Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-22T08:19:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 238880.pdf: 4726688 bytes, checksum: 4a610e48fa94f20180fa620ea094da4c (MD5) / O poliestireno expansível, EPS, pode ser definido como uma matriz polimérica onde se encontra impregnado um agente de expansão. Esse agente de expansão é um fluido que, pelo aumento da temperatura, aumenta seu volume e força a partícula a se expandir. O EPS convencional, aquele disponível comercialmente, utiliza hidrocarbonetos voláteis como agente de expansão. O emprego de novas substâncias, que poderiam atuar como promotor de expansão é uma alternativa para a redução de custo do produto final e tem sido reportado nos últimos anos. Particularmente, a diminuição da quantidade de hidrocarbonetos voláteis, através da utilização dos mesmos em conjunto com a água, apresenta-se como uma possibilidade de interesse. Este trabalho apresenta uma metodologia para a obtenção de EPS utilizando em conjunto água e pentano como agentes de expansão. Sucintamente, promoveu-se a incorporação da água e do pentano nas pérolas de poliestireno para, assim, dotá-lo da capacidade de expandir. A água foi pulverizada, ou aspergida, sobre o monômero e, pela ação do surfactante, um sistema em emulsão foi formado. O produto final foi produzido em suspensão e a reação seguiu até que as gotas do monômero fossem convertidas em pérolas sólidas contendo 13,86% do agente de expansão (água) espalhado no seu interior, onde foi então realizada a injeção de pentano na suspensão, obtendo-se incorporação efetiva de 2,45%, 2,62% e 5,94%. A temperatura de transição vítrea (Tg) do material obtido foi de 66,23º C. Os valores de massa molar média ponderal situaram-se em torno de 183.000 g/gmol, e massa molar média numérica em torno de 157.000 g/gmol. Foram também determinados o diâmetro médio e distribuição do tamanho das partículas, os quais se situaram na faixa de 991 m a 2.362 m, o diâmetro médio e dispersão dos diâmetros das gotas de água incorporada e a dimensão média e dispersão das células formadas após a expansão, resultando em uma razão de expansão de 3,43 vezes. O material foi obtido em ampliação de escala em reatores sem semelhança geométrica, e os resultados foram reproduzidos quanto à incorporação dos agentes de expansão e estrutura celular. O comportamento do material e as propriedades determinadas mostraram que a técnica de produção implementada foi eficaz e sugerem que o uso do conjunto de água e pentano como agentes de expansão é uma alternativa viável.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:14:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328273.pdf: 1297672 bytes, checksum: 08cca197d90688648b7cca92e75a1dae (MD5) Previous issue date: 2014 / A crescente necessidade de materiais poliméricos com a produção baseada em processos limpos possibilitou o desenvolvimento de polímeros com aplicações nas áreas alimentícia e farmacêutica, graças a novos métodos de produção que visam o desenvolvimento de polímeros em meio atóxico. A maioria dos processos tradicionais de polimerização é mediada por catalisadores tóxicos que podem deixar resíduos nos produtos, por outro lado, os processos enzimáticos que utilizam catalisadores biológicos podem ser considerados limpos. Em especial, o poli-(L-lactídeo), que pode ser obtido através da abertura do anel do monômero L-lactídeo, é classificado como um polímero biodegradável, biocompatível e biorreabsorvível, assim pode ser empregado na área médica, farmacêutica e alimentícia. Portanto, o objetivo deste trabalho foi realizar o estudo do comportamento de fases em alta pressão do sistema ternário L-lactídeo + etanol + dióxido de carbono supercrítico visando à obtenção de dados para a condução do processo de polimerização em meio supercrítico. Os experimentos foram realizados usando uma célula de volume variável numa faixa de temperatura de 50 a 80 °C, de pressão entre 90 e 255 bar, nas razões etanol/L-lactídeo de 0,5:1, 1:1 e 1,5:1. Foram observadas transições de fase do tipo líquido-vapor, líquido-líquido e líquido-líquido-vapor. Por meio de diagramas P-x e/ou P-T, observou-se o comportamento LCST em todos os sistemas. O etanol foi utilizado como cossolvente e mostrou-se efetivo na redução da pressão de transição de fase com o aumento da sua concentração. Os dados reportados neste trabalho fornecem informações importantes para o desenvolvimento e condução da síntese de polímeros em meio supercrítico.<br> / Abstract : The increasing need for polymeric materials based on clean production processes enabled the development of polymers with applications in food and pharmaceutical areas, thanks to new production methods that aim at the development of polymer at non-toxic medium. Most traditional methods of polymerization are mediated by catalysts and can leave toxic residues in the products, an the other hand, enzymatic processes using biocatalysts can be considered clean. In particular, poly (L- lactide) that can be obtained by ring opening polymerizationof L- lactide monomer, is classified as a biodegradable polymer, biocompatible, bioresorbable and thus can be used in the medicaly , pharmaceutical and food industries. Therefore, the aim of this work was to study the high pressures phase behavior of the ternary system supercritical carbon dioxide + ethanol + L- lactide in order to obtain data to conduct the polymerization process in supercritical media. The experiments were performed using a variable volume cell over a temperature range from 50 to 80°C, pressure from 90 to 255 bar, and ratios ethanol / L- lactide of 0.5:1, 1:1 and 1.5:1. Phase transitions of the type vapor-liquid, liquid-liquid and liquid-liquid-vapor were observed. Through of Px diagrams and/or PT, was observed the LCST behavior in all systems. Ethanol was used as cosolvent and was effective in reducing phase transition pressure with increasing concentration. The data reported in this work provide important information for developing and conduction of the synthesis of polymers in supercritical media.