Os equipamentos fotoativadores apresentam diferentes características e elas podem influenciar na polimerização de restaurações em resina composta. O objetivo desse estudo foi avaliar as características de quatro equipamentos fotoativadores e verificar sua influência na polimerização de duas resinas compostas bulk fill. Os equipamentos fotoativadores Bluephase 20i (Ivoclar Vivadent), Celalux 3 (Voco), Elipar DeepCure-S (3M ESPE) e Valo Grand (Ultradent) foram avaliados quanto ao diâmetro da ponteira, à potência, à irradiância, ao espectro de emissão e ao perfil do feixe de luz, e utilizados na fotoativação das resinas compostas Filtek Bulk Fill Posterior Restorative - A2 (3M ESPE) e Tetric EvoCeram Bulk Fill - IVA (Ivoclar Vivadent). Matrizes de Delrin® brancas foram utilizadas para confecção de espécimes de 12 mm de diâmetro e 4 mm de espessura, sendo a dureza nas superfícies de topo e fundo desses espécimes avaliadas com 97 endentações por superfície, no centro e em todas as direções. Uma matriz de dente foi confeccionada para a avaliação da dureza transversal de restaurações de 12 mm de largura e 4 mm de profundidade, sendo feitas endentações no centro e nas regiões mesial e distal (4,5 mm do centro), a cada 0,5 mm de profundidade. Após os ensaios de microdureza, os espécimes foram imersos em Tetrahidrofurano por 24 horas. A transmissão de luz através dos espécimes também foi avaliada. Os dados obtidos foram analisados estatisticamente com testes de ANOVA e Tukey, com nível de significância de 5%, e teste t. Os valores de dureza mensurados nos espécimes confeccionados com auxilio das matrizes de Delrin® mostram que os fatores resina composta e superfície mensurada exercem influência sobre os resultados (p<0,05). A interação entre o fator equipamento fotoativador e a região das endentações também influenciou os resultados, sendo que o uso do Valo Grand não resultou em diferenças estatisticamente significantes entre os valores mensurados no centro e na região externa (p>=0,05). Quando o Celalux 3 foi utilizado, houve diferença estatisticamente significante entre os valores obtidos nas regiões central e externa (p<0,05). Os resultados de dureza mensurados nos espécimes confeccionados com a matriz feita com uso de dente humano mostraram diferenças estatisticamente significantes entre 10 e 20 segundos de fotoativação (p<0,05). O fator resina composta também exerceu influência sobre os resultados. Houve diferença estatisticamente significante entre o centro e as regiões mesial e distal quando todos os equipamentos fotoativadores foram utilizados (p<0,05). Também foi observada diferença estatisticamente significante entre os valores obtidos nas caixas mesial e distal dos espécimes (p<0,05). Os resultados de transmissão de luz mostraram que pouca luz violeta chega ao fundo dos espécimes e a posição e o tamanho da ponteira dos equipamentos fotoativadores influenciam na irradiância da luz que chega no fundo das caixas proximais de restaurações MOD. Os equipamentos fotoativadores apresentaram diferenças, sendo que elas, associadas à diferentes protocolos de fotoativação, influenciaram na dureza de restaurações confeccionadas com resinas compostas bulk fill. / Light curing units can present different characteristics and they can influence the polymerization of composite resin restorations. The aim of this study was to analyze the characteristics of four light curing units and verify their influence on the polymerization of two bulk fill composite resins. The light curing units Bluephase 20i (Ivoclar Vivadent), Celalux 3 (Voco), Elipar DeepCure-S (3M ESPE) and Valo Grand (Ultradent) were analyzed regarding their tip diameter, radiant power, irradiance, emission spectrum and light beam profile, and used for the photoactivation of the composite resins Filtek Bulk Fill Posterior Restorative - A2 (3M ESPE) and Tetric EvoCeram Bulk Fill - IVA (Ivoclar Vivadent). White Delrin® matrices were used for the confection of 12 mm diameter and 4 mm depth specimens, being their hardness measured at the top and bottom surfaces, with 97 indents per surface, at the center and all the directions. One matrix, made using human tooth, was used for the confection of 12mm wide and 4 mm depth restorations, in which the transversal hardness was measured. Indents were made at the center and the mesial and distal regions (4,5 mm from the center) of the restorations, at every 0,5 mm in depth. After the microhardness tests, the specimens were immersed in Tetrahydrofuran for 24 hours. The light transmission through the specimens was also analyzed. The obtained data was statistically analyzed with the ANOVA and Tukey tests, with a 5% significance level, and t test. The hardness values measured at the specimen made with the Delrin® matrices showed that the factors composite resin and surface influenced the results (p<0,05). The interaction between the light curing unit and the region of the indents also influenced the results, when the Valo Grand was used, there was no statistically significant difference between center and the external regions (p>=0,05). When the Celalux 3 was used, there was a statistically significant difference between the central and external regions (p<0,05). The hardness results obtained with the specimen made using the matrix of human tooth showed statistically significant differences between the 10 and 20 second photoactivation times (p<0,05). The factor composite resin also influenced the results. There was a statistically significant difference between the center and the mesial and distal regions when all the light curing units were used (p<0,05). There was also a statistically significant difference between the values measured on the mesial and distal boxes of the specimen (p<0,05). The light transmission results showed that little violet light reaches the bottom of the specimens and the position and the light curing unit\'s tip diameters influence the irradiance of light that reaches the bottom of the proximal boxes of MOD restorations. The light curing units showed different characteristics and they, associated to different photoativation protocols, influence the hardness of bulk fill composite resin restorations.

