Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Matemática, 2018. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP-DF). / Neste trabalho estudamos escoamentos de fluidos magnéticos em uma cavidade com paredes móveis. Propomos uma formulação vorticidade-função de corrente para resolver o escoamento e a equação de evolução da magnetização. As equações que regem o escoamento foram discretizadas utilizando o método de diferenças finitas. Identificamos os principais parâmetros físicos adimensionais do problema como o número de Reynolds, coeficiente de pressão magnético, tempo de relaxação magnética, magnetização de saturação e a intensidade adimensional do campo aplicado. O campo magnético é gerado por um fio condutor pelo qual passa uma corrente elétrica permanente. O fluido é considerado fracamente magnetizável e o campo magnético é localmente constante. Desta forma, o limite magnetostático das equações de Maxwell é satisfeito fracamente. Com esta geometria bem conhecida estudamos os efeitos de cada um dos termos da equação da magnetização no escoamento. Vimos que o termo convectivo da equação da magnetização transporta fluido magnético no escoamento causando mudanças na magnetização local do fluido no regime permanente. O termo da vorticidade intensifica os desvios angulares da magnetização e verificou-se que o termo precessional é um termo restaurador da magnetização. A fim de obter escoamentos com distribuições de velocidades e vorticidade mais intensas em toda a cavidade, estudamos várias configurações de paredes móveis na cavidade e observamos mudanças cada vez mais significativas no regime permanente quanto mais paredes se moviam. Observou-se que para altos valores do coeficiente de pressão magnética, os escoamentos na ausência do termo precessional, ou seja, para fluidos magnéticos simétricos, o regime das equações governantes não são mais permanentes estacionários, e sim periódicos. Além disso, o aumento do coeficiente de pressão magnética nos leva a regimes aperiódicos. Finalmente, simulações preliminares com campo homogêneo foram realizadas na tentativa de isolarmos os efeitos do termo de precessão na equação da magnetização e do termo de torque magnético no rotacional da equação de Navier-Stokes. / In this work we studied flows of magnetic fluids in a lid driven cavity. We proposed a vorticity-streamfunction formulation to solve the flow and an evolution equation for the magnetization. The equations governing the flow are solved using a finite differences scheme. We identified the main dimensionless physical parameters of the problem as the Reynolds number, magnetic pressure coefficient, magnetic relaxation time, saturation magnetization and the dimensionless intensity of the applied field. The magnetic field is generated by a conductive wire through which a permanent electric current passes. The fluid is considered weakly magnetizable and the magnetic field is locally constant. In this way, the magnetostatic limit of Maxwell's equations is satisfied weakly. With this well-known geometry we study the effects of each of the terms of the magnetization equation in the flow. We have seen that the convective term of the magnetization equation carries magnetic fluid in the flow causing changes in the local magnetization of the fluid in the steady state. The vorticity term intensifies the angular deviations of magnetization and it has been found that the precessional term is a magnetization restoring term. In order to obtain flows with more intense distributions of velocities and vorticity throughout the cavity, we studied several configurations of moving walls in the cavity and observed more and more significant changes in the permanent regime as more walls moved. It was observed that for high values of the magnetic pressure coefficient, flows in the absence of the precessional term, that is, for symmetrical magnetic fluids, the steady state regime of the flow is not stationary, but periodic. In addition, the increase in the magnetic pressure coefficient leads us to aperiodic regimes. Finally, preliminary simulations with homogeneous field were performed in an attempt to isolate the effects of the precession term on the magnetization equation and the magnetic torque term in the rotational of the Navier-Stokes equation.