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:14:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329098.pdf: 3595060 bytes, checksum: e238f34cd5dfd609dd7ad2d35e6d24db (MD5) Previous issue date: 2014 / Nas últimas décadas a aplicação de componentes feitos de materiais poliméricos sofre um aumento expressivo. Muitas peças tradicionalmente feitas de metais e cerâmicos foram substituídos por algum tipo de polímero. O aumento de itens fabricados desses materiais se deve à grande versatilidade de propriedades mecânicas e químicas aliadas à baixa densidade dos mesmos. No entanto, do ponto de vista computacional esses materiais são extremamente complexos de serem modelados devido à intrínseca sensibilidade às variações de temperatura e taxa de deformações. Em vista disso, no presente trabalho buscou se estudar e implementar um conjunto de modelos constitutivos viscoplásticos capazes de representar o comportamento de materiais termoplásticos. A abordagem variacional foi adotada para formulação do modelo, assim a atualização das tensões e variáveis internas é realizada através da extremização de um pseudo-potencial termodinamicamente consistente. Para o estudo do comportamento do modelo em geometrias tridimensionais foi escrita uma sub-rotina de material, usermat, no programa comercial de Elementos Finitos de análise implícita ANSYS. Ao se fazer a hipótese de isotropia material, a decomposição espectral foi utilizada implicando na redução do número de equações a serem resolvidas em cada ponto de integração. Curvas de força-deslocamento de três polímeros diferentes, PS, PLA e PC foram obtidas através do ensaio de tração para a realização de ajuste de um modelo. O corpo de prova foi modelado via CAD e uma análise de EF do ensaio de tração foi configurada via ANSYS Workbench 14.5. A minimização do erro quadrático das curvas, simulada e real, foi realizada pelo programa de PIDO (Process Integration and Design Optimization) modeFRONTIER®. As curvas força-deslocamento simuladas, após ajuste de parâmetros, ficaram muito próximas aos resultados de ensaio, mostrando a capacidade da formulação matemática escolhida em representar o comportamento mecânico de materiais poliméricos. Por fim, análises envolvendo contato entre corpos e torção foram executadas a fim de se verificar o comportamento e estabilidade do modelo material implementado em situações mais complexas.<br> / Abstract: Demands for light weight and high strength structures lead to polymeric materials as a suitable choice for a large class of engineering applications. In some cases, components traditionally made of metals or ceramics have been replaced by some kind of polymer. This paradigm shift is related to good mechanical properties, low density, corrosion resistance, easy to manufacture, etc. However, computational modeling of such materials has become a challenge in mechanical and material science fields, mainly because of its intrinsic sensitivity with respect to temperature and rate strain variations. In the work reported here, the focus was constitutive modeling and implementation of viscoplastic materials submitted to finite strain kinematics.Variational formulation was adopted for material modeling. Stress and internal variables updates are performed solving a minimization problem for each time increment. Material isotropy was admitted allowing spectral decomposition to describe the set of constitutive equations. User material sub-routine was written in the implicit Finite Element program ANSYS. Given arbitrary combinations of well know potentials as Odgen, Hencky, Perzyna and others, material free parameters were tuned by fitting experimental load-displacement data of PS, PLA and PC. Minimization of Mean Squared Error was performed making use of modeFRONTIER, a commercial Process Integration and Design Optimization (PIDO) software. Experimental and numerical results were very closed showing the ability of our model to represent the mechanical behavior of thermoplastic polymers. Finally, three-dimensional FE Analysis using frictionless contact and torsion is presented in order to verify the stability and applicability of our model in large-scale problems.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:23:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327064.pdf: 2522642 bytes, checksum: 32bf8a2405935be7f7b2ce6e25af5b4e (MD5) Previous issue date: 2014 / O PMMA é um polímero orgânico muito utilizado na formulação de revestimentos e adesivos devido à boa adesão em diversos substratos e à facilidade em produzir recobrimentos poliméricos. Por outro lado, o PMMA é hidrofílico, possui baixa resistência térmica e baixa resistência aos fenômenos de corrosão. Uma forma adequada de melhorar as propriedades desse material é através da combinação com compostos inorgânicos, formando polímeros híbridos orgânico-inorgânicos. Neste contexto, foram desenvolvidos polímeros híbridos de PMMA/polissilazano com o objetivo de melhorar as propriedades do componente orgânico visando aplicação como revestimento protetor. Todavia, o