Dentre as fibras vegetais estudadas como reforço para produção de compósitos cimentícios, as fibras de coco verde e sisal se destacam por suas características mecânicas de interesse industrial, baixo custo e baixa densidade. O objetivo deste trabalho é o estudo da funcionalização de fibras de coco verde e sisal, pela técnica de polimerização com plasma frio de metano, bem como a análise do efeito do tratamento, a fim de reduzir a hidrofilicidade natural das fibras, preservar suas propriedades mecânicas e aumentar sua durabilidade em meio alcalino. Fibras de coco verde e sisal foram tratadas com plasma frio de metano durante 4, 10 e 20 min. O experimento também incluiu ensaio de degradação das fibras, antes e após tratamento, em solução saturada de cimento Portland. Por meio de análise de molhabilidade e de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X foi identificado que o tratamento tornou a superfície das fibras de sisal tratadas por 10 e 20 min menos hidrofílica, e das fibras de coco verde tratadas durante o mesmo tempo mais hidrofílica. Corroborando esses resultados, ensaio de arrancamento foi realizado em fibras de sisal tratadas por 20 min indicando boa aderência entre a fibra tratada e a matriz cimentícia. Após ensaio de degradação em solução cimentícia de ambas as fibras tratadas durante 10 e 20 min os resultados da espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier indicaram que o tratamento retardou o processo de degradação alcalina da hemicelulose e lignina das fibras de sisal, enquanto que para as fibras de coco verde a degradação das fibras sem tratamento foi igual ao daquelas sem com tratamento. Os ensaios mecânicos indicaram que as fibras de sisal tratadas tiveram maior resistência mecânica quando comparadas àquelas sem tratamento, e com relação às fibras de coco verde não houve diferença significativa entre fibras tratadas e sem tratamento. Além disso, não houve alteração do módulo de elasticidade das fibras de coco verde e sisal (sem tratamento e tratadas). Nesse contexto, os resultados obtidos indicaram que o tratamento com plasma frio de metano é eficaz para redução da hidrofilicidade da superfície das fibras de sisal, podendo vir a ser um tratamento promissor para minimizar a degradação alcalina da hemicelulose e lignina. / Among the studied plant fibres as reinforcement for the production of cement composites, green coconut and sisal fibres stand out for its mechanical characteristics of industrial interest, low cost, and low density. The aim of this work is to study of the plasma functionalization of green coconut and sisal fibres with methane cold plasma, as well as the analysis of the effect of this treatment in order to reduce the hydrophilicity of natural fibres, preserving its mechanical properties and increase its durability in alkaline medium. Green coconut and sisal fibres were treated with methane cold plasma for 4, 10 and 20 min. The experiment also included fibre degradation test before and after treatment in saturated solution of Portland cement. Wettability and XPS analyses indicated that the sisal fibres treated for 10 and 20 min presented surface more hydrophobic than green coconut fibres in the same treatment condition. Pullout test was performed in the sisal fibres treated by 20 min indicating good adherence between treated fibre and cement matrix. Both kinds of fibres were submited to degradation test imersed in the cementitious solution. The FTIR results indicated that the treatment retarded the alkaline degradation of the hemicellulose and lignin from sisal fibres whereas treated green coconut fibres showed the same degradation presented by untreated ones. The mechanical tests showed that the treated sisal fibres had higher mechanical strength compared to those without treatment, and regarding green coconut fibres there was no significant difference between treated and untreated fibres. Furthermore, there was no change in the modulus of elasticity of the green coconut and sisal fibre (treated and untreated). In this context, the results indicated that treatment with cold plasma of methane is effective in reducing the excessive hydrophilicity of the surface of sisal fibres and could be a promising treatment to minimize the alkaline degradation of hemicellulose and lignin.

