as oxides in the methods employed. Also, they do not influence the catalyst original properties in the absence of V. The results of the experiments accomplished by EPR, XPS, 51V NMR and SEM-EDS revealed that the capacity demonstrated by RE to neutralize the V is associated with the formation of thermo chemically stable REVO4 at the test conditions. Due to the reduced capacity of RE penetration into the catalyst particles, the interaction happens preferentially in the surface of the micro spheres. All RE found in the catalyst were at the oxidation state (III) and the V at the oxidation state (V). The RE studied presented approximately the same performance in terms of V immobilization on the system and Y presents the best performance. For this system, a mechanism that relates the passivation capacity of RE to the thermodynamic properties of the reaction with V is proposed.

Este trabalho é direcionado ao estudo dos efeitos da radiação UV sobre amostras de poliestireno (PS) e de copolímeros de estireno com proporções variáveis de 2-trimetilsililóxi-1,3-butadieno (TSB, I), 2-metóxi-1,3-butadieno (MEB, II) e 2-etóxi-1,3-butadieno (ETB, III), em solução aerada, visando principalmente à amplificação da degradação ambiental do PS quando exposto a condições de intemperismo natural. (Ver no arquivo em PDF). Os polímeros foram sintetizados via polimerização radicalar em solução, resultando em uma massa molar ponderai média (Mw) de cerca de 30,0 kg/mol para o homo e copolímeros. Estes produtos, após serem submetidos a um processo de hidrólise na presença de fluoreto de tetrabutilamônio (série TSB) ou HCI aquoso (séries MEB e ETB), resultaram em PS contendo grupos carbonila na cadeia principal sendo, a seguir, isolados e caracterizados por meio de técnicas analíticas como espectroscopia de infravermelho (IR), análise elementar, cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), espalhamento de luz estático dependente do tempo (TDSLS), análise térmica (TG e DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As soluções poliméricas foram irradiadas com lâmpada de mercúrio de baixa pressão (99,5% de emissão a 254 nm), na presença de ar e à temperatura ambiente, por um período de dez horas. As alterações sofridas pelos polímeros foram acompanhadas por meio de medidas de IR, TDSLS e SEC. Os espectros no infravermelho mostraram um aumento contínuo da intensidade de algumas bandas: na região entre 3800 - 3000 cm-1, houve um alargamento das bandas que pode ser atribuído à formação de grupos hidroxila e/ou hidroperóxido; na região de 1900 - 1500 cm-1, observou-se o aparecimento de um ombro em 1712 cm-1, que pode ser atribuído à formação de grupos cetona e aldeído como funções terminais na cadeia do polímero e, na região entre 1500 - 1000 cm-1, o alargamento das bandas foi atribuído à formação de grupos anidrido. Os estudos realizados por TDSLS revelaram claramente que os copolímeros degradam com mais rapidez que o PS puro, e as taxas de degradação aumentam proporcionalmente ao aumento no teor de carbonilas incorporadas ao polímero. Tal observação tem suporte nas massas molares ponderais médias obtidas via SEC (Mw) dos fragmentos resultantes da fotólise, com valores cada vez menores com o aumento dos efeitos da fotodegradação, iniciando com cerca de 34,0 kg/mol (TSB5), por exemplo, e decrescendo a valores de Mw tão baixos quanto 4,8 kg/mol (TSB15). Para finalizar, tentou-se verificar o comportamento dos polímeros quando expostos a condições reais de utilização, submetendo-se corpos de prova a um envelhecimento acelerado em câmara de intemperismo artificial e avaliando seu comportamento mecânico. Os resultados mostraram que, para homo e copolímeros, houve uma redução na resistência à tração com o aumento do tempo de exposição (0 a 600 horas), sendo este efeito muito mais acentuado para os copolímeros. / This work was directed to the study of the UV radiation effects upon samples of polystyrene (PS) and copolymers of styrene with different fractions of 2-trimethylsililoxy-1,3-butadiene (TSB, I), 2-methoxy-1 ,3-butadiene (MEB, II) and 2-ethoxy-1,3-butadiene (ETB, III), in normally aerated solution, aiming at the optimization of the PS degradation when exposed to weathering conditions. (See in the PDF file). The polymers were prepared by free-radical polymerization in solution, resulting in average molecular weight (Mw) of about 30.0 kg/mol for the homo and copolymers. The resulting polymers were submitted to hydrolysis in the presence of tetrabutylamonium fluoride (TSB series) or aqueous HCI (MEB and ETB series), resulting in PS containing carbonyls inserted in its backbone. The polymers were isolated and characterized by infrared spectroscopy (IR), elemental analysis, size exclusion chromatography (SEC), time dependent static light scattering (TDSLS), thermal analysis (TG and DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The polymeric solutions were irradiated with a low pressure mercury lamp (99.5% emission at 254 nm), in the presence of air at room temperature, for a period of 10 hours. The polymer changes were followed by IR, TDSLS and SEC. The infrared spectra showed a continuous increase in the intensity of some bands: the broad band in the region of 3800 - 3000 cm-1 was assigned to the formation of hydroxides or hydroperoxides groups; the band at 1900 - 1500 cm-1 with a shoulder at 1712 cm-1 can be assigned to ketones or aldehydes, which appear as chain termination groups and the band at 1500 - 1000 cm-1 was attributed to the formation of anhydrides. The TDSLS studies clearly showed that the copolymers degradated much faster than the pure PS, and the degradation rates were directly related to the increase in the TSB, MEB and ETB contents of the polymer. This observation is supported by the decreasing molecular weight values obtained by SEC (Mw) for the resulting fragments from photolysis, when the carbonylic content of the polymer increased, starting at around 34.0 kg/mol (TSB5), for instance, decreasing to Mw values as low as 4.8 kg/mol (TSB15). Finally, we tried to found out the polymer behavior when exposed to the real outdoor conditions of use, by submitting samples to an accelerated aging process in a Weather-o-Meter chamber and evaluating its mechanical behavior afterwards. The results showed that for both, homo and copolymers, there was a reduction in the tensile strength with increasing in the exposition time (0 to 600 hours). This behavior is much stronger in the copolymers.

A busca por materiais derivados de fontes renováveis e com características como biocompatibilidade e biodegradabilidade tem crescido significativamente nos últimos anos. A utilização de enzimas na polimerização representa um grande passo para a obtenção destes, visto que possibilitam a produção de polímeros evitando a utilização de catalisadores tóxicos e, assim, melhorando sua biocompatibilidade. O presente trabalho descreve a utilização de monômeros funcionais derivados de fontes renováveis na produção de poliésteres hidrolisáveis via catálise enzimática. As sínteses de polímeros produzidos a partir de isosorbídeo e ácidos dicarboxílicos ou derivados - como seus ésteres alquílicos e vinílicos - foram feitas utilizando a lipase de Candida antarctica Fração B como catalisador. As polimerizações foram realizadas por policondensações em massa e em solução, utilizando-se diferentes solventes e diferentes técnicas para remoção de subprodutos de reação. A principal abordagem foi o estudo das diferentes condições reacionais realizadas, variando-se o tempo de reação, tipo do monômero, solvente utilizado (se for o caso) e tipo de técnica para remoção de subprodutos visando o aumento da massa molar dos polímeros. A condição que forneceu os materiais com maiores massas molares foi a policondensação em solução, utilizando a mistura cicloexano:benzeno como solvente. Tendo por objetivo investigar profundamente a condição ótima obtida, e estabelecer padrões de comparação com outros sistemas, foram estudados, nessa condição, parâmetros como tempo de reação, efeito do tamanho da cadeia carbônica do monômero, grupo de saída, solubilidade dos polímeros e diluição do sistema. Os materiais obtidos foram caracterizados por cromatografia por exclusão de tamanho (SEC), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia no infravermelho, difração de raios-X, e Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 1H e 13C. Através deste trabalho foi provado que, embora apresente uma cinética de reação lenta, a polimerização enzimática deste diol secundário estericamente impedido é possível, fornecendo poliésteres com massas molares similares às obtidas via catálise química. Todos os resultados obtidos neste trabalho são inéditos no que diz respeito à polimerização enzimática de dióis secundários impedidos, mais especificamente de isosorbídeo. / The search for materials derived from renewable sources, with characteristics such as biocompatibility and biodegradability has grown significantly in recent years. The use of enzymes in the polymerization is a major step for the attainment of these