O carvão mineral Candiota tem elevado teor de cinzas e baixo rank, portanto não apresenta aplicação na metalurgia e sua utilização fica destinada à geração de energia. No entanto, carvões sub-betuminosos apresentam grande potencial de utilização na extração de ácidos húmicos (AH), cuja pesquisa se intensificou nas últimas décadas. No presente trabalho o carvão Candiota foi utilizado para extração alcalina de ácido húmico, o qual foi caracterizado de acordo com suas propriedades físico-químicas e superficiais. Os AHs são moléculas orgânicas de alto peso molecular e possuem atributos de polieletrólito. A caracterização do AH em pH alcalino mostrou grande quantidade de carga superficial negativa e baixa turbidez em suspensão. O AH apresentou a melhor condição para atuação como defloculante pelo mecanismo eletroestérico, devido à conformação estendida de sua molécula em pH alcalino, contrastando com a forma aglomerada em pH ácido, como comprovado pela análise microestrutural em MEV. A avaliação do AH como defloculante foi realizada em suspensão de alumina (60 % em massa). A quantidade ótima de AH foi determinada na curva de defloculação (viscosidade em função da concentração de defloculante), de modo que a adição de 0,016 % de AH (em pH 11) foi suficiente para obtenção de viscosidade baixa e adequada para os estudos reológicos. Nas curvas de fluxo e de viscosidade, a suspensão defloculada com AH mostrou comportamento pseudoplástico e levemente tixotrópico. O comportamento reológico em cisalhamento constante foi considerado adequado para baixas taxas de cisalhamento, e as propriedades da suspensão em repouso mostraram uma excelente estabilidade coloidal. De maneira geral, o comportamento do AH na defloculação foi similar ao do defloculante comercial poliacrilato de sódio utilizado no presente estudo a fim de se comparar os dados obtidos. Ambos defloculantes apresentaram efetiva redução e estabilização da viscosidade da suspensão. Os resultados sugerem uma barbotina adequada para processamento por colagem com características similares às utilizadas industrialmente. Como comprovação, foi realizada a colagem em molde de gesso. Após sinterização a 1600°C, a peça obtida não apresentou falhas visíveis, e a caracterização tecnológica mostrou que a dispersão e estabilização da suspensão promoveram uma microestrutura homogênea e com alta densificação (98,7 % do valor teórico). / The Candiota coal is a low rank and high ash content material, so it does not present application in metallurgy and its use is destined to the generation of energy. However, sub-bituminous coal present great potential for the use in humic acid extraction (HA), whose research was intensified in the last decades. In the present work the Candiota coal was used as raw-material for alkaline extraction of humic acid, which was characterized according to its physicochemical and superficial properties. AHs are organic molecules of high molecular weight and attributes of polyelectrolyte. The characterization of HA at alkaline pH showed large amount of negative surface charges and low turbidity in suspension. The HA presented the best condition for deflocculation of ceramics suspensions by the electroesteric mechanism, due to the extended configuration of its molecule at alkaline pH, in contrast to the agglomerated form at acidic pH, as evidenced by microstructural analysis in SEM. The evaluation of HA as a deflocculant was performed in alumina suspensions (60 % by weight). The optimal amount of HA was determined in the deflocculation curve (viscosity x deflocculant concentration), so that the addition of 0.016 % HA (at pH 11) was sufficient to obtain low and suitable viscosity for the rheological studies. In the flow and viscosity curves, the suspension deflocculated with HA showed a pseudoplastic and slightly thixotropic behavior. The rheological behavior at constant shear was considered suitable for low shear rates and the properties of the slurry at rest showed an excellent colloidal stability. In general, the behavior of the HA on deflocculation was similar to the commercial deflocculant sodium polyacrylate, used in the present study in order to compare the obtained data. Both deflocculants presented effective reduction and stabilization of the suspension viscosity. The results suggest that the slurry is suitable for processing by slip casting method with characteristics similar to industrially processed slurries. After sintering at 1600 °C, the cast piece showed no visible defects, and the technological characterization showed that the dispersion and stabilization of the suspension promoted a homogeneous microstructure with high densification (98.7 % of theoretical value).

Do ponto de vista reológico, o concreto fresco flui como um líquido. Sendo assim, o seu comportamento no estado fresco deve ser estudado a partir dos conceitos da reologia, ciência voltada para o estudo das deformações e escoamento de um fluido sob a influência de tensões. As estruturas bem planejadas, dependendo do processo adotado para sua confecção, são executadas em tempo muito pequeno após a mistura dos materiais que irão constituir os concretos. Assim, a trabalhabilidade do concreto é um parâmetro importante a ser estudado, tanto por facilitar o lançamento do material quanto pelas decisões relacionadas com a forma desse lançamento. Tradicionalmente, a trabalhabilidade do concreto está associada à sua consistência, expressa em termos de abatimento obtido no ensaio de tronco de cone, que, apesar de ser um método de ensaio bastante utilizado, não a quantifica totalmente. Isto porque o concreto se comporta como um fluido binghamiano, sendo, então, caracterizado por dois parâmetros reológicos: a tensão de escoamento e a viscosidade plástica. Assim, o presente trabalho determina alguns parâmetros de medida, a partir de conceitos reológicos, para a verificação do comportamento de alguns tipos de concreto de alto desempenho no estado fresco, com adição de sílica ativa. Para isso, foram usados tanto os métodos de ensaios tradicionais - ensaio de abatimento de tronco de cone e consistômetro de Ve-Be - quanto equipamentos mais modernos - reômetro. Uma modificação do ensaio de abatimento tradicional também foi usada como uma tentativa de simplificar a determinação dos parâmetros reológicos que caracterizam o comportamento dos concretos frescos. A capacidade