Orientador: Julio Roberto Bartoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T22:28:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giacon_VirginiaMansanares_M.pdf: 2837652 bytes, checksum: cc8b7a2c68b1b5f694c6e06c1feb5bfb (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Materiais poliméricos são alternativas aos materiais inorgânicos na fabricação de dispositivos ópticos como guias de ondas e fibras ópticas (POF) para transmissão de luz ou sinal. Isso porque, a estrutura molecular dos polímeros pode ser modelada com versatilidade, contribuindo para obter materiais com índices de refração (?) distintos, baixo custo e fácil processamento. Esses dispositivos são constituídos basicamente de um núcleo e uma camada externa, casca ou cladding. Os materiais para casca são usualmente à base de polímeros fluorados. Neste trabalho estudou-se a modificação de superfície de filmes de poli (metacrilato de metila), PMMA, utilizando-se a técnica de Polimerização por Plasma de gás fluorado. Filmes de PMMA com espessuras de 60 µm foram obtidos por spin coating a partir de uma solução de MIBK e Xileno (30% em massa de PMMA). Seguindo dois planejamentos fatoriais, em diferentes condições de pressão (0,5 a 2 torr) e potência (60 a 150 W), os filmes foram expostos ao plasma de CHF3. As superfícies desses filmes foram caracterizadas através de espectroscopia no infravermelho (FTIR/ATR), ângulo de contato de molhamento, microscopia de força atômica (AFM), espectroscopia XPS e análise gravimétrica. A fluoração da superfície dos filmes de PMMA expostos ao plasma foi confirmada por análises de XPS (razão atômica F/C=1,12) e pelo aumento do ângulo de contato de 700(PMMA original) para 100°. O planejamento fatorial mostrou que a pressão é um fator significante (95% confiança) no seu nível mínimo (0,5 torr) para aumentar o ângulo de contato. Análises via FTIR-ATR mostraram alterações nas intensidades de absorção dos grupos C=O e C-O do PMMA, diminuindo significativamente a razão C=O/C-O após o plasma. Análises de AFM mostraram um tolerável aumento da rugosidade da superfície dos filmes após o tratamento. A espessura da camada fluorada, estimada por gravimetria, foi de aproximadamente 0,11 µm. Essa camada deve apresentar um índice de refração menor que o PMMA, inferido pelo alto teor de flúor na superfície dos filmes, determinado pelas análises XPS / Abstract: Polymeric materials are alternative to inorganic materials for production of optical devices as waveguides and optical fibers (POF) for light transmission. This because the molecular structure of polymers can be versatile modeled, giving materials with different refractive indices, low cost and easy processing. These devices are basically consisted by core with an external layer, cladding, of low refractive index (?) allowing light propagation into the core. The cladding materials are usually made of fluorinated polymers. In this work the surface modification of Poly (methylmethacrylate), PMMA, was studied using the plasma polymerization technique. Polymeric films of 60µm thickness were obtained by spin coating using a solution of MIBK and Xylene (30 wt% PMMA). The films were exposed to CHF3 plasma. The processing conditions followed two factorial experimental designs for gas pressure (0.5 - 2 torr) and plasma power (60 - 120 W). The surfaces of the films were characterized using infrared spectroscopy (FTIR/ A TR), contact angle of wetting, atomic force microscopy, XPS spectroscopy and gravimetry. The surface fluorination of PMMA films was confirmed by XPS analysis and also inferred due to the increase on contact angle from 70° (PMMA original) to 100°. The factorial analysis indicated that pressure is a significant factor to increase the contact angle at the lower level 0.5 torr (95% of confidence). FTIR/ATR analysis showed significant alteration on the absorbance intensity of the C=O/C-O groups after plasma. AFM topography analysis showed a tolerable increase on roughness of the surface of plasma exposed films. The thickness of the fluorinated layer was approximately 0.11 µm (estimated by gravimetry). This fluorinated layer should have lower refractive index than the PMMA, due to the high fluorine content on the film surface (F/C ratio), measured by XPS analysis / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Julio Roberto Bartoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T09:00:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Padilha_GiovanadaSilva_M.pdf: 1555922 bytes, checksum: 035b74427e55cfdd28217830ff384c88 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Dispositivos ópticos poliméricos têm sido promissores para aplicação em comunicações, principalmente na utilização em redes de curta distância devido ao fácil processamento e baixo custo quando comparado aos materiais ópticos fabricados com sílica. Na fabricação de um dispositivo óptico é imprescindível que o índice de refração do núcleo seja maior do que o da casca para que o sinal seja transmitido pelo dispositivo. Algumas técnicas de tratamento superficiais são muito comuns para obter diferentes índices de refração entre os materiais, entre elas a fluoração por plasma, seja por reações de deposição ou substituição, formando-se uma camada de polímero fluorado sobre um substrato polimérico com índice de refração modificado. Neste trabalho, estudou-se a modificação da superfície de filmes de poli (metacrilato de metila) (PMMA), usando a técnica de polimerização por plasma de gás fluorado. Filmes de PMMA com espessura de 1 O _m foram obtidos por Spin-Coating a partir de uma solução de clorofórmio (15,36% em massa de PMMA). Os filmes foram expostos ao plasma de CHF3 seguindo dois planejamentos fatoriais em diferentes níveis de pressão e tempo. A superfície dos filmes ópticos fluorados produzidos foi caracterizada através das técnicas: gravimetria, espectroscopia no infravermelho (FTIR-A TR), ângulo de contato de molhamento, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e perfilometria. A fluoração da superfície dos filmes de PMMA