Orientador: João Sinezio de Carvalho Campos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T21:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_NelsonRodrigo_M.pdf: 6493019 bytes, checksum: f667f5f51dcc90a9fe8da70609bb259d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A proposta deste trabalho é desenvolver um material de fácil processamento de é boa condutividade elétrica. O método de preparação escolhido foi o de solução dos polímeros escolhidos, PAni dopada com ADBS e do copolímero de etileno/propileno, num solvente comum (Xileno) com a subseqüente evaporação total do solvente. Caracterizou-se os efeitos da PAni/ADBS (10%, 20%, 40% e 50%), do EPR e do anidrido maléico (MAH) juntamente com o peróxido como compatibilizantes. A análise termogravimétrica mostra que as blendas desenvolvidas apresentam três fases de perda de massa, sendo a segunda a principal. O ADBS degrada no segundo estágio e por conseqüência desdopa a PAni. Além disto, revela que as blendas com 50% de PAni apresentam uma temperatura de degradação ao redor de 335 ºC, a qual é superior ao polímero puro (295ºC). Isto leva à suposição de uma parcial compatibilização do EPR com a PAni/ADBS. A hipótese volta a ser sustentada pela análise de DSC, onde a Tg é influência pela concentração de EPR. As blendas apresentam mais de uma Tg, apontando para a imiscibilidade, mas a Tg da fase rica em PAni/ADBS da blenda com 20% de PAni/ADBS é de 65ºC, enquanto que na blenda com 50% é de 54ºC, o que levanta a suposição de uma miscibilidade parcial. O MAH e o peróxido não influenciaram nos resultados das análises térmicas. Ao passo que, a técnica analítica de infravermelho não identificou mudanças vibracionais nas moléculas das blendas em estudo, não suportando a hipótese de miscibilidade mesma que parcial. As imagens de MEV mostram uma blenda imiscível e uma estrutura de placas que evolui com o aumento da concentração de PAni/ADBS. Nota-se também uma evolução diferenciada da fase PAni/ADBS nas blendas com MAH e peróxido, levando a uma hipótese que estes compostos devem influenciar na morfologia da fase PAni/ADBS. A avaliação da condutividade elétrica superficial das blendas mostra que ela é proporcional à concentração da PAni/ADBS e que as blendas com 50% de PANi/ADBS apresentam apenas uma década de diferença de condutividade em relação a PAni/ADBS pura. Com base nos resultados obtidos o processamento via solução mostra ser um método promissor, proporcionando blendas de alta estabilidade térmica e boa condutividade. / Abstract: The proposal of this work is to develop a new material, which is easy to process and it has a good electrical conductivity. The process method chosen was the solution of the polymers, doped polyaniline with dodecilbenzeno sulfonic acid and the ethylene/propylene copolymer, in a common solvent (Xylene), follow by casting. The effect of PAni/ADBS (10%, 20%, 40% and 50%), EPR, maleic anhydride and peroxide were characterized. The thermo gravimetric analyses showed that the blends have three steps of mass loss, among them the second is the more important. The DBSA degrades in the second step, consequently, desdopes the PAni. Besides, the TGA pointed out that the blend with 50% of PAni/DBSA has a temperature of degradation around 3350C, which is higher than the PAni/DBSA polymer (2950C). Based on that, the hypothesis of partial compatibilization between EPR and PAni/DBSA was raised. The DSC analyses supported this assumption (the Tg is influenced by EPR concentration). The blends have more than one Tg, indicanting that the blends are immiscible, but the Tg of the PAni/DBSA phase with 20% of PAni/DBSA is 650C, while the blend with 50% is 540C. The MAH and the peroxide did not influence the results of the thermo analyses. Regards to infrared spectroscopy analyses, the technique did not identify any change in the vibrations of molecule of the developed blends, thence it follows that the miscibility hypothesis, even partial, is not supported by infrared. The SEM photographs showed more than one phase and plates structures. These plates structures are influenced by the MAH and by the peroxide. Perhaps, these substances influence the morphology of PAni/DBSA phase. The superficial electrical conductivity of the blends is proportional to PAni/DBSA concentration and the blends with 50% of PAni/DBSA have only one decade of difference in relation to PAni/DBSA polymer. / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