dos concretos escoarem sob influência do seu peso próprio foi avaliada através do ensaio da caixa L. A identificação da natureza reológica dos concretos foi feita com o auxílio de um reômetro. A trabalhabilidade dos concretos foi avaliada a partir dos métodos de ensaio que medem os dois parâmetros reológicos e sua perda ao longo do tempo foi associada à evolução dos parâmetros medidos. Apesar de terem sido classificadas como misturas fluidas, nenhum concreto apresentou escoamento suficiente que o caracterizasse como um material auto-adensável, porém apresentou bom escoamento sob a energia de um vibrador. A natureza reológica dos concretos foi identificada como sendo realmente semelhante a um fluido binghamiano. A trabalhabilidade, bem como sua perda ao longo do tempo, foram associadas à evolução dos parâmetros reológicos: observou-se um aumento da tensão de escoamento (ou torque de escoamento), enquanto a viscosidade plástica (ou viscosidade de torque) permaneceu praticamente constante durante os 60 minutos em que o comportamento foi acompanhado. Conclui-se que para a trabalhabilidade dos CAD, há inúmeros outros fatores importantes a serem considerados no prosseguimento da pesquisa, os quais deverão levar em conta parâmetros associados à produção, ao transporte e ao lançamento do material. / From the rheological point of view, the fresh concrete flows as a liquid. In such case, its fresh behavior should be studied from the concepts of rheology, the science which concerns the study of deformation and flow of a fluid under stress influence. The well designed structures, depending on the process considered in their production, are performed in a very short time after the mixture of the materials that will constitute the concretes. Thus, the concrete workability is an important parameter to be studied, even for facilitating the material placement and for the decisions related with the method of this process. Traditionally, the concrete workability is associated to its consistency, expressed in terms of the slump value measured by the slump test that, in spite of being a quite used test, does not quantify it totally. It happens because the concrete behaves as a Bingham fluid, being described by two rheological parameters: the yield stress and the plastic viscosity. Thus, the present research determines some measure parameters from rheological concepts to verify the behavior of some types of fresh high performance concrete (with silica fume addition). For this, both traditional test methods - slump test and Vebe consistometer - and more recent equipments - rheometer - were used. A modification of the traditional slump test was also used as an attempt to simplify the determination of the rheological parameters that describe the fresh concretes behaviors. The capacity of the concretes flow under the influence of their own weight was evaluated by the L-box test. The identification of the concretes rheological behavior was made with a rheometer. The concretes workability was evaluated from test methods that measure the two rheological parameters and its loss over time was associated to the evolution of the measured parameters. In spite of being classified as fluid mixtures, none of the concretes presented enough flow to describe it as a self-compacting material; however they presented a good flow under vibration energy. The concrete rheological behavior was identified as being similar to a Bingham fluid. The workability, as its loss over time, was associated to the evolution of the rheological parameters: an increase of the yield stress (or flow resistance) was observed, while the plastic viscosity (or torque viscosity) stayed practically constant during the 60 minutes in which the behavior was followed. It is concluded that for the high performance concretes workability, there are other several important factors to be considered in the research pursuit, which should consider the parameters associated to the material\'s production, transport and placement.

Introdução: A estabilidade fisica de sistemas emulsionados pode ser avaliada através de avaliação da distribuição de gotículas, propriedades reológicas, termoanálise, microscopia, entre outras técnicas. Objetivo: Avaliar a estabilidade fisica de emulsões obtidas com diferentes concentrações de emulsificantes aniônicos (A - cetil fosfato de potássio 3, 5 e 7%) e não-iônicos (N monoestearato de glicerila, 3, 5 e 7%), e a influência da transposição de escala de produção. Metodologia: Avaliação da distribuição das gotículas formadas através de difração de raio laser, análise reológica do tipo fluxo, microscopia e termogravimetria. Resultados e Conclusão: Os valores de 90% das gotículas foram menores que 92,66 µm; 50,28µm e 38,80µm, respectivamente para 3, 5 e 7% de emulsificante N. No sistema A, 90% das gotículas foram menores que 3,85µm; 4,89µm e 63,57µm, para 3, 5 e 7%, respectivamente. O aumento de escala de produção influenciou ambos os sistemas, com aumento de viscosidade: Sistema A: de 6,614 Pa.s para 81,55 Pa.s e Sistema N - de 3,366 Pa.s para 7,153 Pa.s no sistema N. Na análise TG, somente água livre pôde ser detectada no sistema N e, no sistema A, água interlamelar e livre puderam ser detectadas (inicial e em estabilidade) / lntroduction: The physical stability of emulsions can be evaluated through droplets distribution evaluation, rheological properties, thermal analysis, microscopy and others. Objective: Evaluate the physical stability of emulsions containg different concentrations of anionic (A - potassium cetyl phosphate 3, 5 e 7%) and non-ionic emulsifiers (N - glyceril monostearate, 3, 5 e 7%), and the influence ofthe scale-up processo Methodology: Evaluate the droplets distribution with laser diffraction, rheology analysis, microscopy and thermogravimetry (TG). Results and Conc1usion: The values of 90% of the droplets were below 92.66 µm, 50.28µm and 38.80µm, respectively for 3, 5 and 7% ofN emulsifier. For system A, 90% ofthe droplets were below 3.85µm, 4.89µm and 63.57µm, for 3, 5 and 7%. The scale-up process influenced both systems, with an increase in the viscosity on system A from 6.614 Pa.s to 81.55 Pa.s and from 3.366 Pa.s to 7.153 Pa.s for system N. ln the TG analysis, only bulk water could be detected in system N and, in the system A, both interlamellar and bulk water were detected (initial and stability).

