O complexo 1,4-bis(2,6-diisopropilfenil)-acenaftenodiimina-dicloroníquel(II) (1), em combinação com metilaluminoxano (MAO) foi utilizado para polimerizar eteno utilizando altas pressões e temperaturas. Foram investigados os efeitos da pressão de eteno, da temperatura, do tempo de reação e da quantidade de catalisador bem como, as propriedades dos polietilenos sintetizados. Os polietilenos obtidos com o sistema (1)/MAO foram altamente ramificados. As ramificações variaram de metil até hexil ou até mais longas, sem adição de comonômero. Os polietilenos não apresentaram metilas isoladas, apresentando uma grande quantidade de metilas 1,4, metilas 1,5 e metilas 1,6 e cadeias longas. A presença de ramificações foi devido ao mecanismo denominado chain-walking. Os valores de ramificações nos PE foram maiores que 105 e menores que 277 ramificações/1000C. O aumento do número de ramificações foi devido ao aumento na temperatura de polimerização e uma diminuição da pressão de eteno. Os PE obtidos com o sistema (1)/MAO apresentaram peso molecular (Mw) elevado entre 44.000 e 105.000 Daltons e valores de polidispersão de 2,0 a 4,0, dependendo das condições reacionais. O peso molecular dos polímeros diminuiu com o aumento da temperatura de polimerização. / The combination of 1,4-bis(2,6-diisopropylphenyl)-acenaphthenediiminedichloronickel( II) (1) and methylaluminoxane (MAO) was highly active in ethylene polymerization under high pressures and temperatures. Herein we investigated the effects of ethylene pressure, reaction temperature, reaction time and amount of catalyst on polymer properties and reaction performance. The polyethylenes obtained with 1/MAO are highly branched. The branches goes from methyl to hexyl or even longer, and this without comonomer addition. These polyethylenes obtained do not shows isolated methyl groups, but shows 1,4-methyl, 1,5 and 1,6 methyl patterns. The branching was due to the so-called chain-walking mechanism. The branch content, which is in the range 105 to 277 branches/1000 C, increased with the temperature rising or the ethylene concentration decrease. The polyethylenes produced with these system have molecular weight between 44.000 and 105.000 Daltons and polydispersions from 2,0 to 4,0 depending on the reactions conditions. The polymer molecular weight tended to decrease with increasing polymerization temperature.

O complexo 1,4-bis(2,6-diisopropilfenil)-acenaftenodiimina-dicloroníquel(II) (1), em combinação com metilaluminoxano (MAO) foi utilizado para polimerizar eteno utilizando altas pressões e temperaturas. Foram investigados os efeitos da pressão de eteno, da temperatura, do tempo de reação e da quantidade de catalisador bem como, as propriedades dos polietilenos sintetizados. Os polietilenos obtidos com o sistema (1)/MAO foram altamente ramificados. As ramificações variaram de metil até hexil ou até mais longas, sem adição de comonômero. Os polietilenos não apresentaram metilas isoladas, apresentando uma grande quantidade de metilas 1,4, metilas 1,5 e metilas 1,6 e cadeias longas. A presença de ramificações foi devido ao mecanismo denominado chain-walking. Os valores de ramificações nos PE foram maiores que 105 e menores que 277 ramificações/1000C. O aumento do número de ramificações foi devido ao aumento na temperatura de polimerização e uma diminuição da pressão de eteno. Os PE obtidos com o sistema (1)/MAO apresentaram peso molecular (Mw) elevado entre 44.000 e 105.000 Daltons e valores de polidispersão de 2,0 a 4,0, dependendo das condições reacionais. O peso molecular dos polímeros diminuiu com o aumento da temperatura de polimerização. / The combination of 1,4-bis(2,6-diisopropylphenyl)-acenaphthenediiminedichloronickel( II) (1) and methylaluminoxane (MAO) was highly active in ethylene polymerization under high pressures and temperatures. Herein we investigated the effects of ethylene pressure, reaction temperature, reaction time and amount of catalyst on polymer properties and reaction performance. The polyethylenes obtained with 1/MAO are highly branched. The branches goes from methyl to hexyl or even longer, and this without comonomer addition. These polyethylenes obtained do not shows isolated methyl groups, but shows 1,4-methyl, 1,5 and 1,6 methyl patterns. The branching was due to the so-called chain-walking mechanism. The branch content, which is in the range 105 to 277 branches/1000 C, increased with the temperature rising or the ethylene concentration decrease. The polyethylenes produced with these system have molecular weight between 44.000 and 105.000 Daltons and polydispersions from 2,0 to 4,0 depending on the reactions conditions. The polymer molecular weight tended to decrease with increasing polymerization temperature.