É grande o uso do alumínio em virtude de sua viabilidade técnica e econômica além da alta proteção frente à corrosão conferida pelo filme de óxido de alumínio formado em sua superfície. Neste trabalho foram realizadas deposições de filme de polianilina (PAni) sobre ligas de alumínio AA-2014, AA-2024 e 7075 O. Os experimentos de eletropolimerização foram realizados por voltametria cíclica e cronoamperometria a partir de soluções aquosas contendo ácido fosfórico, ácido sulfâmico e anilina. Para a caracterização dos filmes obtidos sobre as superfícies das ligas foram utilizadas as técnicas de espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância eletroquímica. Os ensaios de corrosão foram realizados em meio agressivo ao alumínio, solução aquosa de NaCl 0,6 mol L-1 por medidas de polarização potenciodinâmica. Também foi estudada a nucleação dos filmes de PAni por cronoamperometria sobre as mesmas ligas. A partir da caracterização dos polímeros, os resultados demonstram diferenças estruturais entre os filmes de PAni decorrentes do meio ácido utilizado na eletropolimerização, que influencia na proteção contra corrosão. Estruturalmente os filmes eletropolimerizados em meio de ácido fosfórico são mais porosos em relação ao filme de PAni obtido em meio de ácido sulfâmico. Tanto para os filmes obtidos a partir de soluções aquosas de ácido fosfórico como de ácido sulfâmico ocorreram variações estruturais dos filmes após os ensaios de corrosão. Os parâmetros eletroquímicos extraídos das curvas potenciodinâmicas e das análises de impedância demonstram que os filmes obtidos protegem as ligas estudadas contra corrosão. Considerando-se o filme no estado desdopado, para a liga AA-2014, houve um deslocamento no potencial de corrosão de 61,2 mV para valores mais positivos em relação a liga sem recobrimento. Para as outras ligas esse deslocamento foi de 176,1 mV para a liga AA-2024 e 134,3 mV para a liga 7075, evidenciando assim uma maior proteção contra corrosão. Os estudos de corrosão evidenciam que os filmes de PAni podem ser alternativas viáveis aos outros meios protetores utilizados contra corrosão. / Aluminum is widely used due to its technical and economic advantages, as well as due to its high level of corrosion protection provided by the oxide film formed on the surface of the metal. In the current study deposition of polyaniline (PAni) on three different Al alloys (AA-2014 F, AA-2024 T3 and 7075 O) was studied. The electrodepositions were realized from aqueous solutions of either phosphoric acid or sulphamic acid that contained the aniline monomer, using the techniques of cyclic voltammetry and chronoamperometry. The films were characterized by infrared spectroscopy (IR), scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). To evaluate the resistance of the films under conditions aggressive to Al, potentiodynamic polarization curves were performed in 0,6 mol L-1 NaCl. The nucleation of the films on the aluminum alloys was also investigated using chronoamperometry. Characterization of the PAni films obtained demonstrates that the use of different acids results in distinct structural characteristics, which influence their corrosion protection properties. Structurally the electro-deposited PAni films are more porous when phosphoric acid is used compared to sulphamic acid. After the corrosion assays structural differences are observed, independent of the acid used in the electrosynthesis. Data obtained from the potentioidynamic polarization curves and the impedance measurements indicate that the films obtained protect the alloys studied against corrosion. Considering the film in the undoped form for the alloy AA-2014 F, there was a positive shift in the corrosion potential of 61.2 mV. For the AA-2024 T3 and 7075 O alloys the shifts were 176.1 and 134.4 mV, respectively, indicating a greater degree of corrosion protection. The present study demonstrates that PAni films are viable alternatives to other protection methods.