materials, since it allows the production of polymers while avoiding the use of toxic catalysts and thus improving its biocompatibility. This paper describes the use of functional monomers derived from renewable sources in the production of hydrolysable polyesters by enzyme catalysis The synthesis and characterization of polymers derived from isosorbide and dicarboxilic acids or derivatives - such as alkyl and vinyl esters - were carried out using the lipase from Candida antarctica - Fraction B as catalyst. The polymerizations were accomplished by polycondensations in bulk and in solution, using different solvents and different techniques for removal of reaction byproducts. The main approach was to study the different reaction conditions, by varying the reaction time, monomer type, solvent used (if applicable) and the type of technique for removal of byproducts, aiming at maximizing polymer molar mass. The condition that provided the material with higher molecular weight was the solution step-growth polymerization, using a mixture cyclohexane:benzene as solvents. Aiming to thoroughly investigate the optimum condition obtained, and to establish standards for comparison with other systems, it was studied, in this condition, parameters such as reaction time, effect of monomer carbon chain length , leaving group, polymers solubility of and dilution of the reaction system. The materials were characterized by gel permeation chromatography (SEC), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy, X-ray diffraction and 1H and 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Through this work it was proved that, in spite of a slow reaction kinetics, the enzymatic polymerization of this hindered secondary diol is possible, providing polyester with molecular weight similar to those obtained by chemical catalysis. All results obtained in this work are unprecedented with respect to the enzymatic polymerization of hindered secondary diols, more specifically of Isosorbide.

A degradação de rejeites de polímeros sintéticos tem sido o foco de crescente atenção, devido ao seu uso potencial como combustível e como fonte de produtos químicos. O aproveitamento de rejeitas poliméricos contribui para a solução dos problemas de poluição. O uso de catalisadores adequados pode facilitar a degradação térmica de polímeros sintéticos, a qual pode ser monitorada por métodos termoanalíticos. Este trabalho apresenta um conjunto de atividades envolvendo estudos de síntese e caracterização de catalisadores zeolíticos de estrutura faujasítica (zeólita HY e o silicoaluminofosfato SAPO-37), para serem utilizados na degradação térmica do polietileno de alta densidade (HDPE). A fim de avaliar a atividade catalítica destes materiais zeolíticos utilizou-se Termogravimetria (TG), análise térmica diferencial (DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os parâmetros cinéticos do processo de degaradção térmica do HDPE sem e com catalisador foram calculados usando-se o método integral a múltiplas razões de aquecimento de Flynn e Wall bem como o método de Vyazovkin (Model Free Kinetics). Promoveu-se também o monitoramento dos produtos formados na degradação térmica do polímero com e sem catalisador utilizando-se um sistema simultâneo e acoplado TG/DTA-GC/MS. Os resultados obtidos, mostraram que os materiais zeolíticos facilitaram o processo. / Degradation of waste synthetic polymers has been the focus of increased attention because of their potential use as fuels or chemical resource. Besides, recycling of polymers from waste products can contribute to solve pollution problems. The use of suitable catalysts can enhance the thermal degradation of synthetic polymers, which may be monitored by thermoanalytical techniques. In this study, catalysts with zeolite structure (Zeolite HY and SAPO-37 silicoaluminophosphate) were synthesized and characterized, in order to be screened up for the thermal degradation of high density polyethylene (HDPE). Catalytical activity was evaluated for these materiais using thermogravimetry (TG), differential thermal analysis (DTA) and differential scanning calorimetry (DSC). Kinetic parameters related to the HDPE thermal degradation process with and without catalyst were calculated employing the multiple heating rate integral method proposed by Flynn and Wall as well by using Vyazovkin (Model Free Kinetics). AII the evolved products were analyzed using a TG/DTA-GC/MS simul and coupled system. The data showed a positive catalytic activity for the zeolite structure materials.