O complexo 1,4-bis(2,6-diisopropilfenil)-acenaftenodiimina-dicloroníquel(II) (1), em combinação com metilaluminoxano (MAO) foi utilizado para polimerizar eteno utilizando altas pressões e temperaturas. Foram investigados os efeitos da pressão de eteno, da temperatura, do tempo de reação e da quantidade de catalisador bem como, as propriedades dos polietilenos sintetizados. Os polietilenos obtidos com o sistema (1)/MAO foram altamente ramificados. As ramificações variaram de metil até hexil ou até mais longas, sem adição de comonômero. Os polietilenos não apresentaram metilas isoladas, apresentando uma grande quantidade de metilas 1,4, metilas 1,5 e metilas 1,6 e cadeias longas. A presença de ramificações foi devido ao mecanismo denominado chain-walking. Os valores de ramificações nos PE foram maiores que 105 e menores que 277 ramificações/1000C. O aumento do número de ramificações foi devido ao aumento na temperatura de polimerização e uma diminuição da pressão de eteno. Os PE obtidos com o sistema (1)/MAO apresentaram peso molecular (Mw) elevado entre 44.000 e 105.000 Daltons e valores de polidispersão de 2,0 a 4,0, dependendo das condições reacionais. O peso molecular dos polímeros diminuiu com o aumento da temperatura de polimerização. / The combination of 1,4-bis(2,6-diisopropylphenyl)-acenaphthenediiminedichloronickel( II) (1) and methylaluminoxane (MAO) was highly active in ethylene polymerization under high pressures and temperatures. Herein we investigated the effects of ethylene pressure, reaction temperature, reaction time and amount of catalyst on polymer properties and reaction performance. The polyethylenes obtained with 1/MAO are highly branched. The branches goes from methyl to hexyl or even longer, and this without comonomer addition. These polyethylenes obtained do not shows isolated methyl groups, but shows 1,4-methyl, 1,5 and 1,6 methyl patterns. The branching was due to the so-called chain-walking mechanism. The branch content, which is in the range 105 to 277 branches/1000 C, increased with the temperature rising or the ethylene concentration decrease. The polyethylenes produced with these system have molecular weight between 44.000 and 105.000 Daltons and polydispersions from 2,0 to 4,0 depending on the reactions conditions. The polymer molecular weight tended to decrease with increasing polymerization temperature.

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Ferreira.pdf: 2947466 bytes, checksum: 12ba46e44f7b04ea33d92b029b5a85f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-18T20:31:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - André A. Ferreira.pdf: 2947466 bytes, checksum: 12ba46e44f7b04ea33d92b029b5a85f7 (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this paper is to analyze the structure and morphology of Polyaniline Emeraldine-salt form (PANI-ES) by conventional (PANI-ES/C1 and PANI-ES/C2) and interfacial (PANI-ES/I1 and PANI/ES/I2) polymerization using HCl 1M and 2M. The X-ray diffraction patterns (XRD) of PANI-ES/I1 and PANI-ES/I2 have presented higher crystallinity. Furthermore, the peak located at 2θ = 18.3° has not been reported in scientific literature. PANI–ES/C1 and PANI–ES/C2 presented closed crystallinity percentage around 50 (± 2) %, while PANI–ES/I1 and PANI-ES/I2 presented, respectively, 55 (± 2) % and 63 (± 2) % of crystallinity. PANI–ES/C1 showed cell parameters similar to those reported in literature. However, PANI–ES/C2, PANI–ES/I1 and PANI–ES/I2 have presented larger “b” unit cell parameter, from 8.9021 Å (PANI–ES/C1) to ~16.2931 Å, due to the more efficient doping of the chloride ions. Fourier-transform Infrared Spectroscopy technique (FTIR) was useful to evaluate significant changes in the quinoid (Q) and benzenoid (B) bands: PANI-ES/C1 and PANI-ES/C2 presented the ratio Q/B, respectively, 0.4 and 0.6, indicating that the doping level by exposure to a higher dopant concentration has increased. An even more intense dopant action was verified in PANI-ES/I1 and PANI-ES/I2, presenting Q/B ratios of 0.7 and 0.9, respectively. These results reveal the more efficient doping level provided by the interfacial polymerization. Scanning Electron Microscopy (SEM) images showed that PANI-ES/C1 presented short nanofibers, while PANI-ES/C2 showed nanofibers length and diameter, respectively, around 61% and 13% higher than those found in PANI-ES/C1. However, PANI-ES/I1 and PANI-ES/I2 presented four different types of morphologies (nanoplates, nanorods, nanofibers and nanoflowers) due to the peculiarity of this polymerization