No presente projeto, foi estudada a viabilidade do purê de manga (Mangifera indica Linn.), variedade 'Haden', para pronto consumo. Inicialmente foi feito o acompanhamento do processo de amadurecimento das mangas para determinar o estágio de maturação adequado para o processamento do purê. Foram feitas análises de firmeza, pH, acidez titulável expressa em porcentagem de ácido cítrico, sólidos solúveis e teor de pectina da polpa das frutas. Os resultados mostraram que a coloração da casca foi um bom indicador do estágio de maturação das mangas. Após acidificação, foram alicados no purê quatro tratamento térmicos diferentes: 25,5 minutos a 65°C; 16,0 minutos a 75°C; 4,0 minutos a 80°C e 2,5 minutos a 95°C. Purê tratado e não tratado termicamente foi mantido sob refrigeração durante 36 dias e análises de pH e acidez titulável, além da contagem de bolores e leveduras, foram realizadas no purê na freqüência de 7 dias. Apesar da análise estatística indicar diferenças significativas entre os valores de pH e acidez titulável em função do tempo de armazenamento e do tratamento térmico, o purê apresentou valores dentro dos limites estabelecidos pela legislação para purê de manga destinado ao consumo como bebida (valor de pH entre 3,3 e 4,5 e acidez titulável mínima de 0,32% de ácido cítrico). Em relação à contagem de bolores e leveduras, o purê tratado termicamente mostrou-se estável, apresentado contagem zero dos microrganismos citados durante todo o período de armazenamento. Estudo do comportamento reológico do purê tratado e não tratado termicamente indicou o seu caráter não-newtoniano, de natureza pseudoplástica. Apesar dos tratamentos térmicos apresentarem valores de F bem distintos, as análises físico-químicas, a contagem de bolores e leveduras e o estudo reológico mostraram que não houve diferença entre os produtos finais. Isso indica que a estabilidade físico-química e microbiológica do purê pode ser alcançada com o tratamento térmico que apresentou o menor valor de F, no caso, o tratamento conduzido a 65ºC durante 25,5 minutos. Em um teste de aceitação do consumidor, o purê tratado nestas condições apresentou um alto indice de aceitação, o que reforça a viabilidade do produto pronto para consumo. / In this research project, the viability of 'Haden' mango puree (Mangifera indica Linn.) as a ready-to-serve product was studied. The ripening process of the fruti was studied to determine the adequate stage for the puree production. Firmness, pH, total acidity expressed as citric acid percentage, soluble solids and pectin content of the fruti pulps were analyzed. results showed that color of skin is a good parameter to indicate the mangoes ripening stage. Four different heat treatments were applied to the acidified puree: 25.5 minutes at 65°C; 16.0 minutes at 75°C; 4.0 minutes at 80°C and 2.5 minutes at 95°C. Non treated and treated puree were maintained under refrigeration for 36 days. pH, titrable acidity, molds and yeast analyses were carried out weekly. Although statistical analyses indicate significant difference among pH and acidity values in relation to storage time and heat treatment, the puree presented acceptable values by Brazilian legislation for mango puree consumed as beverage (pH between 3,3 and 4,5 and mininum total acidity of 0,32% of citric acid). Heat treated puree showed microbiological stability, presenting zero count of these microorganisms during the storage time. The study of rheological behavior of treated and non treated purees revealed non Newtonian character of shear thinning nature. Even though the heat treatments presented very distinct F values, the physical chemical analyses, the mold and yeast counts and the rheological behavior showed that there was difference among the final products. This indicates that the stability os the puree can be achieved applying the heat treatment with the smallest F value, that is 25.5 minutes at 65°C. Consumer acceptance test of puree treated in these conditions presented high level of acceptance, which reinforces the viability of this puree as a ready-to-serve product.