Este trabalho é direcionado ao estudo dos efeitos da radiação UV sobre amostras de poliestireno (PS) e de copolímeros de estireno com proporções variáveis de 2-trimetilsililóxi-1,3-butadieno (TSB, I), 2-metóxi-1,3-butadieno (MEB, II) e 2-etóxi-1,3-butadieno (ETB, III), em solução aerada, visando principalmente à amplificação da degradação ambiental do PS quando exposto a condições de intemperismo natural. (Ver no arquivo em PDF). Os polímeros foram sintetizados via polimerização radicalar em solução, resultando em uma massa molar ponderai média (Mw) de cerca de 30,0 kg/mol para o homo e copolímeros. Estes produtos, após serem submetidos a um processo de hidrólise na presença de fluoreto de tetrabutilamônio (série TSB) ou HCI aquoso (séries MEB e ETB), resultaram em PS contendo grupos carbonila na cadeia principal sendo, a seguir, isolados e caracterizados por meio de técnicas analíticas como espectroscopia de infravermelho (IR), análise elementar, cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), espalhamento de luz estático dependente do tempo (TDSLS), análise térmica (TG e DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As soluções poliméricas foram irradiadas com lâmpada de mercúrio de baixa pressão (99,5% de emissão a 254 nm), na presença de ar e à temperatura ambiente, por um período de dez horas. As alterações sofridas pelos polímeros foram acompanhadas por meio de medidas de IR, TDSLS e SEC. Os espectros no infravermelho mostraram um aumento contínuo da intensidade de algumas bandas: na região entre 3800 - 3000 cm-1, houve um alargamento das bandas que pode ser atribuído à formação de grupos hidroxila e/ou hidroperóxido; na região de 1900 - 1500 cm-1, observou-se o aparecimento de um ombro em 1712 cm-1, que pode ser atribuído à formação de grupos cetona e aldeído como funções terminais na cadeia do polímero e, na região entre 1500 - 1000 cm-1, o alargamento das bandas foi atribuído à formação de grupos anidrido. Os estudos realizados por TDSLS revelaram claramente que os copolímeros degradam com mais rapidez que o PS puro, e as taxas de degradação aumentam proporcionalmente ao aumento no teor de carbonilas incorporadas ao polímero. Tal observação tem suporte nas massas molares ponderais médias obtidas via SEC (Mw) dos fragmentos resultantes da fotólise, com valores cada vez menores com o aumento dos efeitos da fotodegradação, iniciando com cerca de 34,0 kg/mol (TSB5), por exemplo, e decrescendo a valores de Mw tão baixos quanto 4,8 kg/mol (TSB15). Para finalizar, tentou-se verificar o comportamento dos polímeros quando expostos a condições reais de utilização, submetendo-se corpos de prova a um envelhecimento acelerado em câmara de intemperismo artificial e avaliando seu comportamento mecânico. Os resultados mostraram que, para homo e copolímeros, houve uma redução na resistência à tração com o aumento do tempo de exposição (0 a 600 horas), sendo este efeito muito mais acentuado para os copolímeros. / This work was directed to the study of the UV radiation effects upon samples of polystyrene (PS) and copolymers of styrene with different fractions of 2-trimethylsililoxy-1,3-butadiene (TSB, I), 2-methoxy-1 ,3-butadiene (MEB, II) and 2-ethoxy-1,3-butadiene (ETB, III), in normally aerated solution, aiming at the optimization of the PS degradation when exposed to weathering conditions. (See in the PDF file). The polymers were prepared by free-radical polymerization in solution, resulting in average molecular weight (Mw) of about 30.0 kg/mol for the homo and copolymers. The resulting polymers were submitted to hydrolysis in the presence of tetrabutylamonium fluoride (TSB series) or aqueous HCI (MEB and ETB series), resulting in PS containing carbonyls inserted in its backbone. The polymers were isolated and characterized by infrared spectroscopy (IR), elemental analysis, size exclusion chromatography (SEC), time