oligossilazano selecionado neste trabalho, HTT1800, quando em contato com a umidade e oxigênio, forma reticulações que produzem um polímero termofixo e insolúvel, impossibilitando a aplicação como revestimento. Sendo assim, a polimerização em solução com atmosfera de argônio foi a técnica selecionada para a síntese dos materiais híbridos, pois impede o contato dos componentes de partida com ar e umidade. Os polímeros e os revestimentos híbridos desenvolvidos foram caracterizados para avaliar a influência do HTT1800 nas propriedades finais desses materiais em relação ao PMMA puro. A partir dos resultados da extração soxhlet, observou-se que os polímeros híbridos sintetizados com até 25% em massa de HTT1800 apresentaram baixo grau de reticulação e, por isso, deram origem a soluções poliméricas adequadas para deposição nos substratos metálicos. Adicionalmente, as curvas de TGA e DTA evidenciaram que a inclusão do HTT1800 aumentou a estabilidade térmica do PMMA e, a partir dos resultados de GPC, observou-se a diminuição das massas molares dos materiais híbridos em relação ao PMMA puro. Além disso, o oligossilazano melhorou a adesão dos revestimentos no substrato metálico e conferiu hidrofobicidade aos revestimentos produzidos. Os testes de corrosão comprovaram a eficiência de proteção dos revestimentos híbridos em comparação com o substrato sem revestimento e com o PMMA puro. Desta forma, o desenvolvimento dos polímeros híbridos orgânico-inorgânicos de PMMA/HTT1800 permitiu a obtenção de revestimentos protetores com propriedades superiores às observadas em revestimentos de PMMA puro.<br> / PMMA is an organic polymer that has increasingly been used as coatings and adhesives due to its good adhesion in different types of substrates and excellent film-forming performance. However, PMMA is hydrophilic and shows low thermal and corrosion resistance. A suitable way to enhance the properties of this material is the combination with inorganic compounds to form organic-inorganic hybrid polymers. In this work, hybrid polymers of PMMA/polysilazane were synthesized aiming the improvement of the organic component properties for application as protective coatings. However, the selected oligosilazane, HTT1800, is a very reactive compound, which undergoes cross-linking if in contact with water and/or oxygen. The cross-linking leads to a thermoset and insoluble polymer and hinders the application as coating. Therefore, the solution polymerization in argon atmosphere was the chosen technique for the synthesis, preventing the contact with air and humidity. Different characterizations were carried out to evaluate the influence of the HTT1800 in the final properties of the developed hybrid polymers and of the coatings in comparison to the pure PMMA. Soxhlet extraction results showed that a low cross-linking degree is obtained when HTT1800 content in the initial mixture do not exceed 25 wt%, producing polymeric solutions with adequate characteristics for the formation of hybrid films on the metal substrate. Additionally, TG and DTA analyses indicated that the addition of HTT1800 increased the thermal stability of the PMMA and the GPC analysis results showed a decrease of the hybrid polymer´s molecular weight in comparison to the pure PMMA. Furthermore, the oligosilazane improved the adhesion of the coatings on the metal substrate and the hydrophobicity of the developed films. The corrosion tests showed that the hybrid coatings had better anticorrosive performance in comparison to the uncoated substrate and to the pure PMMA. Thus, the development of organic-inorganic hybrid polymers of PMMA/HTT1800 enabled the production of protective coatings with enhanced properties if compared to pure PMMA.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327280.pdf: 1177538 bytes, checksum: 382d769457e9de0fae18793385c6a9cd (MD5) Previous issue date: 2014 / No presente trabalho avaliou-se a síntese de diferentes polímeros como poli(adipato de isosorbila), poli(metracrilato de metila) e poli(uréia-uretano) em banho termostático convencional e em banho de ultrassom. Os polímeros foram sintetizados via diferentes técnicas de polimerização como polimerização em massa, miniemulsão e solução, seguindo diferentes mecanismos de reação: em cadeia, etapas e em etapas catalisada por enzimas. Adicionalmente foi avaliado o efeito de diferentes potências do banho de ultrassom (52,8; 92,5 e 132 watts) na síntese dos polímeros. Na polimerização do isosorbídeo e do adipato de dietila em massa e em miniemulsão verificou-se que o banho de ultrassom não afetou a cinética reacional quando comparada com as reações em banho convencional e na polimerização em solução as massas molares apresentaram um leve aumento para as condições de 85°C com 92,5 W e 85°C e 132 W de potência, respectivamente, utilizando um sistema ciclohexano:benzeno como solventes. O mesmo comportamento foi observado na síntese do poli(metracrilato de metila) em massa e em miniemulsão com o uso do banho de ultrassom, sendo que o uso deste não afetou a velocidade de reação e ocasionou uma ligeira redução nas massas molares do poli(metracrilato de metila) obtido via miniemulsão em banho de ultrassom a 132 W de potência. Os estudos para a obtenção de nanopartículas de poli(uréia-uretano) via polimerização em miniemulsão em banho termostático e em banho de ultrassom revelaram que diferentes temperaturas de reação na faixa entre 60°C e 80°C no banho de ultrassom influenciaram diretamente nas massas molares dos polímeros e no aumento da taxa de reação do monômero, enquanto que a variação da potência máxima do ultrassom na faixa estudada (92,5 a 132 W) alterou a taxa de reação, mas não afetou as massas molares, sendo alcançadas massas molares ponderais médias em torno de 20000 g/mol nas reações realizadas a 70°C em banho de ultrassom.