Compostos organolantanídeos têm sido descritos como reagentes e catalisadores em sínteses orgânicas. Muitos dos compostos organolantanídeos contendo o ânion ciclopentadienil como ligante apresentam atividade catalítica principalmente em reações de polimerização de olefinas. Para contribuir para a aplicação de organolantanídeos como catalisadores na polimerização de olefinas, estudou-se a síntese, a caracterização e a atividade catalítica dos compostos organolantanídeos [LnCpA2(PzA)4], Ln = Nd, Sm, Eu, Tb , Cp- = ciclopentadienil, A = cloreto (Cl-) ou metanossulfonato (CH3SO3-= MS-) e PzA = pirazinamida. A síntese dos compostos organolantanídeos foi feita em etapas, a partir dos sais de lantanídeos (Cl- ou MS-). Na primeira etapa os compostos de coordenação [LnA3(PzA)4], A= Cl- ou MS-, foram obtidos pela reação de LnCl3 ou Ln(MS)3 hidratados com pirazinamida em metanol. A segunda etapa envolveu a síntese de [LnCpA2(PzA)2], Ln = Nd, Sm, Eu, Tb e A = Cl-ou MS- pela reação de [LnA3(PzA)4] e NaCp em tetrahidrofurano, com razão molar apropriada. A análise elementar, a termogravimetria e o espectro na região do infravermelho indicaram que os compostos de coordenação e os compostos organolantanídeos podem ser formulados, respectivamente, como [LnA3(PzA)4] e [LnCpA2(PzA)2], A= Cl- ou MS-. As termogravimetrias e os espectros na região do infravermelho dos compostos organolantanídeos mostraram diferentes tipos de coordenações da pirazinamida aos íons lantanídeos. Para os compostos contendo o ânion metanossulfonato a pirazinamida se coordena através do O do grupo carbonil e para os compostos contendo o ânion cloreto pelo O do grupo carbonil e por um ou ambos N do anel da pirazinamida. Estas duas classes de compostos mostraram atividade catalítica da ordem de 4,0 a 6,4 g mmolLn-1h-1bar-1, na polimerização do etileno (3 bar, 70°C) com a relação Al/Ln = 2000, usando como cocatalisador o metilaluminoxano. O polietileno obtido apresentou baixo grau de cristalinidade (20%). / Organolanthanide compounds have been reported as reagents and catalysts in organic synthesis. Most of the organolanthanide compounds containing the anion cyclopentadienyl as a ligand display catalytic activity mainly in olefin polymerization reactions. In an attempt to contribute to the application of organolanthanides as catalysts for olefin polymerization, we report: the synthesis, the characterization and the catalytic activity of the organolanthanide compounds [LnCpA2(PzA)2], Ln = Nd, Sm, Eu, Tb, Cp- = cyclopentadienyl, A = chloride (Cl-) or methanesulfonate (CH3SO3- = MS-) and PzA = pyrazinamide. The synthesis of the organolanthanides compounds was performed in steps, from lanthanide salts (Cl- or MS-). In the first step the coordination compounds [LnA3(PzA)4], A = Cl- or MS-, were formed by the reaction of hydrated LnCl3 or Ln (MS)3 with pyrazinamide in methanol. The second step involved the synthesis of [LnCpA2(PzA)2], Ln = Nd, Sm, Eu, Tb and A = Cl- or MS- by the reaction of [LnA3(PzA)4] and NaCp in tetrahydrofuran, with appropriate molar ratios. Elemental analysis, thermal analysis and infrared spectra of the compounds indicated that the coordinated compounds and the organolanthanide compounds can be formulated, respectively, as [LnA3(PzA)4] and [LnCpA2(PzA)2], A= Cl- or MS-. Thermal analysis and infrared spectra showed different coordination modes of the pyrazinamide to the lanthanide ions in organolathanide compouds. For the methanesulfonate compounds the pyrazinamide is coordinated through the O atom of the carbonyl group and for the chloride compounds by the O atom of the carbonyl group and by one or both N atoms of the pyrazinamide ring. These two classes of compounds showed catalytic activity ca. 4,0 to 6,4 g mmolLn-1h-1bar-1, in ethylene polymerization (3 bar, 70°C) with ratio Al/Ln = 2000, using methylaluminoxane as cocatalyst. The resulting polyethylene presented low crystallinity (20%).