O estudo dos polímeros condutores tem sido bastante intensificado nos últimos anos devido a grande aplicabilidade tecnológica que oferecem. O presente trabalho tem como objetivo contribuir com esses estudos desenvolvendo sensores de polímeros condutores (PAni e POMA e copolímeros de PAni/POMA), para a determinação de compostos orgânicos (Hidroquinona). Os filmes poliméricos foram obtidos por eletropolimerização pela técnica de voltametria cíclica, técnica esta que foi utilizada para as respostas eletroquímicas da hidroquinona em contato com os filmes. A caracterização estrutural dos filmes foi realizada por espectroscopia no ultravioleta e visível e no infravermelho e a caracterização morfológica por microscopia eletrônica de varredura. Os filmes de PAni, POMA e PAOMA em meio de HCl com espessuras de 2,82, 1,1 e 0,039 nm respectivamente apresentaram melhor índice de detecção, já os filmes de PAni, POMA e PAOMA eletrossintetizados em meio de H2SO4, apresentaram melhor índice de detecção com espessuras de 1,34, 1,4 e 0,032 nm, respectivamente. / The study of conducting polymers has intensified in recent years due to their wide range of possible technological applications. The present work the objective of contributing to this area by developing sensors that use conducting polymers (PAni and POMA and copolymers of PAni/POMA) for the determination of organic compounds (Hydroquinone). Polymeric films were obtained by cyclic voltammetry (electropolymerization) in different solutions. The films obtained were subsequently characterized electrochemically ? also using cyclic voltammetry. Structural characterization of the films was performed using ultraviolet spectroscopy (UV-vis) and infrared spectroscopy (IR) with the morphology studied by scanning electron microscopy (SEM). The PAni, POMA and PAOMA films synthesized in HCl presented the best detection indexes at thicknesses of 2.82, 1.10 and 0.039 nm, respectively. The films synthesized in H2SO4 had the best detection indexes at thicknesses of 1.34, 1.40 e 0.032 nm, respectively.

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L'électrorhéologie est un domaine où les possibilités d'accroître les performances en utilisant des composés hybrides organiques-inorganiques ont été explorées. Les fluides électrorhéologiques sont des dispersions de particules colloïdales facilement polarisables par un champ électrique dans un liquide non conducteur. Lorsqu'un champ électrique est appliqué les propriétés rhéologiques changent et la viscosité apparente peut augmenter ou diminuer en fonction du type de particules présentes dans le fluide. Ces fluides appartiennent à la classe des matériaux intelligents qui ont un grand potentiel technologique avec des applications dans de nombreux domaines comme l'automobile, l'hydraulique, les joints d'étanchéité, la robotique, le spatial et même en médecine. Dans ce travail on s'intéresse à trois différentes sortes d'hybride: des silicates avec des molécules organiques (ORMOSIL) modifiés par des groupements mercaptan, des liquides ioniques encapsulés dans la silice, et des fibres de sépiolite recouvertes de polyaniline. Pour la synthèse des particules à base de silice (ORMOSIL) et les liquides ioniques encapsulés dans la silice, on a utilisé le procédé sol-gel. Dans le cas de la polyaniline sur la sépiolite, deux méthodes de polymérisation ont été utilisées: en phase solide et en suspension. Tous les systèmes étudiés ont présenté une réponse électrorhéologique. Parmi eux l'hybride polyaniline/sépiolite a fourni la meilleure réponse électrorhéologique, sans doute à cause de la forme allongée des particules, qui donne une contrainte seuil plus grande que les formes sphériques obtenues pour les hybrides à base de silice. / Electrorheology is an area has been exploring the application of these organic-inorganic hybrid compounds, to obtain better performance in electrorheological properties. Electro-rheological fluids consist of a colloidal dispersion, where the liquid is non-conductive and the particles dispersed in the fluid are able of polarized at presence of electric field. When the fluids ER are subjected to an external electric field the rheological properties change, and may increase or decrease the apparent viscosity, it depending on the type of particle present in the fluid. These fluids fall into the class of smart materials witch were of great technological interest, since they are finding applications in: automotive industrial, hydraulics industrial, fluid sealing, robots, aerospace and medicine, among others. In this work were discussed three different kinds of hybrids: organically modified silanes (ORMOSIL) modified with mercaptans groups, ionic liquid encapsulated by silica and sepiolite fibers coated by polyaniline. For the synthesis of particles concerned silica (ORMOSIL and ionic liquid encapsulated by silica) the sol-gel process was used. In the case of polyaniline and sepiolite two synthetic methods of polymerization were applied: bulk and slurry. All systems studied presented electrorheological response. Among them, the polyaniline/sepiolite hybrid materials was provided the best electrorheological response, probably due to its elongated morphology supplied the yield stress greater than spherical morphologies, which were obtained for silica hybrids.