<br> / Abstract: This work presents the synthesis of various polymeric materials such as poly(isosorbide adipate), poly(methyl methacrylate) and poly(urea-urethane) in conventional thermostatic and ultrasound bath. The polymers were synthesized by bulk, solution and miniemulsion polymerizations, following different reaction mechanisms: chain polymerization, step polymerization and enzimatically catalized step polymerization. Aditionally the effect of power of the ultrasound bath (52.8, 92.5 and 132 watts) was evaluated. In the polymerization of the poly (isosorbide adipate) in mass and in solution it was found that the ultrasound bath does not affect the reaction kinetics when compared with conventional bath. In the solution polymerization, the molar mass increased slightly for the conditions of 85°C at 92.5W and 85°C at 132 W power, respectively, using a ciclohexane:benzene system as solvent. The same behavior was observed in the synthesis of poly (methyl methacrylate) in mass and miniemulsion using the ultrasound bath, and the use of the latter does not affect the reaction kinetics, but lead to a slight reduction in the molecular weight of poly(methyl methacrylate) obtained in miniemulsion via ultrasound bath at 132 W of power. Studies for obtaining nanoparticles of poly(urea-urethane) by miniemulsion polymerization with thermostatic bath, and ultrasound bath revealed that different reaction temperatures in the range between 60°C and 80°C in the ultrasound bath directly influence the molar mass of the polymers and increase the reaction rate of the monomer, while the variation of the maximum power of the ultrasound in the studied range (92.5 to 132 W) affected the reaction rate but did not influence the molar mass. The weight awerage molar mass was around 20000 g/mol for reactions conducted at 70°C in the ultrasound bath.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:49:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330016.pdf: 3346121 bytes, checksum: 788eab8b1f63f6fbcc2da3e546692cdc (MD5) Previous issue date: 2014 / Abstract : A demanda em larga escala por materiais poliméricos biodegradáveis produzidos a partir de processos limpos, possibilitando a obtenção de produtos livres de resíduos tóxicos, tanto para a aplicação na área farmacêutica quanto alimentícia, possibilitou que processos de polimerização em meio atóxico e mediado por enzimas se tornassem atrativos. Enquanto a maioria dos processos tradicionais de polimerização utiliza como catalisador compostos metálicos tóxicos, que podem deixar traços de resíduos nos produtos, os processos enzimáticos utilizam catalisadores biológicos, considerados ecologicamente corretos. O poli(L-lactídeo), classificado como um polímero biodegradável, biocompatível e bioreabsorvível é empregado com frequência em aplicações nas áreas médica, farmacêutica e alimentícia. Excetuando as pesquisas com dióxido de carbono, o emprego de propano como meio para as reações de polimerização carece de informações, tanto no que tange ao comportamento de fases dos componentes envolvidos nas reações quanto à investigação das variáveis de processos que afetam tais reações. A utilização de gases pressurizados como o propano em substituição ao uso de dióxido de carbono apresenta como principal vantagem a operação em pressões moderadas. Neste sentido, o objetivo geral desse trabalho foi estudar o comportamento de fases a altas pressões do sistema ternário propano + L-lactídeo + etanol nas razões molares de etanol/L-lactídeo de 9:1, 7:1, 5:1 e 3:1, visando à obtenção de dados para a condução do processo de polimerização em fluidos pressurizados. Os experimentos foram realizados usando uma célula de volume variável numa faixa de temperatura de 50 a 80 °C. Nos sistemas investigados foram observadas14transições de fase do tipo líquido-vapor ponto de bolha, sendo que nas razões molares de etanol/L-lactídeo de 7:1 a 3:1 pode-se observar, dependendo da composição do sistema, a reação do L-lactídeo em dímeros e oligômeros de L-lactídeo. Para a razão molar 3:1, na composição investigada, não foi possível visualizar uma região de fase homogênea. Diagramas P-x e P-T foram construídos para os sistemas analisados. Para todas as razões molares de etanol/L-lactídeo investigadas um incremento na temperatura do sistema e/ou um aumento na composição de propano conduziu a pressões de transição mais elevadas. Além disso, para a faixa de composição estudada, pressões moderadas de até 32,0 bar foram encontradas para a completa solubilização do sistema. O sistema ternário investigado neste trabalho e o sistema dióxido de carbono + L-lactídeo + etanol, obtido por Rebelatto (2014), foram modelados utilizando a equação de Peng-Robinson com a regra de mistura de Wong-Sandler, PR(WS). A equação de PR(WS) foi capaz de correlacionar, de forma quantitativa, os diagramas de fases do sistema propano + L-lactídeo + etanol. Já, para a modelagem do sistema ternário dióxido de carbono + L-lactídeo + etanol, a equação de PR(WS) conseguiu descrever o equilíbrio de fases de forma qualitativa. Os dados apresentados neste trabalho fornecem informações importantes para o desenvolvimento, simulação, otimização e condução dos processos de síntese de polímeros em fluidos pressurizados. / Abstract : The demand for large-scale biodegradable polymeric