Nas últimas décadas, o interesse nas propriedades específcas dos organolantanídeos está aumentando muito, principalmente no uso como catalisadores em diversas reações orgânicas. Com o objetivo de contribuir para a aplicação de compostos organolantanídeos como catalisadores nessas reações, avaliou-se o desempenho de sistemas catalíticos a base de compostos organolantanídeos do tipo LnBrCp2(THF)2 e LnBrCp*2THF (Cp = ciclopentadienil , Cp* = pentametilciclopentadienil Ln = Pr e Yb) utilizando metilaluminoxano (MAO) como cocatalisador em reações de polimerização de etileno, propileno, metil metacrilato e estireno. Os compostos foram sintetizados pela reação entre os brometos de lantanídeos anidros e NaCp ou NaCp* em THF, na proporção molar 1:2,2 (Ln:Cp,Cp*) e caracterizados pela %Ln e %Br, termogravimetria, espectroscopia vibracional no infravermelho e RMN de 1H. Os sistemas estudados não foram ativos nas reações de polimerização de etileno, propileno ou metil metacrilato, mas produziram poliestireno com rendimento de até 8,0 % em 1,5 h na presença de tolueno e até 26,0 % em 1,5 h com PrBrCp*2THF/MAO a 90º C na ausência de solvente. Os polímeros formados são atáticos, indicando que a polimerização não é estereoespecífica, e possuem baixas massas molares. / In the last decades, the specific properties of organolanthanide compounds have attracted attention, specially in applications as catalysts in organic reactions. In an attempt to contribute to the application of these compounds in olefin polymerization reactions, we studied the catalytic systems based on LnBrCp2(THF)2 and LnBrCp*2THF (Cp = cyclopentadienyl , Cp* = pentamethylciclopentadienyl, Ln = Pr, Yb) and methylaluminoxane (MAO) as cocatalyst in polymerization of ethylene, propylene, methyl methacrylate and styrene. The organolanthanide compounds were obtained by the reaction of anydrous lanthanide tribromides and NaCp or NaCp* in THF, in the molar proportion of 1:2,2 (Ln:Cp, Cp*) and were characterized by %Ln, %Br, thermogravimetry, vibrational spectroscopy in the infrared region and 1H NMR. The catalytic systems were not active in ethylene, propylene, methyl methacrylate polymerizations, but were able to form polystyrene with yields up to 8.0 % in 1.5 h in toluene and 26% in 1.5 h in absence of solvent, using PrBrCp*2THF/MAO at 90º C. The polymers obtained are atactic, indicating no stereospecificity of the catalytic system, and have low molar masses.

As unidades industriais de produção de poliolefinas operam de maneira contínua, mas precisam produzir diferentes tipos de grades poliméricos (polímeros com diferentes especificações, para diferentes aplicações). As condições de operação do reator são mantidas por um certo período de tempo para produzir um determinado grade, e periodicamente as condições são alteradas para produzir lotes de outros grades. Estas transições permitem produzir diferentes grades usando o mesmo reator, mas exige mudanças nas condições operacionais e, como consequência, o polímero produzido durante uma transição fica fora da especificação. Assim, é desejável que as transições sejam realizadas no menor tempo possível, de maneira a produzir a menor quantidade de polímero fora da especificação. Estratégias mais eficientes de operar a transição podem ser obtidas através da solução de um problema de otimização dinâmica. Neste trabalho uma função objetivo integral quadrática foi minimizada, utilizando técnicas sequenciais dinâmicas para resolução da otimização. Os resultados foram primeiramente simulados e depois otimizados para a homopolimerização e copolimerização. No caso da homopolimerização, as otimizações mostraram que para aumentar o MI é preciso aumentar a concentração de hidrogênio na alimentação. Já na copolimerização, para aumentar o MI foi preciso diminuir a concentração de hidrogênio na alimentação e aumentar a vazão de comonômero; e para diminuir a densidade foi preciso aumentar a vazão de comonômero. Observou-se que as propriedades instantâneas têm dinâmica mais rápida e agressiva que as cumulativas. Os resultados mostraram que quando a parametrização não era adequada a solução se afastava do ótimo. Foi possível notar que atuar durante 2 tempos de residência já traz uma redução significativa do tempo para o término da transição e da massa de produto fora da especificação. O perfil das propriedades da transição no sentido grade 1 - grade 2 se mostrou diferente do grade 2 - grade 1, concluindo que o perfil de uma transição depende fortemente da direção da mudança nas propriedades. / Polyolefin plants operate under continuous production, but they need to supply many types of polymer grades (polymer with different specification, used in different applications). The operating conditions are maintained constant during the production of a certain grade and need to change periodically to produce another grade. Grade transitions allow the production of different polymer grades in a single reactor, but as they require changes in the operating conditions, there is a large production of off-specification polymer. Therefore, a desired transition drives the polymer properties to the new grade in a short period of time, producing a small amount of off-specification polymer. Efficient strategies to operate the transition can be obtained by solving a problem of dynamic optimization. In this work, a quadratic integral objective function was minimized by using dynamic sequential techniques for solving optimization. The results were first simulated and then optimized for the homopolymerization and copolymerization. In the case of homopolymerization, optimizations showed that to increase the MI is necessary to increase the hydrogen concentration in the feed. In the copolymerization, to increase the MI was necessary to reduce the concentration of hydrogen in the feed and increase the comonomer flow rate; and to decrease the density was necessary to increase the comonomer flow rate. It was observed that the instantaneous properties have faster and aggressive dynamics compared to the cumulative properties. The results showed that when the parameterization was not adequate the solution moves away from the optimum. It was observed that to act for 2 residence times makes a significant reduction in the transition time completion and in the mass of product out of specification. The trajectories of the transition properties towards grade 1 - grade 2 showed different behavior compared to grade 2 - grade 1 transition, concluding that the profile of a transition depends strongly on the direction of change in the properties.