dependent static light scattering (TDSLS), thermal analysis (TG and DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The polymeric solutions were irradiated with a low pressure mercury lamp (99.5% emission at 254 nm), in the presence of air at room temperature, for a period of 10 hours. The polymer changes were followed by IR, TDSLS and SEC. The infrared spectra showed a continuous increase in the intensity of some bands: the broad band in the region of 3800 - 3000 cm-1 was assigned to the formation of hydroxides or hydroperoxides groups; the band at 1900 - 1500 cm-1 with a shoulder at 1712 cm-1 can be assigned to ketones or aldehydes, which appear as chain termination groups and the band at 1500 - 1000 cm-1 was attributed to the formation of anhydrides. The TDSLS studies clearly showed that the copolymers degradated much faster than the pure PS, and the degradation rates were directly related to the increase in the TSB, MEB and ETB contents of the polymer. This observation is supported by the decreasing molecular weight values obtained by SEC (Mw) for the resulting fragments from photolysis, when the carbonylic content of the polymer increased, starting at around 34.0 kg/mol (TSB5), for instance, decreasing to Mw values as low as 4.8 kg/mol (TSB15). Finally, we tried to found out the polymer behavior when exposed to the real outdoor conditions of use, by submitting samples to an accelerated aging process in a Weather-o-Meter chamber and evaluating its mechanical behavior afterwards. The results showed that for both, homo and copolymers, there was a reduction in the tensile strength with increasing in the exposition time (0 to 600 hours). This behavior is much stronger in the copolymers.

Visando a obtenção de uma nova classe de copoliésteres biodegradáveis com propriedades aprimoradas resíduos monoméricos de succinato de isosorbídeo (IS) foram incorporados à cadeia molecular de poli(L-lactídeo), PLLA. Quatro copolímeros, três em bloco e um aleatório, de baixas massas molares médias, miscíveis e com maior caráter hidrofóbico e temperatura final de degradação térmica que PLLA, foram obtidos por meio de diferentes enfoques. Estudos adicionais envolvendo a incorporação de resíduos de IS ou LLA à cadeia polimérica de poli(3- hidroxibutirato), PHB, foram realizados. A introdução de resíduos de IS na cadeia principal de PHB proporcionou resultados similares. Partindo-se de um dos enfoques, com condições de síntese melhoradas e utilizando um extensor de cadeia polimérica, copolímeros em bloco miscíveis de altas massas molares médias foram obtidos com diferentes composições dos meros de LLA e IS. Os filmes obtidos a partir do copolímero apresentaram propriedades mecânicas ligeiramente superiores àquelas de PLLA. Os resultados de degradação hidrolítica em meio ácido (pH = 2) e alcalino (pH =12) para os filmes dos copolímeros e PLLA foram comparáveis. Os copolímeros são passíveis de formar fibras por fiação do fundido, necessária para aplicações que visem a obtenção de suturas biodegradáveis e bioabsorvíveis. Malhas de não-tecido, com potencial uso como suportes para crescimento celular e dispositivos para liberação controlada de fármacos, foram obtidas com sucesso por eletrofiação, a partir das soluções desses copolímeros. A introdução de resíduos de succinato de isosorbídeo na cadeia polimérica de PLLA aumentou significativamente a adesão celular das malhas de não-tecido obtidas a partir dos copolímeros. / With the goal of obtaining a new class of biodegradable copolyesters with improved properties isosorbide succinate (IS) moieties were incorporated into the poly(L-lactide), PLLA, backbone. Three miscible block copolymers and one miscible random copolymer with both hydrophobic character and final degradation temperature higher than PLLA and possessing low average molar masses were obtained through different approaches. Additional