materials produced from clean processes, allowing obtaining products free of toxic residues, both for the application in the pharmaceutical field as food, enabled polymerization processes mediated through non-toxic enzymes become attractive. While traditional processes use as polymerization catalyst metal compounds that may leave toxic residues in the product, the enzymatic processes using biological catalysts, which are considerable environmentally friendly. The poly(L-lactide), classified as biodegradable, biocompatible and bioresorbable polymer, is employed frequently in applications in the medical, pharmaceutical and food industries. Except for research on carbon dioxide, the use of propane as a means for polymerization reactions, lacks of information both in terms of the phase behavior of the components involved in the reactions as the investigation of the process variables that affect such reactions. The use of pressurized gases such as propane to replace the use of carbon dioxide presents the main advantage to be operated at moderate pressures. In this sense, the general aim of this thesis was to study the phase behavior at high pressures of the ternary system propane + ethanol + L-lactide, at the molar ratios ethanol/L-lactide of 9:1, 7:1, 5:1 and 3:1 in order to obtain data for the conduct of the polymerization process in pressurized fluids. The experiments were performed using a cell of variable volume over a temperature range from 50 to 80 °C. In the investigated systems the liquid-vapor bubble point phase transition type was observed. Whereas at the ethanol/L-lactide molar rations of 7:1 to 3:1, depending on the composition of the system, the reaction of lactide in dimers and oligomers of L-lactide can be observed. For the 3:1 molar ratio, the composition investigated, it was not possible to view a region of a homogeneous phase. P-x and P-T diagrams were constructed for the16systems analyzed. For all ethanol/L-lactíde molar ratios investigated, an increase in the temperature of the system and/or an increase in the propane composition lead to higher pressures transitions. Additionally, for the whole composition range studied, moderate pressures up to 32.0 bar were found to fully solubilize the system. The ternary system investigated in this work and the system carbon dioxide + L-lactide + ethanol, obtained by Rebelatto (2014), were modeled using the Peng-Robinson with the mixing rule of Wong-Sandler, PR(WS). The PR (WS) equation was able to correlate quantitatively, the phase diagrams of the system propane + ethanol + L-lactide. While that the modeling of the system carbon dioxide + L-lactide + etanol, the PR (WS) equation was able to describe the phase equilibrium in a qualitative manner. The data presented in this study provide important information for development, simulation, optimization and conduction of the synthesis of polymers in pressurized fluids.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:56:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327498.pdf: 2010921 bytes, checksum: 45a0ff622aa8112d31ed7086a8e4404b (MD5) Previous issue date: 2014 / A tecnologia de sensores para a indústria química e, em particular polimérica é um campo o qual tem apresentado um rápido desenvolvimento nas últimas décadas.Relatado pela primeira vezem 1979, o polipirrol é um dos polímeros condutores mais estudados em diversos tipos de aplicações comobaterias,aparelhos eletrônicos,dispositivos eletrocrômicos, dispositivos de comutaçãoóptica, sensores eem muitasoutras tecnologias avançadas. A filtrodinâmica consiste em um meio precoce para a detecção e monitoramento de partículas em processos químicos. Neste trabalho, foi realizado o monitoramento da reação de polimerização do polipirrol via síntese química oxidativa do pirrol através da técnica de medida da condutividade elétrica em linha do meio reacional, a construção do protótipo filtrodinâmico e modelos iniciais. Para o monitoramento do pirrol foram monitoradas diversas reações com 3 diferentes tipos de formulações: polimerização com agente oxidante, polimerização/agente oxidante/surfactantes e a polimerização/agente oxidante/líquido iônico, além de diferentes concentrações molares de agente oxidante/pirrol no meio e diferentes temperaturas de síntese (5°C e 20°C) a fim de se verificar as mudanças na condutividade elétrica do meio reacional e sua conversão. Verificou-se que a temperatura de 20°C e uma concentração molar de 0,5Mde agente oxidante produziram efeitos positivos na condutividade elétrica do meio e na conversão do pirrol. Microscopia eletrônica de varredura, termogramas DSC, análises FTIR e condutividade elétrica dos polímeros produzidos foram utilizadas na análise dos materiais obtidos. Diferentes redes neurais foram propostas para a predição dos valores de conversão durante as polimerizações com base em medidas em linha de condutividade e temperatura do meio reacional. Redes cascade-forward foram capazes de representar de maneira correta quase que toda a conversão do pirrol. Para a técnica da filtrodinâmica foi construído um protótipo, dados a partir de esferas de látex de diferentes pares filtro/membranas foram coletados, um modelo inicial de carregamento foi proposto o qual liga as concentrações de partículas, fluxos, e propriedades de filtros ao parâmetro de carregamento. A ferramenta da filtrodinâmica mostra-se interessante para o monitoramento de processos em meio disperso.