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da distância de fotoativação na microdureza Knoop, na sorção, na solubilidade e na estabilidade de cor de uma resina composta microhíbrida (Filtek Z250 3M ESPE). Os corpos-de-prova foram confeccionados em uma matriz de teflon (6,0mm x 2,5mm espessura) e fotoativados por 20s variando-se a distância entre a ponta do aparelho fotoativador e a superfície da resina composta: G1- 0mm (controle), G2- 5mm, G3- 10mm, G4- 15mm. Em seguida, os espécimes foram armazenados secos em recipientes escuros por 24h. O teste de microdureza Knoop (100g por 15s) foi realizado nas superfícies topo e base dos espécimes após 24h, 6 meses e 1 ano. Para o teste de sorção e solubilidade, os espécimes foram colocados no dessecador para obtenção da massa inicial, armazenados em água até uma massa constante e novamente submetidos ao processo de dessecamento até a obtenção de uma massa constante. Para o teste de estabilidade de cor, após a medida de cor inicial realizada com um espectrofotômetro, os espécimes foram diariamente submetidos a dois ciclos de 10 minutos de imersão no suco de uva, permanecendo o restante do tempo em água. Os espécimes do grupo controle ficaram imersos em água ao longo de todo o período experimental (28 dias). A cor foi mensurada semanalmente. Os dados de microdureza e estabilidade de cor foram submetidos aos testes estatísticos ANOVA a 3 critérios/ Tukey e os de sorção e solubilidade a ANOVA um critério/ Tukey (=0,05). Após 24h, o G4 apresentou valores significativamente menores de dureza comparados ao G1 na superfície topo, enquanto que na base, a dureza do G2, G3 e G4 foi estatisticamente menor que G1. Ambas as superfícies avaliadas mostraram redução nos valores de microdureza após 6 meses e 1 ano. G3 e G4 apresentaram maior sorção de água e G4 maior solubilidade, comparado a G1. A estabilidade de cor do compósito foi influenciada pelo tempo, meio de imersão e pela distância de fotoativação. O suco de uva causou alteração estatisticamente significante na cor do compósito (E) em função do tempo de armazenamento e da distância de fotoativação (G4). Conclui-se que quanto maior a distância da fonte de luz, menores os valores de microdureza, maior a sorção e solubilidade e menor a estabilidade de cor do compósito avaliado. / The purpose of this in vitro study was to evaluate the influence of light curing tip distance on microhardness, sorption, solubility and color stability of a microhybrid resin composite (Filtek Z250-3M ESPE). Specimen discs (6mm x 2,5mm) were irradiated for 20s with a continuous output at 640mW/cm2, according to different curing tip distances: G1-0mm (control), G2-5mm, G3-10mm and G4-15mm. Specimens were stored dry in a lightproof container for 24h. Knoop hardness measurements were obtained on the top and bottom surfaces of the samples (100g, 15s) after 24h, 6 and 12 months. To evaluate sorption and solubility, specimens were desiccated to be weighed and then stored in distilled water until a constant mass was obtained. The reconditioning in the desiccators was also done until a constant mass. To evaluate de color stability of the resin composite, the first color measurements were made and then specimens were immersed in a grape juice twice a day for 10 minutes, during 28 days. Control groups were immersed in distilled water for the same period of time. Color measurements were made weekly using a spectrophotometer. Data from microhardness/ color stability and from water sorption/ solubility were submitted to three-way ANOVA/Tukey and one-way ANOVA /Tukey tests, respectively (p<0,05). For top and bottom surfaces, there were statistical differences among the curing tip distances after 24h. Although, the microhardness values were lower for both surfaces after 6 and 12 months. G3 and G4 showed significant higher water sorption and G4 higher solubility when compared to G1. Grape juice showed significant color change of the resin composite as a function of time and curing tip distance (G4). It may be concluded that the distance between light curing tip and resin composite surface decreases microhardness and color stability, and increases sorption and solubility of the evaluated resin composite.

Nanocompósitos de PMMA/ argila montmorilonita foram obtidos por fotopolimerização in situ. O metacrilato de metila foi polimerizado na presença de argilas modificadas usando Tioxantona (TX) e etil 4-(dimetilamino) benzoato (EDB) como sistema fotoiniciador. As argilas montmorilonitas SWy-1 modificadas, SWy-1-C8 e SWy-1-C16, foram preparadas pela troca de íons com brometo de octiltrimetilamônio (C8) e brometo de hexiltrimetilamônio (C16), respectivamente. A difração de raios-X indicou que os compósitos de PMMA/argila podem ter estruturas intercaladas ou esfoliadas, ou mesmo uma mistura de estruturas em camadas esfoliada e parcialmente intercalada. A estrutura de cada nanocompósito depende da concentração de argila e do solvente utilizado na preparação. A influência da concentração de argila organofílica, natureza do solvente e tipo de argila nas propriedades térmicas e mecânicas foi estudada por análise termogravimétrica e análise dinâmico-mecânica. Todos os nanocompósitos preparados em acetonitrila exibiram melhora da sua estabilidade térmica, principalmente devido à interação entre a argila e o polímero que é maximizada através da estrutura da argila esfoliada. No caso do PMMA e nanocompósitos sintetizados em etanol, a estabilidade térmica do polímero e nanocompósitos foi praticamente a mesma, uma vez que a estrutura da argila é predominantemente do tipo intercalada. Na velocidade de polimerização observou-se que os fatores que mais influenciaram foram a concentração de argila e o tipo de solvente. A argila proporciona a formação de microambientes que estabilizam o estado excitado do iniciador formando mais radicais livres e consequentemente aumentando a velocidade polimerização. A utilização da acetonitrila, a qual é um melhor solvente para o PMMA proporcionou massas molares menores. A degradação foto-oxidativa dos nanocompósitos de PMMA/ argila foi investigada utilizando cromatografia de exclusão de tamanho (SEC). Foram encontradas evidências de que o PMMA e nanocompósitos degradam por cisões aleatórias