Orientador: Célia Maria Landi Franco / Coorientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Banca: Maria Teresa Pedrosa Silva Clerici / Banca: Ana Carolina Conti e Silva / Resumo: Neste estudo, o efeito da inulina de média polimerização (IMP) e do amido resistente (AR) nas características reológicas das massas, qualidade e taxa de envelhecimento de pães foram investigados. Farinha de trigo substituída em diferentes concentrações (0; 5; 7,5 e 10%) de IMP e (0; 10; 15 e 20%) de AR foram analisadas usando farinógrafo, extensógrafo, alveográfo, viscoanalisador rápido (RVA), calorímetro diferencial de varredura (DSC) e reômetro. Pães com diferentes concentrações de IMP e AR foram produzidos e armazenados por até 10 dias em temperatura ambiente. O volume específico dos pães frescos foi determinado e, durante o armazenamento, a umidade e atividade de água da crosta e miolo, firmeza, retrogradação (DSC), cor e difracção de raios-X do miolo dos pães foram avaliados. IMP promoveu aumento no tempo de hidratação da farinha, reduzindo a absorção de água em 11, 8,6 e 5,2%, respectivamente, quando 5, 7,5 e 10% de fibra foram utilizadas, o que causou aumento no tempo de desenvolvimento e na estabilidade da massa. A resistência à extensão e o valor D aumentaram, mas os resultados alveográficos mostraram que a fibra diluiu a rede de glúten, reduzindo gradualmente a força da massa que atingiu 53,3 x 10-4 J. IMP não causou alteração na temperatura de pasta, porém diminuiu a viscosidade do amido e aumentou o ΔHret indicando maior taxa de retrogradação da amilopectina. Os módulos G' e G" nas massas controle e com 7,5% de IMP foram semelhantes. O índice de consistência (k) indicou massas mais consistentes a partir da utilização de 7,5% de IMP, provavelmente devido as interações, inulina-glúten, inulina-amido e inulina-inulina. Micrografias obtidas em microscópio confocal de varredura a laser (MCVL) mostraram uma rede de glúten menos homogênea na presença de IMP. As massas com 5 e 7,5% de IMP apresentaram volume similar ao da massa controle durante... / Abstract: In this study the effect of the average polymerization inulin (API) and resistant starch (RS) in the rheological characteristics of the dough, quality and bread staling were investigated. Wheat flour replaced with different concentrations (0, 5, 7,5 and 10%) of API (0, 10, 15 and 20%) of RS were analyzed using farinograph, extensograph, alveograph, rapid visco analyzer (RVA), differential scanning calorimetry (DSC) and rheometer. Breads with different concentrations of API and RS were produced and stored for up to 10 days at room temperature. The specific volume of fresh breads was determined and during storage the moisture and water activity of the crust and crumb, firmness, retrogradation (DSC), color, and diffraction of X-rays of the crumb of bread were evaluated. API promoted an increase in the time of hydration of the flour, reducing the water absorption to 11, 8.6 and 5.2%, respectively, when 5, 7.5 and 10% fiber were used, which caused an increase in the development time and stability of the dough. The resistance to extension and the D value increased, but the results alveográficos showed that fiber diluted gluten network, gradually reducing the strength of the dough reaching 53.3 x 10-4 J. API caused no changes in the paste temperature, but decreased the starch viscosity and increased ΔHret indicating higher retrogradation rate of amylopectin. The modulus G' and G " in the control dough and in the dough with 7.5% API were similar. The consistency index (k) showed more consistent mass from the use ofAPI 7.5% probably due to interaction inulin-gluten, starch-inulin and inulininulin. Micrographs in confocal laser scanning microscopy (CLSM) showed a less homogeneous gluten network in the presence ofAPI. The dough with 5% API and 7.5 showed similar volume of the control dough during fermentation, but did not stand the pressure of the gases during baking, reducing the specific volume. During ... / Mestre