<br> / Abstract : Sensor technology for chemical and polymer industry is a field which has shown a rapid development in recent decades. First reported in 1979, polypyrrole is one of the most studied conducting polymers for various types of applications as batteries, electronics, electrochromic devices, optical switching devices, sensors and many other advanced technologies. 'Filtrodynamics', a means for early detection and monitoring of particulates in chemical processes. In this study, was monitored the reaction of polymerization of polypyrrole synthesis via chemical oxidation of pyrrole by measuring the electrical conductivity of the reaction medium online, a filtrodynamic prototype was built and initials models were builted too. To monitoring pyrrole's polymerization were monitored with three different types of formulations, polymerization with an oxidizing agent, polymerization / oxidizing agent / surfactant and polymerization / oxidizing agent / the ionic liquid, and different molar concentrations of oxidizing agent / pyrrol,two different synthesis temperatures (5 °C and 20 °C) in order to check the changes in electrical conductivity of the reaction and conversion. It was found that the temperature of 20 °C and a molar concentration of 0,5 M oxidant produced positive effects on the electrical conductivity and pyrrole?s conversion. Scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, FTIR and electrical conductivity were used as complementary analysis for polymers obtained. Different neural networks were proposed to predict the values of conversion during polymerization based on on-line conductivity and temperature measurements. Cascade-forward networks were able to correctly represent almost the entire conversion of pyrrole. To filtrodynamics technique a prototype instrumentation was built, data from a latex sphere/membrane filter pair obtained, and an initial =characteristic loading model? proposed that self-consistently links particle concentrations, flow rates, and filter properties together via a characteristic loading parameter. The tool shows that Filtrodynamics can be interesting to monitor process in dispersed medium.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-20T03:08:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334824.pdf: 1420099 bytes, checksum: e1bbc1fae463c320b0849729c6c80d4b (MD5) Previous issue date: 2015 / A necessidade de fornecer facilidades e segurança para a distribuição de alimentos a longas distâncias demanda aprimoramento e torna necessário o emprego de materiais plásticos, um aliado à praticidade em relação à produção de embalagens. Se por um lado os polímeros plásticos favorecem a manutenção de um padrão de qualidade aos alimentos, por outro acarretam impactos ambientais gerados pelo seu depósito no meio ambiente. O polietileno é um dos mais importantes polímeros usados na fabricação de embalagens, tendo em vista suas características de boa processabilidade e resistência. No entanto, estão na contra-mão da sustentabilidade, uma vez que possuem baixa capacidade de degradação/biodegradação na natureza. Materiais poliméricos, mesmo que com parcial substituição do polímero petroquímico por polímeros de origem natural, podem representar vantagem quanto à redução do tempo de biodegradação na natureza. Nesse sentido, o amido de mandioca pode ser considerado uma das bases promissoras para obtenção de materiais biodegradáveis por sua potencial degradação em função da susceptibilidade ao ataque de micro-organismos, além de ser um recurso renovável, de baixo custo e ampla disponibilidade, principalmente no Brasil. Assim, surgem como alternativas a elaboração de materiais mediante mistura entre polímeros de origem petroquímica e natural, considerando obter principalmente as ótimas propriedades mecânicas através do polietileno e o potencial biodegradável da proporção do amido. Neste contexto, foram elaborados filmes biodegradáveis nas concentrações 20, 40 e 60% de mistura de amido (MA) em Polietileno Linear de Baixa Densidade (PELBD), denominados F20, F40 e F60, respectivamente, adicionados de ácido cítrico como compatibilizante. O filme controle (FC) foi produzido puramente com PELBD. A miscroscopia eletrônica de varredura demonstrou que a incorporação de amido provocou alterações na superfície do filme devido a uma distribuição irregular, principalmente nos filmes de maior concentração de MA. Isso gerou influências nas propriedades mecânicas, sobre as quais foram observadas reduções da resistência máxima à tração e alongamento. A solubilidade e o intumescimento tiveram aumento proporcional à concentração de amido nos filmes. Com relação aos parâmetros de cor, os materiais demonstraram alto índice de translucidez e baixo índice de amarelecimento. Na análise de termogravimetria, os filmes de maior concentração de amido mostraram números de estágios de degradação diferentes em relação ao de menor concentração e controle. Os espectrosde FT-IR para os diferentes materiais analisados apresentaram bandas típicas dos grupos funcionais do PELBD com um aumento gradativo na intensidade dos picos característicos do amido, de acordo com o grau de incorporação. Após a caracterização, a biodegradabilidade dos materiais foi avaliada pela inoculação em meio contendo Aspergillus niger e pela ação direta da enzima amilase. Um estudo de migração do ácido cítrico em meio simulante foi efetuado nos materiais, com exceção do F60, por não apresentar boas condições de processabilidade no momento de sua extrusão. O material F40 apresentou maior e significativa diferença em relação ao F20. Constatou-se que F20 e F40 apresentaram migração já no primeiro dia de armazenamento. F20 foi o material biodegradável que demonstrou ser boa alternativa para formatação em embalagens de leite pasteurizado, tanto sob aspectos ambientais e processabilidade, quanto à manutenção da qualidade do leite, possivelmente atribuída ao composto ácido cítrico migrando do filme para o produto durante o período de armazenamento.