method as well as to the lower dopant concentration. The difference of length and diameter between PANI-ES/C1 and PANI-ES/I2 nanofibers reaches 64% and 52%, respectively. Thermogravimetric Analysis (TGA) showed that the event related to the dopant release occurred for PANI-ES/I1 and PANI-ES/I2 in higher temperatures and larger temperature range, suggesting larger amount of dopant and better doping level. In addition, PANI-ES/C1 was the lesser stable sample, while the more stable sample was PANI-ES/I2. The PANI-ES/C1 presented the lowest electrical conductivity, 0.48 x 10-4 S.cm-1. Thus, PANI-ES/C2, PANI-ES/I1 and PANI-ES/I2 have presented, respectively, electrical conductivity values around 0.75 x 10-4 S.cm-1, 0.90 x 10-4 S.cm-1 and 1.20 x 10-4 S.cm-1. Furthermore, the interfacial polymerization methodology may favored higher electrical conductivity due to the better charge transport along the larger nanofibers. / O objetivo deste trabalho é analisar estrutura e morfologia de polianilinas na forma Sal de Esmeraldina (PANI-ES) obtidas por síntese convencional (PANI-ES/C1 e PANI-ES/C2) e interfacial (PANI-ES/I1 e PANI-ES/I2) usando 1 e 2M de HCl. Os padrões de difração de raios X (DRX) das PANI-ES/I1 e PANI-ES/I2 apresentaram maiores cristalinidades (55 ± 2 e 63 ± 2%) enquanto PANI-ES/C1 e PANI-ES/C2 apresentaram cristalinidade em torno de 50 ± 2%. PANI-ES/C1 apresentou parâmetros de cela unitária semelhantes aos relatados na literatura. No entanto, PANI-ES/C2, PANI-ES/I1 e PANI-ES/I2 apresentaram maior valor do parâmetro de célula unitária “b”, que passou de 8.9021 para 16.2931 Å, devido à dopagem mais eficiente pelos íons cloreto. A técnica de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) foi útil para avaliar as alterações nas bandas quinóide (Q) e benzenóide (B): PANI-ES/C1 e PANI-ES/C2 apresentaram a razão Q/B = 0,6, indicando que o nível de dopagem por exposição a uma concentração de dopante mais elevada aumentou. Verificou-se uma ação dopante ainda mais intensa em PANI-ES/I1 e PANI-ES/I2 apresentando razões Q/B de 0,7 e 0,9, respectivamente. Estes resultados revelam o nível de dopagem mais eficiente proporcionado pela polimerização interfacial. As imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostraram que PANI-ES/C1 apresentou nanofibras curtas, enquanto que PANI-ES/C2 apresentou comprimento e diâmetro de nanofibras respectivamente, cerca de 61 e 13% superiores aos encontrados para a PANI-ES/C1. No entanto, PANI-ES/I1 e PANI-ES/I2 apresentaram quatro tipos diferentes morfologias (nanoplacas, nanobastões, nanofibras e nanoflores) devido à peculiaridade deste método de polimerização. A diferença de comprimento e diâmetro entre as nanofibras de PANI-ES/C1e PANI-ES/I2 atingiu 64 e 52%, respectivamente. A análise termogravimétrica (TGA) mostrou que o evento relacionado à liberação de dopante ocorreu para PANI-ES/I1 e PANI-ES/I2 em temperaturas mais elevadas e maior faixa de temperatura, sugerindo maior quantidade de dopante e melhor nível de dopagem. Além disso, PANI-ES/C1e foi a amostra menos estável, enquanto que a amostra mais estável foi PANI-ES/I2. A PANI-ES/C1 apresentou a menor condutividade elétrica, 0,48 x 10-4 S.cm-1. PANI-ES/C2, PANI-ES/I1 e PANI-ES/I2 apresentaram, respectivamente, valores de condutividade elétrica em torno de 0,75 x 10-4 S.cm-1, 0,90 x 10-4 S.cm-1 e 1,20 x 10-4 S.cm-1, as quais podem ter sido favorecidas pelo método de polimerização devido ao melhor transporte de carga ao longo das nanofibras e também às diferentes morfologias.

OBJETIVO: caracterizar a interação entre tensão e cinética de polimerização e seus parâmetros determinantes, e avaliar a qualidade da rede polimérica e propriedades mecânicas de compósitos comerciais para dentes posteriores a base de dimetacrilato ou de silorano. A cinética de polimerização foi avaliada sob influência da intensidade da fonte de luz, da temperatura e da umidade. Por fim, o grau de conversão (GC) do compósito a base de silorano foi avaliado por espectroscopia e titulação. MÉTODOS: foram utilizados três compósitos de baixa contração: Kalore (KAL - GC America) e N´Durance (NDUR Septodont), a base de dimetacrilatos; e Filtek P90 (P90 - 3MESPE), a base de silorano. O EsthetX HD (EHD - Dentsply) foi utilizado como controle. A tensão de polimerização (TP) dos espécimes (n = 5; Ø = 5 mm; h = 1 mm, 10 min) foi obtida em máquina universal de ensaios mecânicos. A contração volumétrica (CVol) foi determinada em linômetro (n = 3; Ø = 6 mm; h = 1,5 mm; 10 min). O módulo de elasticidade em flexão (MeFlex) e