O estudo reolÃgico do Cimento AsfÃltico de PetrÃleo (CAP) Ã de fundamental importÃncia para a determinaÃÃo de sua performance na fabricaÃÃo de estradas. Usualmente os parÃmetros reolÃgicos deste material sÃo obtidos por meio de ensaios dinÃmicos atravÃs de um reÃmetro de cisalhamento. O presente trabalho tem por objetivo estudar as propriedades microreolÃgicas do CAP atravÃs da tÃcnica de espectroscopia de forÃa utilizando um microscÃpio de forÃa atÃmica. A Microscopia de ForÃa AtÃmica mostra ser uma ferramenta Ãtil na investigaÃÃo de propriedades mecÃnicas de sistemas microscÃpicos. O principio bÃsico de atuaÃÃo do AFM Ã medir as forÃas micromecÃnicas entre a sonda do equipamento e a amostra analisada podendo-se obter nÃo apenas o mapa topogrÃfico da superfÃcie em anÃlise, mas tambÃm informaÃÃes a respeito das propriedades reolÃgicas do material tais como elasticidade, viscosidade, adesÃo do material, entre outras, assim como observar regiÃes onde essas propriedades diferem numa mesma amostra. Amostras de CAP puro 50/70, CAP envelhecido e aditivado com 2% de LCC e 1% de PPA foram analisadas. A partir dos dados das curvas de forÃa, com base em uma ferramenta computacional desenvolvida para esse tipo de anÃlise, foram obtidos o mÃdulo de Young, a viscosidade, a adesÃo, work difference e slope. Para cada tipo de amostra foram confeccionados 3 lamÃnulas, as quais seriam usadas para fazer as medidas no AFM, e cada lamÃnula, analisadas em 3 regiÃes diferentes de 50 Âm X 50 Âm. As identaÃÃes foram realizadas em 4 frequÃncias diferentes: 0,5 hz, 1 hz, 5 hz e 28 hz. AlÃm dessas medidas, foram obtidos imagens de fase, imagens topogrÃficas e imagens de friction para cada tipo de amostra.

Introdução: A estabilidade fisica de sistemas emulsionados pode ser avaliada através de avaliação da distribuição de gotículas, propriedades reológicas, termoanálise, microscopia, entre outras técnicas. Objetivo: Avaliar a estabilidade fisica de emulsões obtidas com diferentes concentrações de emulsificantes aniônicos (A - cetil fosfato de potássio 3, 5 e 7%) e não-iônicos (N monoestearato de glicerila, 3, 5 e 7%), e a influência da transposição de escala de produção. Metodologia: Avaliação da distribuição das gotículas formadas através de difração de raio laser, análise reológica do tipo fluxo, microscopia e termogravimetria. Resultados e Conclusão: Os valores de 90% das gotículas foram menores que 92,66 µm; 50,28µm e 38,80µm, respectivamente para 3, 5 e 7% de emulsificante N. No sistema A, 90% das gotículas foram menores que 3,85µm; 4,89µm e 63,57µm, para 3, 5 e 7%, respectivamente. O aumento de escala de produção influenciou ambos os sistemas, com aumento de viscosidade: Sistema A: de 6,614 Pa.s para 81,55 Pa.s e Sistema N - de 3,366 Pa.s para 7,153 Pa.s no sistema N. Na análise TG, somente água livre pôde ser detectada no sistema N e, no sistema A, água interlamelar e livre puderam ser detectadas (inicial e em estabilidade) / lntroduction: The physical stability of emulsions can be evaluated through droplets distribution evaluation, rheological properties, thermal analysis, microscopy and others. Objective: Evaluate the physical stability of emulsions containg different concentrations of anionic (A - potassium cetyl phosphate 3, 5 e 7%) and non-ionic emulsifiers (N - glyceril monostearate, 3, 5 e 7%), and the influence ofthe scale-up processo Methodology: Evaluate the droplets distribution with laser diffraction, rheology analysis, microscopy and thermogravimetry (TG). Results and Conc1usion: The values of 90% of the droplets were below 92.66 µm, 50.28µm and 38.80µm, respectively for 3, 5 and 7% ofN emulsifier. For system A, 90% ofthe droplets were below 3.85µm, 4.89µm and 63.57µm, for 3, 5 and 7%. The scale-up process influenced both systems, with an increase in the viscosity on system A from 6.614 Pa.s to 81.55 Pa.s and from 3.366 Pa.s to 7.153 Pa.s for system N. ln the TG analysis, only bulk water could be detected in system N and, in the system A, both interlamellar and bulk water were detected (initial and stability).