pode ser inferida pelo aumento do ângulo de contato em todas as condições experimentais e confirmadas através das análises de FTIR-A TR. As análises gravimétricas apresentaram aumento da camada fluorada sobre o filme de PMMA em toàas as condições de processo, estimando a maior espessura próxima a 1,55 _m em 0,7 torr e 40 minutos de plasma. A análise estatística mostrou que a pressão e o tempo foram variáveis significativas (95% de confiança) para o crescimento de camada polimérica fluorada. Análises de MEV apresentaram uma camada fluorada bem definida e presença do elemento flúor com a análise de EDS. A rugosidade dos filmes ópticos fluorados foi de 200 Á, bastante satisfatório para cladding com 1,55 _m de espessura / Abstract: Polymeric optical devices have been promising for application in communications, mainly for local networks due to easy processing and low cost compared to the optical materials made silica. In the production of an optical device it is indispensable the difference between the refraction index of the core and the cladding. The refractive index of the core should be larger than the one of the cladding so that the signal is transmitted by the device. Some techniques of surface treatment are very common to obtain different refractive index among the materials, among them plasma fluorination that either allow deposition reaction of a layer of fluorinated polymers the substrate with refractive index modified. In this work, it was studied the modification of the surface of poly (methyl methacrylate) (PMMA) films, with the technique of plasma polymerization. Films of PMMA with thickness of 1 O _m were obtained by Spin-Coating starting from a chloroform solution (15.36% wt% PMMA). The films were exposed to the plasma of CHF3 following two factorial experimental designs at different levels of pressure and time. The surface of the films was characterized through the techniques: gravimetry, infrared spectroscopy (FTIR-ATR), contact angle of wetting, optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM) and scan profile. The surface fluorination of PMMA films can be inferred by the increase of the contact angle in all of the experimental conditions and confirmed with the analyses of FTIR-ATR. Gravimetry showed an increase of the layer of fluorinated polymer onto PMMA films, being 1.55 _m the largest thickness at 0.7 torr and 40 minutes of plasma. The factorial analysis showed that pressure and time were significant (95% of confidence) for the growth of the fluorinated polymeric layer. Analyses of SEM showed a layer of fluorinated polymer well defined and presence of the fluorine element by EDS analysis. The roughness of the films fluorinated polymers was around of 200 A, quite satisfactory for cladding of 1.55 micro m of thickness / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rogério Pinto Mota / Coorientador: Elson de Campos / Banca: Maurício Antonio Algatti / Banca: Roberto Yzumi Honda / Banca: Emerson Ferreira de Lucena / Banca: Nazir Monteiro dos Santos / Resumo: Plasmas de gases e / ou vapores orgânicos produzem filmes finos ou pós apresentando características poliméricas, especialmente quando os plasmas são derivados de monômeros das famílias dos hidrocarbonetos alcoóis, siloxanos, silazanos, e outro. Neste trabalho, os filmes finos foram obtidos a partir da mistura de ácido cítrico-etilenoglicol-metal complexador depositado a plasma, com 13,56 MHz de radiofrequência na potência de 10 a 50 W e pressão fixada a 10 Pa. Os resultados da análise de espectroscopia de infravermelho FTIR mostrou que os grupos vibracionais dos filmes estavam preservados, mas com modificações em suas estruturas moleculares. Foram observados nos resultados obtidos por espectroscopia fotoelétrica de raios-X modificações na composição química da ligação oxigênio-carbono e oxigênio-hidrogênio com variação da potência de 10 a 50 W. A taxa de deposição dos filmes finos diminuiu de 0,10 a 0,08 nm/minuto com o aumento da potência de 10 a 50 W. As propriedades óticas das amostras como o índice de refração, coeficiente de absorção, gap ótico foram investigados por espectroscopia UV- visível. Destas análises foram possíveis obter valores n de 1,54 a 1,50 e energia do gap entre 4,75 e 4,85 eV. A técnica de ângulos de contato e foi utilizada para investigar a molhabilidade das amostras, que apresentaram caráter hidrofílico em todas as condições de deposição dos filmes. A técnica de EDS foi usada para investigar as composições químicas das amostras. Além disso, os filmes ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Plasmas from gases and / or organic vapors produce thin films or powders presenting polymeric characteristics, especially when the plasmas are derived from monomers of the families of hydrocarbons, alcohols, siloxanes, silazanes, and others. In this work, thin films were obtained by citric acid / ethylene glycol / complex metal deposited by 13.56 MHz RF plasma at 10 and 50 W fixed pressure 10 Pa. FTIR spectroscopy showed that the main vibrational groups of the films were preserved, but with modifications in their molecular structures. It was observed by X -ray photoelectron spectroscopy chemical composition modifications in oxygen - carbon and oxygen - hydrogen bond while the deposition power changed from 10 to 50 W. The deposition rate of the samples decreased from 0.10 to 0.08 nm / minute while the RF power increases from 10 to 50 W. The samples optical properties as refractive index n, absorption coefficient, optical gap Eg were investigated by UV - Visible spectroscopy. From these analysis were possible to obtain values of n from 1.54 to 1.50 and Eg between 4.75 and 4.85 eV. Contact angle and surface energy measurements were used to investigate the wettability of composite Polymer films, for all depositions conditions the films presented hydrophilic character. EDS was used investigate components of the samples. Moreover, the film showed electrical conductivity values greater than 10-8 (Ωcm)-1 and dielectric constant between 2.2 and 2.7 / Doutor