<br> / Abstract : The need to provide facilities and security for the distribution of food over long distances demand improvement and the necessary use of plastic materials, an ally of convenience in the production of packaging. If on one hand the plastic polymers help to maintain a level of quality to the food, on the other hand cause environmental impacts caused by the deposit on the environment. Polyethylene is one of the most important polymers used in manufacturing packaging, in view of its good characteristics of processability and strength. However its low capacity of degradation/biodegradation in nature may be enhanced by partial replacement for polymer petrochemical with polymers of natural origin, which becomes an advantage in reducing the degradation time. Accordingly, the cassava starch can be considered one of promising databases to obtain biodegradable materials for its potential degradation due to the susceptibility of microorganisms attack, in addition to being a renewable resource, low cost and wide availability, especially in Brazil. Thus appear as alternatives to development of materials by mixing between petrochemical and natural origin polymers, especially considering obtain good mechanical properties through the polyethylene and the potential of biodegradable proportion of starch. In this context, biodegradable films were prepared at concentrations of 20, 40 and 60% starch mixture (SM) Linear Low Density Polyethylene (LLDPE), termed F20, F40 and F60, respectively, added citric acid as compatibilizer. The control film (CF) was purely made from LLDPE. Electron microscopy scanning showed that starch incorporation led to changes in the film surface due to an irregular distribution, mainly in the higher concentration of SM movies. This generated influences the mechanical properties on which the maximum tensile strength and elongation decreases were observed. The solubility and the swelling had increased proportional to the concentration of starch in the films. Regarding the color parameters, the materials showed high translucency index and low yellowness index. In the thermogravimetric analysis, the higher concentration of starch in films shows a different number of stages of degradation, relative to lower concentration and control. The FT-IR spectra for the materials analyzed exhibited different band typical of the functional groups of LLDPE with a gradual increase in the intensity of the characteristic peaks of the starch in accordance with the degree of incorporation. After characterization, the biodegradability of materials was evaluated by inoculation in medium containing Aspergillus niger and by the direct action of the amylase enzyme. Amigration study of citric acid amid simulant was made in the materials, except for the F60, it doesn?t provide good conditions of processability at the time of extrusion. The F40 material showed greater and significant difference to the F20. It was found that F20 and F40 showed migration on the first day of storage. F20 biodegradable material that was shown to be a good alternative for formatting pasteurized milk cartons, both from environmental and processability as the maintenance of the quality of milk, possibly attributable to citric acid compound migrating the film to the product during the storage period.

Orientador: José Antônio Malmonge / Banca: Darcy Hiroe Fujii Kanda / Banca: Everaldo Carlos Venancio / Resumo: Neste trabalho, blendas compostas por polianilina e borracha natural (Hevea brasiliensis) em diferentes composições, foram obtidas através da técnica de polimerização por emulsão da anilina na presença de látex de borracha natural, toluol, ácido dodecilbenzeno sulfônico (DBSA) e do oxidante persulfato de amônio. Diferentes sínteses foram realizadas através da variação das relações DBSA/anilina, oxidante/anilina e BN/anilina. Os filmes foram obtidos através da prensagem do precipitado a 100°C por 5 minutos. As blendas foram caracterizadas através das técnicas de UV-Vis-NIR, FTIR, DSC, MEV, TGA e condutividade elétrica. A condutividade elétrica e as propriedades mecânicas foram bastante influenciadas pelas variações dos componentes da síntese. Blendas com condutividade elétrica da ordem de 10-2 S/cm que é cerca de 12 ordens de grandeza maior do que a borracha pura foram obtidas. Os espectros de UV-Vis-NIR e de FTIR apresentaram bandas características da PANI, mostrando que há formação da polianilina nas blendas. A blenda possui uma transição vítrea em -61ºC, característica da transição vítrea da borracha, independente da composição da blenda, com uma morfologia globular, mostrando que há imiscibilidade entre os componentes. As blendas são termicamente mais estáveis do que o complexo formado por PANI-DBSA. Os resultados obtidos por MEV mostraram que o complexo PANI-DBSA apresentou uma estrutura globular, glóbulos que encontram-se mais uniformemente distribuídos para maiores razões de polianilina. Verificou-se que as blendas apresentam maiores valores de tensão de ruptura comparados com a BN pura, mas apresentaram uma diminuição na elasticidade conforme o aumento de carga condutora. Para pouca quantidade de PANI-DBSA na blenda há um considerável aumento na tensão de ruptura com a blenda mantendo basicamente