de cadeias. A polidispersidade aumentou após a irradiação e o coeficiente de degradação de PMMA puro é de até seis vezes maior do que para os nanocompósitos. O efeito sobre os coeficientes de fotodegradação da concentração de argila, tipo argila (argila modificada por agentes tensoativos com diferentes comprimentos de cadeias de alquílica) e o solvente utilizado para a dispersão de argila orgânica, também foram estudados. / Montmorillonite clay/PMMA nanocomposites were obtained by in situ photopolymerization. Methyl methacrylate was polymerized in the presence of modified clays using thioxanthone (TX) and ethyl 4-(dimethylamino) benzoate (EDB) as photoinitiating system. The SWy-1 montmorillonite modified clays, SWy-1-C8 and SWy-1-C16, were prepared by ion exchange with octyltrimethylammonium bromide (C8) and hexyltrimethylammonium bromide (C16), respectively. X-ray diffraction indicated that clay/PMMA composites have intercalated or exfoliated structures, or even a mixture of exfoliated and partially intercalated structure layers. The structure of each particular nanocomposite depends on the clay loading and the solvent used for the preparation.The influences of organoclay loading, solvent nature and clay type on thermal and mechanical properties were studied by thermogravimetric analysis and dynamic mechanical analysis. All the nanocomposites prepared in acetonitrile exhibited improvement in their thermal stability, mainly due to the interaction between the clay and the polymer which is maximized by the exfoliated clay structure. In the case of PMMA and nanocomposites synthesized in ethanol, the thermal stability of polymer and nanocomposites remained practically the same once the clay structure is predominantly of the intercalated type. It was observed that the factors that most influenced the polymerization rate were the concentration of clay and type of solvent. The clay provides the formation of microenvironments that stabilizes the excited state of the initiator forming free radicals and consequently increasing the polymerization rate. The use of acetonitrile, which is a better solvent for PMMA gave the lowest molar weight. The photooxidative degradation of clay/PMMA nanocomposites has been investigated using size exclusion chromatography (SEC). Evidence was found that PMMA and composites degrade by random chain scissions. The polydispersity increases after irradiation and the degradation rate coefficient for pure PMMA is up to 6 times larger than that for the composites. The effect on the photodegradation rate coefficients of the clay content, clay type (clay modified by surfactants with different lengths of alkyl chains) and solvent used for dispersion of organic clay were also studied. The relationship of these parameters on the photodegradation process was statistically evaluated using a two-level factorial design.

O principal objetivo deste trabalho é a obtenção de trilhas com largura de dezenas de microns de Poli(N-vinilcarbazol) (PVK). Essas trilhas terão uma possível utilização em conjunto com outros materiais poliméricos como camada condutora na obtenção de um dispositivo semicondutor com material totalmente orgânico. O polímero escolhido foi o PVK, obtido a partir da síntese do monômero de N-vinilcarbazol, utilizando a técnica de polimerização radical livre viva, na presença do iniciador bimoleculares TEMPO (2,2,6,6-terametilpiperidinil-1-óxi)/BPO (peróxido de benzoíla) na razão molar 1:1,33. Além disso, a massa molar de 50.000g/mol para o PVK foi escolhida, previamente, devido às suas boas características elétricas condutoras, quando dopadas com perclorato de lítio. Para a remoção e definição de geometria do PVK foi usada a técnica de plasma etching por ser um processo limpo, de fácil manuseio e grande possibilidade de controle de parâmetros, além da possibilidade de usar diversos gases. Por outro lado, os parâmetros de corrosão, através de plasma de oxigênio foram modificados com a finalidade de obter uma condição ideal para o processo de remoção e em seguida o polímero foi caracterizado novamente, verificando as possíveis mudanças nas características físico-químicas resultante do processo. Testes com a corrosão em ambiente úmido com tolueno, também foram realizados para verificar as condições favoráveis e desfavoráveis nas técnicas de corrosão e as suas compatibilidades com os diversos materiais utilizados. Por fim, nas caracterizações elétricas e físico-químicas, geometrias pré-determinadas foram utilizadas para permitir estudos de parâmetros de análise, como a definição dos limites mínimos das geometrias, efeitos de borda, limite mínimo de largura de linha, taxa de remoção, excesso de remoção e a condutividade elétrica. / The main objective of this work is to obtain trails with ten microns width of Poly (N-vinylcarbazole) (PVK). These trails will have a possible use in set with other polymeric materials as conducting layer in the attainment of a device semiconductor with total organic material. The polymer studied was the PVK from the synthesis of vinylcarbazole monomer, using the method called living free radical in the presence of a bimolecular system of initiators BPO (benzoyl peroxide) and TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy). The 50.000g/mol molar mass was used previously, resulted of its good conducting electric characteristics when doped with lithium percolate. To remove and to define the PVK geometry, the plasma technique was used because it is a clean, easy and rapid process, many possibility of parameters control and possibility to use several gas. Using oxygen plasma, the corrosion parameters had been modified to get the best condition to remove all PVK film without modifies the photoresist film. After the process, the polymer was characterized again to verify the possibility of changes in the physicist-chemistries characteristics of the PVK film. The wet corrosion using toluene had been made to verify the parameters and conditions in the techniques to remove the PVK films and its compatibilities with the other materials used as photoresist, aluminum etc. In the electric, optical and physicist-chemistries characterizations, some predetermined geometries had been used to study and to analyze parameters as the definition and the minimum limits of the geometries, effect of edge, the minimum width, the corrosion rate, excess of corrosion and the electric conductive.