A celulose é o polímero natural renovável disponível em maior abundância atualmente. Por possuir estrutura semicristalina, é possível extrair seus domínios cristalinos através de procedimentos que ataquem sua fase amorfa, como a hidrólise ácida, obtendo-se assim partículas cristalinas chamadas nanopartículas de celulose (NCs). Estas nanopartículas têm atraído enorme interesse científico, uma vez que possuem propriedades mecânicas, como módulo de elasticidade e resistência à tração, semelhantes a várias cargas inorgânicas utilizadas na fabricação de compósitos. Além disso, possuem dimensões nanométricas, o que contribui para menor adição de carga à matriz polimérica, já que possuem maior área de superfície, quando comparadas às cargas micrométricas. Nanocompósitos formados pela adição destas cargas em matrizes poliméricas podem apresentar propriedades comerciais atraentes, como barreira a gases, melhores propriedades térmicas e baixa densidade, quando comparados aos compósitos tradicionais. Como se trata de uma carga com dimensões nanométricas, obtida de fontes renováveis, uma das principais áreas de interesse para aplicação deste reforço é em biopolímeros biodegradáveis. O poli(ácido lático) (PLA), é um exemplo de biopolímero com propriedades mecânicas, térmicas e de processamento superiores a de outros biopolímeros comerciais. No presente trabalho foram obtidas nanopartículas de celulose (NCs), por meio de hidrólise ácida, utilizando-se três métodos distintos, com o objetivo de estudar o método mais eficiente para a obtenção de NCs adequadas à aplicação em compósitos de PLA. Os Métodos I e II empregam extração das NCs por meio do H2SO4, diferenciando-se apenas pela neutralização, a qual envolve diálise ou neutralização com NaHCO3, respectivamente. No Método III a extração das NCs foi realizada com H3PO4. As NCs foram caracterizadas por diferentes técnicas, como difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (MFA). Os resultados de caracterização das NCs indicaram que, a partir de todos os métodos utilizados, há formação de nanocristais de celulose (NCCs), entretanto, apenas os NCCs obtidos pelos Métodos II e III apresentaram estabilidade térmica suficiente para serem empregados em compósitos preparados por adição da carga no polímero em estado fundido. A incorporação das NCs em matriz de PLA foi realizada em câmara de mistura, com posterior moldagem por prensagem a quente. Compósitos obtidos por adição de NCs obtidas pelo Método II foram caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica, microscopia óptica, análises reológicas e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A adição de NCs, extraídas pelo Método II, em matriz de PLA afetou o processo de cristalização do polímero, o qual apresentou maior grau de cristalinidade. Além disso, a adição de 3% em massa de NCs no PLA foi suficiente para alterar seu comportamento reológico. Os resultados reológicos indicaram que a morfologia do compósito é, predominantemente, composta por uma dispersão homogênea e fina da carga na fase matriz. Micrografias obtidas por MEV corroboram os resultados reológicos, mostrando, predominantemente a presença de partículas de NC em escala nanométrica. Compósitos de PLA com NCs obtidas pelo Método III apresentaram aglomerados de partículas de NC em escala micro e milimétrica, ao longo da fase matriz, e não foram extensivamente caracterizados. / Cellulose is the renewable natural polymer currently available in greatest abundance. Cellulose is a semicrystalline polymer, and it is possible to extract its crystalline domains through a procedure that destroys its amorphous phase, such as acid etching, so obtaining crystalline cellulose particles called cellulose nanoparticles (NC). These nanoparticles have attracted great scientific interest because they have mechanical properties similar to those of many inorganic types of filler used in polymer matrix composites, like elastic modulus and tensile strength. Moreover, they have nanometric dimensions, which contribute to lower filler contents in the polymer matrix, due to its increased surface area when compared to the one of micrometric fillers. Nanocomposites formed by adding these fillers into polymeric matrices can present attractive commercial properties such as gas barrier, improved thermal properties, and low density, when compared to traditional composites. As NC are nanometric scale fillers, obtained from renewable sources, there is a great interest in their application into biodegradable biopolymer matrixes. Poly (lactic acid), PLA, is an example of biopolymer that presents improved thermal, mechanical and processing properties, when compared to the ones of other commercial biopolymers. In this work, cellulose nanoparticles (NC) were obtained, via acid hydrolysis, using three different methods, in order to study the most efficient method to obtain NC suitable to be used in polymer matrix composites. NC obtention methods I and II employ extraction by H2SO4. Methods I and II differ only in the neutralization step, which involves dialysis, for Method I, and neutralization with NaHCO3, for Method II. In Method III, the extraction of the NCs was performed using H3PO4. The NC were characterized by different techniques such as X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), infrared absorption spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM). The characterization results indicated that all methods yielded cellulose nanocrystals. However, only NC obtained by methods II and III showed sufficient thermal stability to be used in composites prepared by melt mixing. The NC/PLA composites were prepared in a mixing chamber, followed by hot press molding. The composites with addition of NC obtained by Method II were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), TG, optical microscopy, rheological analysis and scanning electron microscopy (SEM). The cellulose nanoparticles extracted by Method II affected the crystallization process of the PLA. The composite presented a higher degree of crystallinity than the pure matrix. Furthermore, the addition of 3 wt% of the NC in PLA was enough to change its rheological behavior. The rheological results indicated that the morphology is predominantly composed by a fine and homogeneous dispersion of the filler in the matrix. The SEM micrographs corroborate the rheological data, showing, predominantly, NC particles in nanometric scale. Composites with NC obtained by Method III presented micro and milimetric scale clusters of NC particles in the matrix phase and were not extensively characterized.

Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos de polipropileno (PP) e argilas. Três tipos de PP com índices de fluidez de 1,5; 2,2 e 37,9 g/10min (230ºC/216kg) foram utilizados. O PP com maior índice de fluidez é um produto modificado com peróxido. Essas amostras de PP foram misturadas ao masterbatch da Nanocor nanoMax®-PP. Concentrações de masterbatch variando de 3 a 12% em peso foram utilizadas. Os compósitos foram obtidos em uma extrusora dupla rosca e em um misturador. O Masterbatch foi caracterizado por fluorescência de raios X, difração de raios X (DRX) e por espectroscopia no infravermelho (FTIR). Os compósitos foram caracterizados por DRX, microscopia ótica (MO) e de transmissão (MET), e reologicamente. A caracterização reológica foi realizada conduzindo ensaios de varredura de tempo e ensaios de Cisalhamento Oscilatório de Pequena Amplitude (COPA) no regime de viscoelasticidade linear. Ensaios utilizando uma matriz cônica que permite a avaliação da viscosidade elongacional foram também conduzidos. Com essa matriz foi também possível a avaliação da viscosidade de cisalhamento dos compósitos para taxas de cisalhamento que correspondem a regime de viscoelasticidade linear. Os resultados da caracterização do Masterbatch mostraram que este consiste de uma mistura de polipropileno enxertado com anidrido maleico e uma argila do tipo esmectita, predominantemente montmorilonita (MMT). O espaçamento basal das argilas nos compósitos obtidos foi maior do que aquele da argila no masterbatch para todos os compósitos, diminuindo com o aumento da concentração de masterbatch no compósito. A viscosidade dos compostos obtidos aumentou com o tempo durante os ensaios de varredura de tempo devido a variações morfológicas. Essas variações foram mais importantes quando a freqüência utilizada no ensaio era menor. Essas variações foram correlacionadas com a evolução da morfologia dos compostos em função do tempo. O módulo de armazenamento obtido nos ensaios de COPA a baixas frequências para os compósitos foi maior do que o módulo dos polímeros puros para concentrações de argila acima de 6%. Esse aumento do módulo foi muito mais intenso para o PP de maior índice de fluidez. Os ensaios de caracterização reológica utilizando a matriz cônica mostraram que os nanocompósitos não seguem a Regra de Cox-Merz e que para o PP de maior índice de fluidez a viscosidade elongacional aumenta com o aumento da concentração de masterbatch. / In this work nanocomposites of polypropylene (PP) were obtained. Three types of PP with melt flow rates of 1,5; 2,2 e 37,9 g/10min (230ºC/216kg) were used. The PP with the largest melt flow rate is a product modified with peroxide. These samples were mixed with PP masterbatch Nanocor nanoMax ®-PP. Masterbatch in different concentrations ranging from 3 to 12 wt%. The composites were obtained using a twin screw extruder and internal mixer. The masterbatch was characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (FTIR). The composites were characterized by XRD, optical microscopy (OM) and transmission (TEM) and rheologically. The rheological characterization was made carrying out time sweep, small amplitude oscillatory shear (SAOS) tests in order to study the rheological behavior on the linear viscoelastic regime. Tests using a conical diewith which it is possible to measure elongational viscosity were also conducted. The shear viscosity at high shear rates was evaluated using a slit die The characterization results showed that the masterbatch is a mixture of polypropylene grafted with maleic anhydride and a smectite type clay, predominantly montmorillonite (MMT). The basal spacing of clay in the composites was greater than that of the clay within the masterbatch for every composites. It was shown to decrease with increasing concentration of masterbatch in the composite. The viscosity of composites increased during the time sweep experiments. This evolution of viscosity was attributed to changes of morphology of the composites. These variations were more important when the frequency used in the test was lower. The storage modulus obtained during COPA at low frequencies for composites was higher than the modulus of the pure polymers when the clay content was above 6%. This increase in modulus was greater for the lower melt flow index PP The rheological tests performed using the slit die showed that Cox-Merz rule was not valid for the composites. The elongational viscosity was shown to increase with increasing concentration of masterbatch.