a resistência à flexão (RFlex) (n = 10; 10 x 2 x 1 mm) foram obtidos através do teste de dobramento em três pontos (8 mm entre apoios; 0.5 mm/min). O GC e a taxa de polimerização (Rp) dos espécimes (n = 3; Ø = 6,5 mm; h = 0,8 mm) foram determinados por espectroscopia no NIR (banda em 6165 cm-1 para dimetacrilatos e em 4156 cm-1 e 4071 cm-1 para silorano). Para os testes acima descritos, a fotopolimerização foi realizada com 740 mW/cm2 x 27 s (Bluephase G2 Ivoclar). A temperatura de transição vítrea (Tg), a tangente de delta (tan delta), o grau de heterogeneidade e a densidade de ligações cruzadas de espécimes (n = 3; 15 x 3 x 1 mm) com o máximo de conversão foram obtidos em analisador dinâmico-mecânico. A análise dos extratos obtidos após imersão dos espécimes (Ø = 12 mm; h = 0,8 mm; 970 mW/cm2 x 30 s) em diclorometano foi realizada através de 1H-NMR para verificar monômeros residuais. A cinética de polimerização de espécimes (n = 3; Ø = 5,5 mm; h = 1 mm) de todos os materiais, fotopolimerizados com Acticure 4000 EXFO e filtro 320-500 nm, foi analisada sob variação de irradiância (3, 30 ou 200 mW/cm2) e de temperatura (23, 35 ou 60 °C) por espectroscopia no NIR (banda em 6165 cm-1 para dimetacrilatos e em 4156 cm-1 para silorano). A influência da umidade a 23, 35 ou 60 °C na cinética de polimerização foi verificada para Filtek P90 e EsthetX HD. Para auxiliar na identificação de bandas que possam ser utilizadas para o GC do Filtek P90, as conversões de bandas referentes a anéis epóxicos selecionadas com a caracterização espectroscópica (Mid-IR e NIR) de monômeros modelos e do Filtek P90 sem carga foram comparadas com os valores encontrados no teste de titulação ácido-base desses materiais. Os dados dos testes laboratoriais, quando necessário, foram submetidos à Anova e ao Teste de Tukey ( < 0,05). RESULTADOS: O EHD apresentou a maior TP, estatisticamente semelhante ao NDUR e maior que o KAL e o P90, estatisticamente semelhantes. A Cvol do EHD foi superior à do NDUR, e o P90 e o KAL obtiveram os menores valores, estatisticamente semelhantes. O P90 apresentou o maior MeFLex, sem diferença entre os outros materiais. O EHD obteve o maior valor de RFlex, e o KAL e o NDUR apresentaram os menores valores, sem diferença entre eles. O NDUR apresentou o maior GC, seguido do EHD e KAL, e o P90 apresentou o menor valor. O EHD apresentou a maior Tg, seguido de P90, KAL e NDUR. O NDUR e o P90 apresentaram, respectivamente, a maior e a menor tan delta. O NDUR e o KAL apresentaram a maior e a menor homogeneidade, respectivamente. O P90 apresentou a maior densidade de ligações cruzadas, sem diferença entre os outros compósitos. Diferentemente do EHD e do KAL, o P90 e o NUR não apresentaram lixiviação de monômeros residuais. O P90 mostrou cinética de polimerização semelhante aos compósitos dimetacrilatos, inclusive sob variação de irradiância e temperatura. A umidade aumentou ligeiramente o GCMáx do EHD a 23 e a 35 °C, porém a temperatura exerceu maior influência à 60° C. De uma maneira geral, a umidade não influenciou a cinética de polimerização do P90. Em Mid-IR, o P90 apresentou 60 % de conversão através da banda em 883 cm-1, próximo ao valor obtido com a titulação. Já em NIR, há conversão em duas bandas distintas: em 4156 cm-1 (42%) e em 4071 cm-1 (65%). CONCLUSÃO: o GC exerceu grande influência sobre os valores de TP. Altos valores de MeFlex e RFlex foram associados à alta densidade de ligações cruzadas. P90 e NDUR não apresentaram lixiviação de monômeros residuais. Um maior GC é obtido quando o compósito alcança alto valor de conversão até o ponto de vitrificação. O P90 mostrou comportamento semelhante aos compósitos baseados em dimetacrilatos quanto à cinética de polimerização, inclusive sob variação de irradiância e temperatura. De uma maneira geral, a umidade não exerceu grande influência na cinética de polimerização do P90 e do EHD. Como não se sabe a composição exata do Filtek P90, pode-se dizer apenas que a conversão deste material é cerca de 40 %. O teste de titulação precisa ser aperfeiçoado e são necessários estudos adicionais para se validar a metodologia FTIR X titulação utilizada. Como a composição monomérica exata do Filtek P90 não é conhecida, não foi possível precisar a conversão deste material com os métodos empregados, porém pode-se dizer que este material apresenta, no mínimo, cerca de 40 % de conversão, dada pela banda em 4156 cm-1. / OBJECTIVE: To characterize the interaction between polymerization kinetics and stress and its determining parameters, and evaluate polymer network quality and mechanical properties of commercial composites for posterior teeth based on dimethacrylate or silorane. Also, the influence of the intensity of the light source, temperature and humidity on the polymerization reaction was evaluated. Finally, the degree of conversion (DC) of the composite based on silorane was evaluated by spectroscopy and titration. METHODS: three \"low shrinkage\" composites were chosen: Kalore (KAL - GC America) and N\'Durance (NDUR - Septodont), based on dimethacrylates, and Filtek P90 (P90 - 3MESPE), based on silorane. EsthetX HD (EHD - Dentsply) was used as a control. Polymerization stress (PS) of samples (n = 5, Ø = 5 mm; h = 1 mm, 10 min) was obtained using a universal testing machine. Volumetric shrinkage (VS) was determined in a linometer (n = 3, Ø = 6 mm, h = 1.5 mm, 10 min). Elastic modulus (E) and flexural strength (FS) (n = 10; 10 x 2 x 1 mm) were obtained by three point bending test (8 mm between support, 0.5 mm/min). DC and polymerization rate (Rp) of specimen (n = 3, Ø = 6.5 mm, h = 0.8 mm) were determined by NIR spectroscopy (peak 6165 cm-1 for dimethacrylates and 4156 cm-1 and 4071 cm-1 for silorane). For these tests, photopolymerization was performed with 740 mW/cm2 x 27 s (Bluephase G2 - Ivoclar). Glass transition temperature (Tg), loss tangent (LT), degree of heterogeneity and crosslink density of specimens (n = 3, 15 x 3 x 1 mm) with maximum conversion was obtained in a dynamic mechanical analyzer. Analysis of extracts obtained after specimen immersion (Ø = 12 mm, h = 0.8 mm; 970 mW/cm2 x 30 s) in dichloromethane was carried out using 1H-NMR to determine residual monomers. Polymerization kinetics of specimens (n = 3; Ø = 5.5 mm, h = 1 mm) of all materials cured with Acticure 4000 - EXFO and 320-500 nm filter, was analyzed using different levels of irradiance (3, 30 or 200 mW/cm2) and temperature (23, 35 or 60 °C) by NIR spectroscopy (peak 6165 cm-1 for dimethacrylates and 4156 cm-1 for silorane). The influence of moisture at 23, 35 or 60 °C on polymerization kinetics was observed for Filtek P90 and EsthetX HD. To assist in the identification of peaks that can be used to calculate the conversion of Filtek P90, peaks related to epoxy rings selected with the spectroscopic characterization (Mid-IR and NIR) of model monomers and Filtek P90 (after filler extraction with acetone) were compared with the values found in acid-base titration test of these materials. Data were submitted to ANOVA and Tukey\'s test ( < 0.05). RESULTS: EHD showed the greatest TP, statistically similar to NDUR and greater than KAL and P90, statistically similar. EHD Cvol was superior to NDUR, and P90 and KAL had the lowest and statistically similar values. P90 had the highest MeFLex, with no difference between other materials. EHD had the highest RFlex value, and NDUR and KAL, the lowest one, with no difference between them. NDUR had the highest DC, followed by EHD and KAL, and P90 had the lowest value. EHD showed the highest Tg, followed by P90 and KAL and NDUR. NDUR and P90 showed respectively the highest and lowest LT. NDUR and KAL had the highest and the lowest homogeneity, respectively. P90 had the highest crosslink density, with no difference between other composites. Unlike EHD and KAL, NUR and P90 showed no leachable monomers. P90 showed similar polymerization kinetics to dimethacrylate composites, even with irradiation and temperature variation. Moisture slightly increased the DC of EHD at 23 and 35 °C, and temperature showed greater influence at 60 °C. In general, moisture did not influence P90 polymerization kinetics. P90 showed 60 % conversion in Mid-IR over the peak 883 cm-1, similar to the value obtained with titration. Two distinct peaks showed conversion in NIR: 4156 cm-1 (42 %) and 4071 cm-1 (65 %). CONCLUSION: DC had a great influence on PS values. Higher E and FS values were associated with higher crosslink density. NDUR and P90 showed no leachable monomers. A higher DC is obtained when the composite reaches high values of conversion before vitrification. P90 showed similar behavior to composites based on dimethacrylate regarding the polymerization kinetics, including under variation of irradiance and temperature. In general, moisture does not great influence P90 and EHD polymerization kinetics. As the exact composition of P90 is unknown, it was not possible to specify the conversion of this material with the methods employed, but it can be said that this material exhibits at least about 40 % conversion, provided by the peak 4156 cm-1.

Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T15:02:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MacedoNeto_JoseCostade_D.pdf: 15337503 bytes, checksum: 2d35593a90de41c2e7333e60488e1bf0 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Materiais nanocompósitos poliméricos utilizando argilas naturais como reforço tem sido bastante estudados por apresentar propriedades melhoradas em relação ao polímero sem reforço. Este trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar materiais nanocompósitos polimérico com matriz de poliestireno por meio da polimerização in situ em emulsão utilizando com nanopartícula a caulinita amazônica. Os resultados obtidos mostraram que a caulinita utilizada como reforço neste trabalho apresentou alta razão de aspecto, foi possível ser intercalada por moléculas orgânicas de dimetilsulfóxido (DMSO) e acetato de potássio (AcK). Nesta tese foram produzidos nanocompósitos com 1, 3 e 5% de caulinita modificada com DMSO e outros com 1, 3 e 5% de argila modificada com AcK. A estabilidade do látex produzido pela polimerização foi medida por dynamic light scattering (DLS). O látex com 3% de argila modificada com DMSO apresentou melhor estabilidade em relação ao com 1% de argila e ao do poliestireno puro. As análises por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (HRSEM) revelaram que a utilização das quantidades 1 e 3% de argila modificada com DMSO são as ideais para a obtenção de nanocompósitos. A análise termogravimétrica (TGA) dos nanocompósitos com 1 e 3% apresentou melhores propriedades térmicas em relação ao polímero sem reforço. A análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC) mostrou que a adição de 1 e 3% de argila não alterou a temperatura de transição vítrea em relação ao polímero sem reforço. A análise térmica dinâmico-mecânica (TDMA) mostrou que o módulo de armazenamento (E') foi maior para o poliestireno puro em relação aos nanocompósitos com 1 e 3% de argila durante o aquecimento. A TDMA também mostrou que a adição de 1 e 3% de argila não influenciou a temperatura de transição vítrea (Tg). O ensaio de inflamabilidade horizontal mostrou que a taxa de queima foi menor para o nanocompósito com 3% de argila em relação ao PS e 1%. Sendo assim, foi possível produzir nanocompósitos com a caulinita. O látex obtido com 3% de argila foi o mais estável. Os nanocompósitos com quantidades de1 e 3% de argila obtiveram melhores propriedades térmicas em relação ao poliestireno sem argila. O PS puro apresentou maior E' as quantidades de 1 e 3% de argila não influenciou a Tg. O nanocompósito com 3% de argila obteve menor taxa de queima / Abstract: Polymer nanocomposites materials using natural clays as reinforcement has been extensively studied by presenting improved properties compared to unreinforced polymer. The goal of This work is to produce and characterize a polymer nanocomposites materials with matrix od polystyrene and nanoparticle by kaolinite through in situ emulsion polymerization. The kaolinite used as reinforcement in this study had a high aspect ratio, could be intercalated by organic molecules of dimethylsulfoxide (DMSO) and potassium acetate (ACK). In this thesis were produced nanocomposites with 1, 3 and 5% kaolinite modified with DMSO and others with 1, 3 and 5% clay modified with AcK. The stability of the latex produced by polymerization was measured by dynamic light scattering (DLS). Latex with 3% clay modified with DMSO showed better stability compared with the 1% clay and the pure polystyrene. Analyses by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy, high resolution (HRSEM) revealed that use of the quantities 1 and 3% clay modified with DMSO are ideal for obtaining nanocomposites. The thermogravimetric analysis (TGA) of the nanocomposites with 1 and 3% showed better thermal properties compared to unreinforced polymer. Analysis by differential scanning calorimetry (DSC) showed that the addition of 1 and 3% clay did not change the glass transition temperature compared to the unreinforced polymer. The dynamic mechanical thermal analysis (TDMA) showed that the storage modulus (E') was higher for the pure polystyrene compared to nanocomposites with 1 and 3% clay during heating. TDMA also showed that the addition of 1 and 3% clay did not influence the glass transition temperature (Tg). The horizontal flammability test showed that the burn rate was lower for the nanocomposite with 3% clay compared to PS and 1%. Therefore, it was possible to produce nanocomposites with kaolinite. The latex obtained with 3% clay was the most stable. Nanocomposites with quantities of 1 and 3% clay had better thermal properties compared to polystyrene clay. The pure PS had a higher E' quantities of 1 and 3% clay did not affect the Tg. The nanocomposite with 3% clay had lower burn rate / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:30:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Fernanda_Barbosa_Leal.pdf: 806160 bytes, checksum: 37717162c453100433c520a8c9d199ef (MD5) Previous issue date: 2012-12-19 / The aim of this study was synthesize, characterize and photopolymerize an alternative monomers for use in dentistry. Three siloxane-oxirane monomers were synthesized and the products conversion was followed by Fourier-transform infrared spectroscopy. The products obtained were characterized by 1H and 13C NMR and evaluated for viscosity and refractive index. The polymerization was evaluated by formulating of two experimental photoinitiation systems wich varied for the presence of 1,2 ethanediol. A ternary system with camphorquinone (CQ), ethyl 4-dimethylaminobenzoate (EDAB) and diphenyliodonium hexafluorphosphate (DPI) was used as control. The degree of conversion was accessed by FTIR and DSC-PCA. The NMR confirmed the synthesis success with 75, 87 and 55% yield for the monomers synthesized. Moreover, the presence of 1,2 ethanediol increase the degree conversion of the siloxane-oxirane monomers. This study showed simple and effective way to synthesize siloxane-oxirane monomers with a high potential for application in dental materials / O objetivo deste estudo foi sintetizar, caracterizar e fotopolimerizar monômeros alternativos para aplicação em Odontologia. Três monômeros siloxano-oxiranos foram sintetizados e a conversão de produtos foi acompanhada por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier. Os produtos obtidos foram caracterizados por 1H e 13C RMN e avaliados quanto à viscosidade e índice de refração. Para investigar a polimerização, dois sistemas experimentais de fotoiniciação foram formulados, variando quanto à presença de 1,2 etanodiol. Um sistema ternário composto por canforoquinona (CQ), 4-dimetilaminobenzoato (EDAB) e difeniliodonio hexafluorfostato (DPI) foi utilizado como controle. O grau de conversão foi obtido por FTIR e DSC-PCA. As análises de RMN confirmaram a obtenção dos produtos com 75, 87 e 55% de rendimento. Além disso, a presença de 1,2 etanodiol aumentou o grau de conversão dos monômeros siloxano-oxiranos. Este estudo demonstrou um método simples e eficaz para sintetizar monômeros siloxano-oxiranos com grande potencial para aplicação em materiais dentários

O poli(cloreto de vinila) PVC é o segundo termoplástico mais consumido no mundo devido a sua versatilidade e seu amplo espectro de utilização. O desenvolvimento de modelos matemáticos representativos é de grande importância para o projeto, análise e otimização de processos de polimerização. A determinação das condições de operação ótimas para um reator de polimerização levando em conta as restrições operacionais e de qualidade do polímero produzido poderia, em princípio, ser realizada de maneira empírica. Entretanto, pode ser feita de maneira muito mais eficiente, econômica e segura através da solução de um problema de otimização. Para tanto, é imprescindível dispor de um modelo matemático representativo do processo de polimerização, confiável e validado experimentalmente em condições tão amplas quanto possível. Dentro deste panorama, o presente trabalho buscou desenvolver, a partir de modelos previamente descritos na literatura, um modelo matemático do processo de polimerização em suspensão de cloreto de vinila. Parâmetros do modelo referentes às limitações difusionais das constantes de terminação e propagação foram ajustados. As previsões do modelo foram comparadas com dados experimentais obtidos na literatura, referentes a diferentes tipos de iniciador, e diferentes condições operacionais. Verificou-se que o modelo desenvolvido foi capaz de representar adequadamente todos os dados experimentais testados quando ajustado individualmente para cada ensaio. Quando aplicada uma correlação generalizada para os parâmetros ajustáveis, o modelo representou de forma satisfatória, tanto qualitativa como quantitativamente, a maioria dos dados experimentais. As possíveis causas para as discrepâncias encontradas em alguns casos foram discutidas e recomendações para melhoramento do modelo foram apresentadas. / Poly (vinyl chloride) PVC is the second-largest thermoplastic that is consumed in the world because of its versatility and comprehensive series of application. The development of representative mathematical models is important for the design, analysis and optimization of polymerization processes. The determination of the optimal operational conditions for a polymerization reactor taking into account operational constraints and quality of the polymer produced could be, in principle, achieved by empirical trial-and-error procedure. However, this can be made in a much more efficient, economic, and safe way through the solution of an optimization problem for which it is required a representative mathematical model of the polymerization process. Such model should be reliable and validated over as wide a range of experimental conditions as possible. In this scenario, the objective of the present work was to develop a mathematical model for suspension polymerization of vinyl chloride, with the abovementioned features, from the models previously described in literature. Model parameters for the diffusion-controlled termination and propagation rate constant were estimated. The model predictions were compared with experimental data taken from the literature, covering different kinds of initiators and different operational conditions. It was found that the model was able to suitably represent all the experimental data tested when fitted for each run. When a general correlation for the adjustable parameters was obtained and included in the model, the model predictions reproduced satisfactorily most of the experimental data in both qualitative and quantitative fashions. Possible causes for the discrepancies found in some cases were discussed and recommendations for model improvement were suggested.

A polimerização em emulsão de estireno em um microrreator Syrris de 250 µL com misturador estático junção \"T\" foi estudada em duas etapas. Primeiro somente a fluidodinâmica deste dispositivo não convencional foi avaliada, depois, foi desenvolvida a reação de polimerização de forma a observar como este fator influencia no sistema. Os experimentos foram realizados procurando se atingir maiores conversões, mas mantendo a estabilidade da emulsão. Foi um trabalho exploratório, portanto se assemelha mais a um processo de evolução (evolutionary process). Foram verificados a partir de qual relação das vazões dos dois fluidos ocorre a formação de gotas, e que com o aumento da vazão da fase contínua, aquosa (Qc), mantendo constante a vazão da fase dispersa (Qd), foi verificado uma diminuição do diâmetro das gotas e um regime de fluxo laminar. Posteriormente, realizou-se a polimerização em emulsão do estireno no microrreator, porém com restrições para altas vazões. Os parâmetros de processo testados foram a proporção Qc e Qd, a temperatura e a concentração do iniciador para então verificar o efeito que a variação destas ocasionam na conversão de monômero, no diâmetro e número de partículas e nas massas moleculares médias. A polimerização foi feita para soma das vazões Qc e Qd da ordem de 100 µ L/min, com 15% de monômero na formulação e com o maior tempo de residência possível de 2,5 minutos. Para maiores concentrações de monômero, acima de 15% foi verificado entupimento do canal do microrreator. A taxa de conversão de monômero aumentou com o aumento da temperatura e com o aumento da concentração do iniciador, mas o maior valor atingido foi de apenas 37% devido ao baixo tempo de residência. Nos casos de maiores taxas de conversão, as massas moleculares obtidas foram as menores conforme o esperado pela teoria. Finalmente, os índices de polidispersão (PDI), obtidos foram da ordem de 2,5 a 3,5. / The emulsion polymerization of styrene in a microreactor Syrris 250 µL with static mixer junction \"T\" was studied in two steps. First, only the fluidynamics of this nonconventional device was evaluated, after the polymerization reaction was developed in order to observe how this factor influencing the system. The experiments were performed seeking to achieve higher conversions, keeping the stability of the emulsion. It was an exploratory work therefore is more like an evolutionary process. The ratio of two-phase flow rates was analyzed from which of them occurs droplet formation. The flow rate of dispersed phase (Qd) was kept constant and the continuous phase (Qc), was increased. It can be observed the decreasing of droplet diameter and a laminar flow regime. Later, it was carried out emulsion polymerization of styrene in the microreactor with restrictions for high flow rates. The process parameters were analyzed: the ratio Qc/Qd, the temperature and initiator concentration and then determine the effect that these variations cause the monomer conversion, the diameter, number of particles and the average molecular weight. The polymerization occurred to the sum of the flow rates Qc and Qd of around 100 µ L/min with 15% monomer in the formulation with the highest residence time of 2,5 minutes. For higher concentrations of monomer, above 15% was observed clogging in the microreactor channel. The monomer conversion rate raised with increasing temperature and with the concentration of initiator, but the largest value achieved was only 37% due to the low residence time. In this case, the molecular weights obtained were smaller as expected by theory. Finally, the polydispersity indexes obtained were around 2.5 to 3.5.