Este trabalho teve como objetivo a produção de material compósito e utilização deste em 1) estrutura miniturizada que possibilitasse a mistura de fluidos sem uso de partes móveis, ou seja, fosse um misturador passivo, e, 2) em sistemas de detecção de compostos orgânicos voláteis (VOCs) ou água. Para obter-se tal material, este trabalho optou pela polimerização por plasma de tetraetilortossilicato (TEOS). A escolha de TEOS para a polimerização por plasma decorre da possibilidade de gerar polímeros com características de silicone e que são úteis em sensores de umidade. Além disso, a exposição à radiação ultravioleta pode modificar o caráter hidrofílico/hidrofóbico do filme, já que em micromisturadores passivos, a mistura pode depender da propriedade de hidrofilicidade/hidrofobicidade das superfícies. A produção de compósito corresponde à formação de heterogeneidades, ou clusters, e foi obtida por duas estratégias distintas: a) em uma única etapa, pela formação durante processo de deposição dos filmes e com um único reagente ou pela co-deposição de filme fluorado, obtido a partir de metil-nonafluoro(iso)butil-éter (HFE 7100®); b) pela exposição dos filmes obtidos a duas radiações de natureza distintas - radiação ultravioleta (UVC) ou radiação beta (feixe de elétrons: 2MeV, 10-100 nA, 10-60 s) e eventualmente ambas estratégias. Estes filmes foram avaliados por uma série de técnicas de caracterização químicas ou físicas: perfilometria e elipsometria para avaliação da taxa de deposição e índice de refração; Microscopia Raman e espectroscopias de infravermelho (FTIR) e por fotoelétrons de raios-X (XPS) para avaliação do ambiente químico; Microscopias óptica e eletrônica por varredura (MEV) para análise do aspecto superficial e a formação de clusters, esta última com o auxílio do software ImageJ®; medidas de ângulo de contato com água e reagentes orgânicos em ampla faixa de polaridade, em um equipamento proposto e testado neste trabalho, para avaliar as características de adsorção. Foi possível produzir filmes finos compósitos a partir de um único reagente (TEOS) e também por mistura deste com reagente HFE. Microscopia Raman indicou que estas desuniformidades têm estruturas semelhantes a silicone ou grafite. Dependendo dos parâmetros de processo, é possível a obtenção de várias fases distintas, como filmes sem desuniformidades, somente com clusters de carbono ou silicone ou ambos, numa ampla gama de possibilidades, sem, no entanto, que a dependência dos parâmetros de processo seja clara. O filme obtido é hidrofóbico, com ângulos por volta de 90º, mas podem variar ligeiramente nas amostras obtidas com inserção de HFE ou com o tipo de cluster formado na superfície e sua distribuição. Naquelas com grande concentração de clusters de grafite, o ângulo pode ser levemente menor provavelmente devido à adsorção. Os clusters apresentaram dimensões médias de 1-5 µm² e a dispersão ao longo da superfície variou grandemente entre as amostras. Os índices de refração dos filmes variaram de 1,4 a 1,7; a taxa de deposição pode variar significativamente, até um máximo de 30 nm/min; espectroscopias de infravermelho e por fotoelétrons de raios-X detectaram espécies Si-O-Si e CHn. A exposição à radiação UVC causou alterações químicas e físicas nos filmes expostos. Observou-se alteração na coloração (espessura), mas não se observaram mudanças na densidade nem na dimensão dos clusters (de carbono e silicone). Análises por FTIR mostraram alterações sutis na banda com pico em 1100 cm-¹ nas amostras expostas à UVC, um indicativo da alteração nas ligações químicas. Também ocorreu alteração moderada nos valores de ângulos de contato para água e soluções aquosas. O uso de radiação ultravioleta criou regiões com adsorção preferencial de reagentes orgânicos mas não água. O mesmo não se pode dizer do uso de radiação beta, pois não foi detectada alteração significativa, mesmo para as maiores doses eletrônicas utilizadas (100 nA, 60 s). Portanto, estes filmes provavelmente são úteis como barreiras protetoras contra a radiação beta. Misturadores passivos, a partir de canais tridimensionais e variação das propriedades hidrofóbica/hidrofílica da superfície, foram projetados e simulados utilizando-se o software FemLab 3.2®. Aqueles que mostraram maior probabilidade de promover mistura foram construídos utilizando-se uma máscara mecânica e testados para a formação de spray e/ou de emulsão água/óleo, em fase líquida, e mistura de VOCs, em fase gasosa. Nesse caso, o uso de filmes a base de TEOS/HFE é indicado devido ao caráter oleofóbico do filme a base de HFE, o que aumenta a proteção da superfície à exposição aos compostos orgânicos. Os filmes são moderadamente resistentes a ácidos e bases, muito embora inicialmente reajam com água e percam radicais carbônicos. Assim, após condicionamento do filme por cinco dias, a exposição à solução aquosa de cloreto de sódio 0,9% não mostrou alteração significativa no potencial eletroquímico. Além disso, todos os filmes analisados apresentaram sensibilidades semelhantes a reagentes orgânicos em solução aquosa, com o ângulo de contato diminuindo sensivelmente e se aproximando de zero. Portanto, tais filmes provavelmente são indicados no desenvolvimento de microeletrodos, tanto para formação de eletrodo de trabalho como para proteção do eletrodo de referência. Testes com microbalança de quartzo, e eletrodos interdigitados, usando câmara para controle de umidade indicaram que filmes a base de TEOS, obtidos em uma única etapa, são úteis para medida de umidade na faixa de 25% a 85%. Para VOCs, contudo, a sensibilidade é baixa, na ordem de fração de porcentagem. As curvas CV mostraram que o comportamento dos filmes é reprodutível sobre silício, portanto, seu uso no desenvolvimento de sensores não pode ser descartado. Assim, os resultados apontam o uso destes filmes em sensores de umidade ou como camadas passivas em misturadores. / The aim of this work was the production of a composite material and its use in 1) miniaturized structure useful as passive mixer and 2) system for volatile organic compounds (VOCS) or water detection. This material was obtained by tetraethoxysilane (TEOS) plasma polymerization. TEOS choice is due its