investigations involving the incorporation of IS or LLA residues into poly(3-hydroxybutyrate), PHB, backbone were performed. The incorporation of IS moieties into PHB main chain imparted similar results. Starting from one of the approaches, with improved synthesis conditions and using a chain extensor, miscible block copolymers with high average molar masses were obtained with different mer compositions of LLA and IS. Films obtained from the copolymer presented mechanical properties slightly greater than those from PLLA. Acid (pH = 2) and alkaline (pH = 12) hydrolytic degradation data for the copolymers and PLLA films were comparable. The copolymers are capable of forming fibers by melt spinning, needed for applications that aim at the production of biodegradable and bioresorbable sutures. Non-woven mashes, with potential use as cell growth scaffold and drug-controlled delivery devices, were successfully obtained from the copolymer solutions by electrospinning. The introduction of isosorbide succinate moieties into PLLA main backbone increased significantly the cell adhesion of the non-woven mashes attained from the copolymers.

Simulação de Dinâmica Molecular (MD) foi utilizada para se explorar propriedades estruturais e dinâmicas de eletrólitos poliméricos, poli(oxietileno), PEO, PEO-LiClO4 em três concentrações de sal e em duas temperaturas (373 e 500 K), visando contribuir para o entendimento do mecanismo pelo qual os íons são transportados na matriz polimérica. Nas simulações MD foi utilizado um modelo de átomos unidos para o PEO. O modelo do PEO (32 cadeias de PEO com peso molecular de 1175) foi validado pela comparação do fator de estrutura estático, S(k), calculado com o obtido por espectroscopia de espalhamento de nêutrons para o PEO puro. Um pico em vetor de onda pequeno foi observado no S(k) quando LiClO4 foi adicionado na matriz do PEO, indicando a presença de ordem estendida no PEO-LiClO4 fundido. Pares iônicos de contato foram observados, os quais são favorecidos quando a temperatura aumenta. As cadeias do PEO se tomam menos estendidas (menor raio de giração, Rg) com a adição de sal. O raio de giração aumenta com o aumento da temperatura em concentração baixa de sal e é fracamente afetado pela temperatura em concentração alta de sal. A dinâmica dos cátions é afetada pelo seu ambiente local, sendo mais favorecida na direção dos átomos de oxigênio do PEO. Os cátions apresentam movimentos difusivo e em saltos. A relaxação das cadeias do PEO, assim como a difusão dos íons, é maior nos sistemas de menor concentração de LiClO4 e em temperatura elevada. / In this work, Molecular Dynarnics (MD) simulation has been performed to evaluate structural and dynamics properties of the polymer electrolyte poly(oxietilene) PEO-LiClO4 for three salt concentration and two temperatures (373 and 500 K), in order to understand the ionic transport mechanism in the polymeric matrix. A united atoms model has been used for PEO. The PEO model has been validated by comparing calculated static structure factor S(k) of pure PEO at 363 K (32 PEO chains with a molecular weight of 1175) with previous experimental data obtained by neutron scattering spectroscopy. A low wave-vector peak indicates an extended-range order in PEO-LiClO4 melts. Contact ionic pair are observed, which are favoured as temperature increases. PEO chains as a whole becomes less extented (smaller radius of gyration) uppon addition of LiClO4. Radius of gyration increases with temperature at low salt concentration, but it is only marginally affected by temperature at high concentration. Cations dynamics is affected by the local neighborhood, being faster in the direction of PEO oxygen atoms. Cations motion display diffusion and hopping events. Relaxation time of PEO chains, as well as ionic diffusion, increase with temperature and decrease with LiClO4 concentration.