a mesma elasticidade. / Abstract: In this work blends with different compositions were obtained from natural rubber (Hevea brasiliensis) (NR) and polyaniline (PANI) using the emulsion polymerization of aniline in the presence of NR latex, toluene, ammonium persulfate (APS) and dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA). Synthesis were done using different ratio of NR/ aniline, oxidant/aniline and DBSA/aniline. The samples in film form were obtained by pressing the precipitate at 100°C for 5 minutes. The blends were characterized by electrical conductivity, UV-Vis-NIR spectroscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The electrical conductivity and mechanical proprieties were strongly influence by variation of synthesis components. Blends with electrical conductivity about 14 orders of magnitude higher than NR were obtained. The UV-Vis-NIR and FTIR spectra showed that PANI-DBSA was formed in the composites, thus making it responsible for their high conductivity. The blends glass transitions are around -61ºC, characteristic of the natural rubber transition, independent of PANI-DBSA content, with globular morphology, showing that two polymers are immiscible. The blends are thermically more stable than PANI-DBSA complex and also have higher Tensile strength at break than natural rubber. For low PANI-DBSA content in the blend there is a considerable increasing in the tensile strength at break with the blend keeping basically the same elasticity of natural rubber. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-03-14Bitstream added on 2014-06-13T19:32:47Z : No. of bitstreams: 1 martin_es_me_ilha.pdf: 1282502 bytes, checksum: c16209a6e4eac355e5c42132b147f19b (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-12T18:56:37Z: martin_es_me_ilha.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-12T18:58:34Z : No. of bitstreams: 1 000556724_20181101.pdf: 180255 bytes, checksum: fd5f3f80680c876331b4a3916acdb8a8 (MD5) Bitstreams deleted on 2018-11-01T18:31:55Z: 000556724_20181101.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2018-11-01T18:32:50Z : No. of bitstreams: 1 000556724.pdf: 1242618 bytes, checksum: 91a484a0ad74370d969af3e75fd66edf (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, blendas compostas por polianilina e borracha natural (Hevea brasiliensis) em diferentes composições, foram obtidas através da técnica de polimerização por emulsão da anilina na presença de látex de borracha natural, toluol, ácido dodecilbenzeno sulfônico (DBSA) e do oxidante persulfato de amônio. Diferentes sínteses foram realizadas através da variação das relações DBSA/anilina, oxidante/anilina e BN/anilina. Os filmes foram obtidos através da prensagem do precipitado a 100°C por 5 minutos. As blendas foram caracterizadas através das técnicas de UV-Vis-NIR, FTIR, DSC, MEV, TGA e condutividade elétrica. A condutividade elétrica e as propriedades mecânicas foram bastante influenciadas pelas variações dos componentes da síntese. Blendas com condutividade elétrica da ordem de 10-2 S/cm que é cerca de 12 ordens de grandeza maior do que a borracha pura foram obtidas. Os espectros de UV-Vis-NIR e de FTIR apresentaram bandas características da PANI, mostrando que há formação da polianilina nas blendas. A blenda possui uma transição vítrea em -61ºC, característica da transição vítrea da borracha, independente da composição da blenda, com uma morfologia globular, mostrando que há imiscibilidade entre os componentes. As blendas são termicamente mais estáveis do que o complexo formado por PANI-DBSA. Os resultados obtidos por MEV mostraram que o complexo PANI-DBSA apresentou uma estrutura globular, glóbulos que encontram-se mais uniformemente distribuídos para maiores razões de polianilina. Verificou-se que as blendas apresentam maiores valores de tensão de ruptura comparados com a BN pura, mas apresentaram uma diminuição na elasticidade conforme o aumento de carga condutora. Para pouca quantidade de PANI-DBSA na blenda há um considerável aumento na tensão de ruptura com a blenda mantendo basicamente a mesma elasticidade. / In this work blends with different compositions were obtained from natural rubber (Hevea brasiliensis) (NR) and polyaniline (PANI) using the emulsion polymerization of aniline in the presence of NR latex, toluene, ammonium persulfate (APS) and dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA). Synthesis were done using different ratio of NR/ aniline, oxidant/aniline and DBSA/aniline. The samples in film form were obtained by pressing the precipitate at 100°C for 5 minutes. The blends were characterized by electrical conductivity, UV-Vis-NIR spectroscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The electrical conductivity and mechanical proprieties were strongly influence by variation of synthesis components. Blends with electrical conductivity about 14 orders of magnitude higher than NR were obtained. The UV-Vis-NIR and FTIR spectra showed that PANI-DBSA was formed in the composites, thus making it responsible for their high conductivity. The blends glass transitions are around -61ºC, characteristic of the natural rubber transition, independent of PANI-DBSA content, with globular morphology, showing that two polymers are immiscible. The blends are thermically more stable than PANI-DBSA complex and also have higher Tensile strength at break than natural rubber. For low PANI-DBSA content in the blend there is a considerable increasing in the tensile strength at break with the blend keeping basically the same elasticity of natural rubber.