ability in forming silicone-like polymeric structures, useful for humidity detection. Moreover, exposition to ultraviolet light can change the hydrophilic/hydrophobic character of the film surface, an important feature since mixing can rely on surfaces changes inside passive mixers. The obtaining of composite material corresponds to the production of clustered films and it can be accomplished by two different strategies: a) in a single step, using just one reactant (TEOS) or by co-deposition with methylnonafluoro(iso)buthylether (HFE 7100®); b) film production and exposure to ultraviolet radiation (UVC) or beta radiation (e-beam: 2MeV, 10-100 nA, 10-60 s) or even the combination of these two strategies. Films were chemically and physically evaluated using several techniques. Profilometer and elipsometer were used to determine deposition rate and refractive index; Raman microscopy and infrared and X-ray photoelectron spectroscopy evaluated the chemical environment. Optical and secondary electron microcopies aside with ImageJ® software were applied for understanding cluster formation. Contact angle measurement with water and several organic compounds were obtained in a setup developed in this work. These data give insights on adsorption behavior. Composite were obtained using a single reactant (TEOS) or a mixture (TEOS+HFE). Raman microscopy revealed clusters made of silicone or graphite. Production of such structures is dependent of process parameters; therefore, it is possible to obtain several distinct phases, such as uniform films, with carbon only or silicone only clusters, or even both carbon and silicone at the same sample. However, it is not clear the interdependence among these parameters. Films are hydrophobic, with water contact angle approximately 90º, but slightly varying by HFE inclusion or according to the cluster formed and its distribution on the surface. High surface density of carbon nodules can lead to lower angles, probably due to adsorption. Clusters dimensions are 1-5 µm² but cluster density varies significantly among samples. Refractive index can vary from 1,4 to 1,7 and deposition rates up to 30 nm/min can be achieved. Infrared and X-ray photoelectron spectroscopy detected Si-O-Si e CHn species. Ultraviolet exposure caused physical and chemical variations. Thus, it was observed thickness variation but not changes on clusters density or dimensions. Due to chemical changes after UVC exposure, slight variations were observed on 1100 cm-¹ band with infrared analysis and in contact angles, with water and aqueous solutions. UVC determined preferential adsorption for organic compounds but the same did not occur with water. On the other hand, beta radiation was not effective in promoting alterations, even with large doses (100 nA, 60 s). Therefore, these are probably useful as barrier to this radiation. Passive mixers based in three-dimensional microchannels were designed and simulated, regarding hydrophobic/hydrophilic character, using FemLab 3.2® software. The best simulated result response for mixing was produced using just a mechanical mask and tested for emulsion and spray formation, in liquid phase, or mixing of VOCs, in gas phase. TEOS/HFE films are the best choice due to the oleophobic character of HFE films, which increases surface protection to organic compounds exposure. Films are reasonably resistant to acid and basic solutions, although chemical reaction will occur immediately after water exposure and will lead to removal of carbon radicals. Thus, after water conditioning processed constantly during five days, exposition to 0.9% of sodium chloride aqueous solution does not alter significantly the electrochemical potential. Furthermore, for all films contact angle with organic aqueous solutions diminish and even tend to zero. Thus, such films probably can be used on the development of microelectrodes, not only as work electrode but also as protection for reference electrode. Quartz crystal measurements and interdigitated electrodes inside a weathering test chamber indicate that TEOS films could be used for humidity detection in a range of 25% to 85%. However, VOCS showed low sensibility, i.e., percentage fraction. CV curves showed a reproducible behavior in silicon, which seems adequate for sensors development. Therefore, the results pointed out that these films could be used in humidity sensors or as passive layers in mixers.

Neste trabalho estudou-se o processo de coplimerização em emulsão de estireno e acrilato de butila em processo semicontínuo onde o produto final é um látice com alto teor de sólidos. Foi realizada uma série de experimentos de copolimerização em emulsão em um reator de vidro, empregando receitas com teores de sólidos na faixa de 50 a 64% em massa. Foram estudados os seguintes fatores: teor de sólidos, teor de ácido acrílico, teor de emulsificantes e tempo de adição dos monômeros. Os efeitos estudados são avaliados principalmente em termos de conversão, diâmetro médio das partículas, concentração de partículas, número médio de radicais por partícula, taxa de polimerização, viscosidade e fração de coágulos. Também se avaliou a distribuição de tamanhos de partículas para o processo. Utilizando informações experimentais e da literatura, foi aplicado um modelo matemático para o processo, com razoável adequação aos dados experimentais. / The aim of this work was the study of the high solid contents emulsion copolymerization of styrene and butyl acrylate in semi-batch process. Copolymerization reactions were undertaken in a glass reactor, and recipes with solid contents up to 64 wt.% were used. Were evaluated the effects of: solid contents on recipe, amounts of acrylic acid and surfactants on recipe and monomer feeding time. The effects were evaluated in terms of conversion, particle mean diameter, and particle concentration, average number of radicals per particle, polymerization rate, viscosity and coagulum content. It was performed a characterization of the particle size distribution for this process. Using experimental observations and literature information, it was applied a mathematical model for this process, with satisfactory agreement with experimental data.