Foram confeccionados corpos-de-prova para testar a resistência flexural (MF), para testar a sorção de água (Wsp) e material solúvel (Ws) em resina quimicamente ativada (RAAQ), baseados nas especificações no 12 da ADA e ISO 1567 utilizando matrizes especiais à temperatura de 37±1oC. Os espécimes foram preparados em contato com um papel contaminado ou não com 20 mg de eugenol e em cinco condições de tratamento superficial: controle (C), Vaselina (V), PanOxyl 10% (P), PanOxyl 10% + DMT (P10D) e PanOxyl 20% + DMT (P20D). Foram utilizados dois tipos de monômero: MMA, como fornecido pelo fabricante, e com EGDMA. O teste de resistência flexural foi aplicado aos 30 minutos ou com 50 horas a partir do início da mistura. A análise de Wsp e Ws foi aplicada sobre espécimes com 7 dias. A análise dos resultados mostrou que a presença do eugenol afetou a polimerização das RAAQ quando não se utilizou nenhum tratamento paliativo, resultando em queda significativa do módulo flexural aos 30 minutos, enquanto que para a idade de 50 horas, houve apenas uma tendência de diminuição dos valores de módulo flexural. O eugenol, provocou uma diminuição significativa da sorção de água, aumentando porém a solubilidade dos espécimes. Os tratamentos superficiais P10D e P20D aplicados durante a polimerização da resina, conseguiram reverter os efeitos negativos da presença do eugenol sobre o módulo flexural, independentemente da presença do agente de ligação cruzada no monômero. Nesses casos, a sorção de água e solubilização não são afetadas significativamente quando comparadas com os espécimes controle. O tratamento com vaselina provocou uma diminuição significativa do módulo flexural independentemente da idade ou presença de EGDMA, embora não tenha aumentado a sorção de água, nem a solubilidade da resina quando o EGDMA esteve presente. Na ausência de EGDMA, este tratamento aumentou a solubilidade. O tratamento P10 apresentou um comportamento pouco seguro, uma vez que não conseguiu anular os efeitos da presença do eugenol em todas as propriedades e situações estudadas, provocando ainda, uma queda significativa do módulo flexural na idade de 50 horas. / Specimens for flexural strength test (FS), water sorption test (Wsp) and soluble matter test (Ws) were built using a chemically-activated acrylic resin, according to ADA\'s no 12 and ISO 1567 specifications. Using a metallic mould under room temperature of 37±1oC, specimens were prepared with the mould placed on contaminated paper slab or not by 20 mg of eugenol. Five experimental conditions were tested: control (C), petrolatum (P), PanOxyl 10% (P10), PanOxyl 10% + DMT (P10D), PanOxyl 20% + DMT (P20D). Two types of monomer were tested: MMA as supplied by manufacturer and MMA + EGDMA. Flexural test was performed at 30 minutes or at 50 hours, after resin manipulation start. The Wsp and Ws analyses were performed after 7 days. The results showed that eugenol significantly reduced the FS at 30 minutes. At 50 hours, only a trend of decrease was found. The presence of eugenol reduced the water sorption and increased the solubility of the specimens. P10D and P20D applied during polymerization reverted the negative effect of eugenol on FS, regardless of the presence of the crosslinking agent. Wsp and Ws were not significantly altered. Petrolatum application reduced FS significantly, regardless of the storage time or the presence of EGDMA. Nevertheless when EGDMA was present, the petrolatum did not interfere with Wsp and Ws. In the absence of EGDMA, petrolatum increased resin solubility. Treatment with P10 was not reliable, because it was not effective for all the properties studied and, moreover, it led to a significant decrease in FS at 50 hours.