A busca por materiais derivados de fontes renováveis e com características como biocompatibilidade e biodegradabilidade tem crescido significativamente nos últimos anos. A utilização de enzimas na polimerização representa um grande passo para a obtenção destes, visto que possibilitam a produção de polímeros evitando a utilização de catalisadores tóxicos e, assim, melhorando sua biocompatibilidade. O presente trabalho descreve a utilização de monômeros funcionais derivados de fontes renováveis na produção de poliésteres hidrolisáveis via catálise enzimática. As sínteses de polímeros produzidos a partir de isosorbídeo e ácidos dicarboxílicos ou derivados - como seus ésteres alquílicos e vinílicos - foram feitas utilizando a lipase de Candida antarctica Fração B como catalisador. As polimerizações foram realizadas por policondensações em massa e em solução, utilizando-se diferentes solventes e diferentes técnicas para remoção de subprodutos de reação. A principal abordagem foi o estudo das diferentes condições reacionais realizadas, variando-se o tempo de reação, tipo do monômero, solvente utilizado (se for o caso) e tipo de técnica para remoção de subprodutos visando o aumento da massa molar dos polímeros. A condição que forneceu os materiais com maiores massas molares foi a policondensação em solução, utilizando a mistura cicloexano:benzeno como solvente. Tendo por objetivo investigar profundamente a condição ótima obtida, e estabelecer padrões de comparação com outros sistemas, foram estudados, nessa condição, parâmetros como tempo de reação, efeito do tamanho da cadeia carbônica do monômero, grupo de saída, solubilidade dos polímeros e diluição do sistema. Os materiais obtidos foram caracterizados por cromatografia por exclusão de tamanho (SEC), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia no infravermelho, difração de raios-X, e Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 1H e 13C. Através deste trabalho foi provado que, embora apresente uma cinética de reação lenta, a polimerização enzimática deste diol secundário estericamente impedido é possível, fornecendo poliésteres com massas molares similares às obtidas via catálise química. Todos os resultados obtidos neste trabalho são inéditos no que diz respeito à polimerização enzimática de dióis secundários impedidos, mais especificamente de isosorbídeo. / The search for materials derived from renewable sources, with characteristics such as biocompatibility and biodegradability has grown significantly in recent years. The use of enzymes in the polymerization is a major step for the attainment of these materials, since it allows the production of polymers while avoiding the use of toxic catalysts and thus improving its biocompatibility. This paper describes the use of functional monomers derived from renewable sources in the production of hydrolysable polyesters by enzyme catalysis The synthesis and characterization of polymers derived from isosorbide and dicarboxilic acids or derivatives - such as alkyl and vinyl esters - were carried out using the lipase from Candida antarctica - Fraction B as catalyst. The polymerizations were accomplished by polycondensations in bulk and in solution, using different solvents and different techniques for removal of reaction byproducts. The main approach was to study the different reaction conditions, by varying the reaction time, monomer type, solvent used (if applicable) and the type of technique for removal of byproducts, aiming at maximizing polymer molar mass. The condition that provided the material with higher molecular weight was the solution step-growth polymerization, using a mixture cyclohexane:benzene as solvents. Aiming to thoroughly investigate the optimum condition obtained, and to establish standards for comparison with other systems, it was studied, in this condition, parameters such as reaction time, effect of monomer carbon chain length , leaving group, polymers solubility of and dilution of the reaction system. The materials were characterized by gel permeation chromatography (SEC), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy, X-ray diffraction and 1H and 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Through this work it was proved that, in spite of a slow reaction kinetics, the enzymatic polymerization of this hindered secondary diol is possible, providing polyester with molecular weight similar to those obtained by chemical catalysis. All results obtained in this work are unprecedented with respect to the enzymatic polymerization of hindered secondary diols, more specifically of Isosorbide.