Os polímeros de impressão molecular (MIPs) são materiais com capacidade de estabelecer interações seletivas com uma molécula que foi previamente adicionada durante a etapa de síntese, denominada molécula molde. A molécula molde pode ser, por exemplo, um fármaco, que é removido da matriz polimérica após a síntese. Apesar disto, o MIP ainda possui a capacidade de estabelecer interações de natureza seletiva com a molécula molde. Devido à estas interações seletivas, estes polímeros têm sido amplamente aplicados na área analítica, e também vêm sendo considerada sua aplicação como sistema de liberação prolongada/sustentada de fármacos. Os sistemas de liberação prolongada de fármacos apresentam vantagens como a redução de picos plasmáticos associados a efeitos adversos, contribuindo para o desenvolvimento de melhores alternativas clínicas para a administração de fármacos. Neste trabalho, foram selecionados dois fármacos de caráter básico contendo grupamentos amina terciária para proposição de sistemas de liberação prolongada baseados em partículas de MIPs: a nicotina, molécula hidrofílica indicada na terapia de abandono do fumo; e a donepezila, molécula lipofílica indicada no tratamento da doença de Alzheimer. Partículas poliméricas de MIPs foram sintetizadas pela técnica de polimerização por precipitação e os materiais poliméricos foram caracterizados usando diferentes técnicas como espectroscopia no infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. Estudos de isoterma de adsorção indicaram a heterogeneidade dos sítios de ligação, com melhor ajuste ao modelo não linear de Langmuir-Freundlich. As formulações para administração por diferentes vias (oral ou transdérmica) foram delineadas a partir da dispersão das partículas poliméricas em veículos apropriados para uso farmacêutico, sobretudo, veículos lipídicos, como o óleo mineral e o ácido oleico. O fármaco foi previamente solubilizado nos veículos oleosos para assegurar maiores interações do tipo fármaco-polímero. As formulações transdérmicas para liberação de nicotina baseadas em MIPs permitiram prolongar a liberação in vitro do fármaco conforme o modelo cinético de Higuchi, caracterizando a difusão do fármaco a partir da matriz polimérica. Estudos de permeação cutânea in vitro usando pele de orelha de porcos foram realizados para avaliar as formulações transdérmicas, demonstrando que até 48 horas, a permeação cutânea da nicotina foi prolongada seguindo uma cinética de ordem zero. Foi possível demonstrar que a velocidade de permeação cutânea da nicotina a partir das formulações baseadas em MIPs (razão fármaco/polímero 1:3) foi menor do que nas formulações baseadas em polímeros não impressos (NIPs), provavelmente devido ao reconhecimento seletivo da nicotina nas partículas de MIPs. A cinética de liberação da donepezila a partir dos sistemas baseados em MIPs também foi melhor ajustada ao modelo de Higuchi, sendo que os MIPs apresentaram melhor efeito em prolongar a liberação do fármaco do que os NIPs, independente da razão fármaco:polímero. Deste modo, sistemas inovadores para liberação prolongada de fármacos baseados em MIPs, considerando diferentes vias de administração, foram apropriadamente desenvolvidos e avaliados. / Molecularly imprinted polymers (MIPs) are synthetic polymers that have the property to establish selective interactions with a compound called template e.g. a drug. The template is added in the synthesis step. After the synthesis, the template is removed. However, the property to establish selective interactions remain among MIPs and template. MIPs have been applied in the analytical field due to their selective interactions. The application of these materials as sustained release drug delivery systems has also been evaluated. Sustained release drug delivery systems may offer advantages, avoiding the high plasmatic peak concentrations of drugs related to their side effects. These drug delivery systems may also contribute to develop better clinical strategies to administration of drugs in the clinical practice. In this study, we select basic compounds with tertiary amine moieties to propose sustained release drug delivery systems based on MIPs. The selected drugs were nicotine (hydrophilic drug administered as an aid to smoking cessation therapy) and donepezil (lipophilic drug administered in the treatment of the Alzheimer’s disease). Polymer particles of MIPs were synthetized by precipitation polymerization and characterized by different techniques as infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and atomic force microscopy. Adsorption isotherms studies indicated the heterogeneity of the binding sites with the better adjust to Langmuir-Freundlich model. The formulations were designed to administration by different pathways (transdermal or oral), and they were prepared from the dispersion of polymer particles in an oil vehicle as oleic acid and mineral oil. The drug was previously incorporated in the oil vehicle. Nicotine was administered by transdermal formulations based on MIPs using mineral oil as vehicle, and the results indicated that drug release was controlled according to Higuchi kinetic model, characterising the drug diffusion from the polymer matrix. Permeation studies were carried out using porcine ear skin, and the results demonstrated that the permeation of nicotine was prolonged up to 48 h according to zero order kinetic. The nicotine transdermal formulations based on MIPs showed a better effect in the control of drug permeation across the skin in relationship to the non-imprinted ones (NIPs) only when the amount of nicotine in the formulations was increased, with a drug/polymer ratio of 1:3. The donepezil release from the formulations based on MIPs using oleic acid as vehicle was better adjusted to Higuchi kinetic model, and the release rate of MIPs was smaller than NIPs, independent of the drug/polymer ratio. In this way, novel sustained release drug delivery systems based on MIPs were successfully developed and characterised for drug administration by different pathways. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES