Orientador: Carlos Lenz Cesar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T19:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_DiogoBurigo_M.pdf: 7702783 bytes, checksum: a49d734c4420be66d8e50ab224c6225f (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Pontos quânticos são nanocristais com diâmetros na escala de 10 a 100 Å. Por serem tão pequenos, elétrons e buracos sofrem um forte confinamento quântico, modificando as propriedades ópticas desses materiais. Seu uso como marcadores fluorescentes vem se mostrado de notável importância, pois os usados até então são, em geral, compostos orgânicos muito sensíveis à luz e ao meio ao qual são submetidos, além de serem citotóxicos e possuírem uma banda de absorção restrita para cada tipo de marcador. O ponto quântico por si só tem uma eficiência quântica pequena (menor que 20%) visto que, por tratar-se de uma estrutura nanoscópica, a razão entre sua área superficial e seu volume é muito grande, fazendo com que seus defeitos de superfície (dangling bonds) exerçam papel fundamental no processo de emissão, criando sub-níveis de energia, aumentando a banda de emissão do ponto quântico e a sua perda de energia. Além disto nanocristais de emissão no visível são constituídos de calcogenetos de cádmio, o que os torna muito tóxicos às estruturas biológicas envolvidas, caso este seja dissociado. A solução para estes dois problemas proposta e desenvolvida no nosso trabalho foi a encapagem do ponto quântico com uma camada de material inerte e resistente, no nosso caso o dióxido de silício. Neste trabalho de mestrado desenvolvemos o estudo de rotas simples para obtenção de pontos quânticos coloidais de CdSe e CdTe encapados com sílica, aumentando assim a estabilidade das partículas no meio e cuja principal aplicação foi seu uso como marcadores celulares fluorescentes. Dividimos esta dissertação basicamente em quatro partes: O capítulo 2 será devotado para o estudo tanto da modelagem do confinamento que o ponto quântico exerce sobre os elétrons e buracos quanto para as cinéticas da reação de formação das partículas coloidais. O terceiro capítulo foca os métodos de sínteses utilizadas para o trabalho, dando ênfase ao processo de silanização. No quarto capítulo apresentamos os resultados das medidas de caracterização e suas interpretações além de aplicações. E finalmente, o último capítulo apresenta nossas conclusões e perspectivas futuras para nosso trabalho / Abstract: Quantum dots are nanocrystals with diameters between 10 and 100 Å. Because they are so small, electrons and holes suffer a strong quantum confinement, modifying the optical properties of these materials. Their use as fluorescent markers have become very important, because the ones used until then, are, in general, organic compounds very sensitive to light and the media they are insert in. Besides, they are toxic and have a narrow and specific absorption band for each marker. The quantum dot itself has low quantum efficiency (less than 20%) and, how it is a nanoscopic structure the ration between its superficial area and volume is high, so the dangling bonds on the surface exert a fundamental hole in the emission process, creating energy sub-levels, increasing the emission band of the quantum dot and its energy loss. Besides nanocrystals that have emission in the visible band are usually made of cadmium calcogenides, what makes them harmful for live structures, if the atoms are dissociated from de quantum dot. The solutions for these two problems proposed and developed in our work was the quantum dot coating with an inert and resistant material, in our case, silica. In this masters work we developed the study of simple silanizations routes in order to obtain silica coated CdSe and CdSe quantum dots, and so increasing the particles environmental stability for mainly using them as fluorescent cell markers. We divided this dissertation basically in four parts: the chapter two is about the study of the quantum confinement and colloidal reactions kinetics. The third chapter deals with the synthesis methods as well the silanizations ones. In the fourth chapter we show the results obtained with its discussions. And the last chapter is devoted to the conclusion and perspectives of this work / Mestrado / Física / Mestre em Física

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:50:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5724_1.pdf: 9403132 bytes, checksum: 06713767069f211cc46548d76721a7d6 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Pontos quânticos (PQs ou QDs quantum dots) são nanopartículas de semicondutores da ordem de 1 a 10 nm que apresentam propriedades óticas dependentes do tamanho devido a efeitos de confinamento quântico. Neste trabalho destacamos metodologias para síntese de PQs de sulfeto de cádmio (CdS/Cd(OH)2) e telureto de cádmio (CdTe/CdS) que são materiais semicondutores tipo II-VI. Estes materiais vêm sendo utilizados como marcadores de células e tecidos devido às suas propriedades luminescentes na região do visível. Métodos de síntese coloidal das nanopartículas são baseados na redução química de sais ou na decomposição controlada de compostos organometálicos metaestáveis em soluções orgânicas. Para aplicações biológicas, a síntese em meio orgânico torna-se desvantajosa. Para a obtenção de PQs de CdS passivados com Cd(OH)2 utilizamos duas metodologias diferentes quanto a fonte de enxofre: na primeira, utilizamos o gás sulfídrico (H2S), metodologia já bem estabelecida no grupo. Mas, devido à toxicidade do H2S e a falta de reprodutibilidade na quantificação do gás utilizado na síntese (pois o gás é incolor), realizamos novas sínteses utilizando a tioacetamida (C2H5NS), sólido cristalino branco, solúvel em água. Os resultados mostram que a tioacetamida pode ser utilizada para obter íons sulfeto, substituindo assim, o uso do H2S. Também sintetizamos nanopartículas de CdTe passivadas com CdS utilizando diferentes estabilizantes. Todas as sínteses de CdTe foram realizadas em meio aquoso ou tampão salino fosfato trazendo ainda mais vantagens para aplicações biológicas. Sintetizamos PQs de CdTe com emissão no verde e no vermelho, dependendo das condições sintéticas e do estabilizador utilizado. Na tentativa de melhorar a estabilidade dos PQs de CdS/Cd(OH)2 em meio aquoso e proteger a camada de passivação da ação do pH e enzimas (quando aplicados nos sistema biológicos), recobrimos estes PQs com sílica (SiO2) utilizando duas metodologias distintas: silicato de sódio e processo sol-gel. Por último, utilizamos PQs CdTe/CdS e CdS/Cd(OH)2 para marcações biológicas em culturas de Tripanossoma cruzi e Leishmania amazonensis, parasitas causadores da Doença de Chagas e Leishmaniose, respectivamente. Para estas marcações também conjugamos os PQs com poli(etileno glicol) e transferrina (proteína modelo para estudos da via endocítica em parasitas). Com estes resultados poderemos ampliar a aplicação destes nanomateriais tanto em novas tecnologias como no desenvolvimento de novos protocolos para marcação celular. Estudos e aplicações de PQs demonstram que essas partículas são eficazes como novas sondas luminescentes para finalidades diagnósticas

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-25T14:52:33Z No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA COSTA FERNANDES DE MENEZES - TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 20736985 bytes, checksum: 6d5bf08cc6b3770e921031c7b7dd8006 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-25T14:52:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA COSTA FERNANDES DE MENEZES - TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 20736985 bytes, checksum: 6d5bf08cc6b3770e921031c7b7dd8006 (MD5) Previous issue date: 2015-01-14 / Capes / A tecnologia Stealth é a capacidade de navios, aeronaves e submarinos tornarem-se invisíveis à detecção de radares. Para isso, se faz necessário o uso de Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética – MARE que atuem de forma efetiva no bloqueio da radiação emitida pelos radares. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa foi obter um compósito de matriz polimérica de borracha de silicone e carga de ferrita NiZn nanométrica em diferentes concentrações, visando sua utilização como um MARE. A carga foi sintetizada por reação de combustão e os compósitos foram obtidos com concentrações de carga variando entre 16 e 20 g e quantidade de silicone fixa de 20g. Visando investigar a melhor interação entre a carga e a matriz, a carga foi silanizada com 3-aminopropiltrietoxissilano e incorporada apenas ao compósito na concentração de 20:20 de carga:silicone. As técnicas de Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia na Região do Infravermelho por Transformada de Fourrier (FTIR), Microscopia de Força Atômica (AFM), Microscopia eletrônica de Varredura (MEV), Medidas Magnéticas e Eletromagnéticas foram utilizadas para caracterizar a carga e os compósitos. Observou-se que a carga apresentou a fase cristalina do espinélio inverso, com tamanho de partícula nanométrico, com característica de um material magnético mole com valores de absorção de -15,2 dB na faixa de 3 a 4 GHz. Todos os compósitos apresentaram características de MARE com valores de absorção variando de -5 a -17,5 dB na faixa de 3 e 6 GHz. De forma geral, verificou-se que o aumento do teor da carga no compósito dificultou a dispersão e introduziu defeitos volumétricos do tipo poros e aglomerados da carga, porém, não influenciou nos parâmetros magnéticos. A silanização não causou alterações significativas nas propriedades da ferrita, porém contribuiu efetivamente para uma melhor interação com a matriz, resultando diretamente no compósito com o melhor valor de absorção, -14 dB na faixa de 6 GHz, indicando ser o mais promissor para a aplicação como MARE. / Define the Stealth technology as the ability of ships, aircraft and submarines become invisible to radar detection. For this, it is necessary to use materials that effectively reduce this probe, this field that can stand out the use of Radiation Absorbing Materials Electromagnetic - RAME. The objective of this research was to obtain a polymer matrix composite silicone rubber and NiZn ferrite load with different concentrations and better dispersion, for their use as a MARE. The composites were obtained with concentrations varying load between 16 and 20 g of NiZn ferrite synthesized by combustion. To improve the interaction between the cargo and the matrix, it has been silanized with 3 aminopropyltriethoxysilane silane agent and incorporated into a composite. The techniques of X-ray diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy in the region by Fourier transform (FTIR), Atomic Force Microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), Magnetic and Electromagnetic measurements were used to characterize the load and composite. It was noted that the load presented to the inverse spinel crystalline phase with nanometer particle size with characteristics of a soft magnetic material with 15.2 dB absorption values in the range 3 to 4 GHz. Silanization caused no change significant feature in the ferrite, but contributed effectively for better interaction with the matrix, resulting directly in the composite with the best absorption values, -14 dB at 6 GHz range, indicating that the most promising for application as RAME. For other composites was found that increasing the filler content provided processing difficulties which resulted in the formation of agglomerates and will not influence the magnetic parameters.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2304381 bytes, checksum: 383faaa5d2a0cb26ce8f49ef357849d1 (MD5) Previous issue date: 2009-03-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The selective leaching of clay minerals is an important method in the preparation of porous silicates presenting as a simple, effective and low cost route. In this study, vermiculite was submitted to acid treatment at concentrations 1, 2, 3, and 4 mol dm-3, resulting the precursor solids named as VacX (x=1 a 4), respectively. The lixiviated matrices and vermiculite reacted covalently with the organosilanes aminepropyl-, propyletilenediamine-, propyldietilenetriamine- and glycidoxypropyltrimethoxisilane (GPTS). The hybrid Vac3G, derived from silanization reaction between Vac3 and GPTS, was submitted to subsequent reactions with ethyl, propyl, butyldiamines and 2- aminepiridine resulting in the entrance of new basic centres. The products were characterized by chemical analysis, infrared spectroscopy, X-ray diffraction, 29Si and 27Al NMR in solid state, SEM, and pore volume and surface area determination. The lixiviation of sodic vermiculite originated the restructured porous solids with high superficial area showing the values133, 334, 673 e 575 m2 g-1 for VacX where X = 1,2,3,4, respectively. These solids and sodic vermiculite reacted covalently with each organosilane through methoxyl groups of silane and the hydroxyl surface of matrices. Independently of solid, it was observed that the lixiviation favored the reactivity of activated matrices compared with sodic vermiculite, showing the Vac3 as more reactive comparing with others solids. All modified solids presented high nitrogen content showing the values of 6,31 %. The set of modified vermiculites containing aminepropyl group was applied as adsorbent for divalent cations as copper and nickel in aqueous solution. These solid showed highest affinity for Ni2+ than Cu2+ ions as illustrated by Nf values of 2,97 and 1,23 mmol g-1, respectively. Clay porous solids obtained of leaching treatment of vermiculite are potential substrates for grafting of silanes showing important applications as adsorbents for contaminant species as heavy metals. / A lixiviação seletiva de argilominerais é um método importante na preparação de silicatos porosos constituindo-se em uma rota simples, efetiva e de baixo custo. Neste estudo a vermiculita foi submetida a tratamento ácido com acido nítrico nas concentrações 1, 2, 3 e 4 mol dm- 3, originando os sólidos precursores denominados VacX (x=1 a 4), respectivamente. As matrizes ativadas e a vermiculita reagiram covalentemente com os organosilanos aminopropil-, propiletilenodiamino-, propildietilenotriamino- e glicidóxipropiltrimetoxissilano (GPTS) através dos grupos metoxilas do silano e as hidroxilas da superfície das matrizes. O híbrido Vac3G, derivado da silanização do Vac3 com GPTS, sofreu reações subseqüentes com as diaminas etil, propil, butildiamina e 2- aminopiridina, possibilitando a entrada de novos centros básicos. Os diversos sólidos foram caracterizados por análise química, espectroscopia na região do IV, DRX, RMN 29Si e 27Al, MEV, volume de poro e área superficial. A lixiviação da vermiculita sódica originou sólidos porosos reestruturados com elevadas áreas superficiais cujos valores foram 133, 334, 673 e 575 m2 g-1 para os sólidos Vac1, Vac2, Vac3 e Vac4, respectivamente. Independentemente do sólido, observou-se que à medida que a lixiviação se torna mais acentuada, houve um aumento na reatividade das matrizes ativadas em relação à vermiculita original, sendo a matriz Vac3 a mais reativa diante das reações aqui propostas. Todos os sólidos modificados apresentaram altos teores de grupos orgânicos incorporados. A série de vermiculitas modificadas com o grupo aminopropil foi utilizada para a adsorção de cátions divalentes de cobre e níquel em solução aquosa, mostrando maior afinidade para os íons de Ni2+ (aq) do que para Cu2+ (aq) como ilustrado pelos valores Nf de 2,97 e 1,23 mmol g-1, respectivamente. Os sólidos porosos argilosos derivados de tratamento ácido da vermiculita são substratos potenciais para imobilização de silanos apresentando importantes aplicações como adosrventes para espécies poluentes como metais pesados.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de dispositivos usando cristais piezelétricos de quartzo com eletrodos separados (ESPC) que, através do monitoramento da freqüência de oscilação e do espectro de impedância, permitem estudar modificações superficiais do cristal. Para o monitoramento de freqüência de oscilação, usou-se um circuito oscilador TTL seguido por um freqüencímetro e por uma interface conectada a um microcomputador. Para o controle desta interface, foi desenvolvida uma biblioteca de ligação dinâmica e um programa em HP-VEE 4.0. Os espectros de impedância foram obtidos via programas que controlam um analisador de impedâncias via protocolo GPIB. O primeiro dispositivo presta-se a estudos de filmes depositados (DFD) e é feito em acrílico com eletrodos em latão posicionados a décimos de milímetros do cristal. Sua parte superior possui uma camisa de água para a termostatização. O segundo, semelhante ao primeiro, permite a modificação de superfície (DMS) de ESPC através da introdução de reagentes na fase gasosa. Os dois dispositivos foram caracterizados e o primeiro mostrou boa linearidade entre as massas depositadas e aquelas estimadas pela equação de Sauerbrey. O DFD foi utilizado para monitoramento em tempo não real da modificação superficial do cristal por N-[3-(trimetoxisilil)propil]-1,2-etanodiamina seguida por reação com ácido iodoacético. Os resultados mostraram evidências de aumento de massa e mudança nas propriedades viscoelásticas do filme. O DMS foi utilizado para monitoramento em tempo real da modificação superficial com trimetilclorosilano (TMCS) e dimetildiclorosilano (DMDCS). Com o TMCS, devido à formação de uma monocamada, não foi possível monitorar variações significativas de freqüência de oscilação. Com o DMDCS foi possível verificar a formação de poli(dimetilsiloxano). / This dissertation describes the development of devices based on separated-electrode piezoelectric quartz crystals (ESPC) to study surface modifications. This is accomplished by monitoring the oscillation frequency and impedance spectrum of the crystal in the cell. A TTL oscillator coupled to a frequency counter and a microcomputer interface is used for monitoring the oscillation frequency. A dynamic link library and HP-VEE 4.0 programs were developed to control the interface. Other programs were also developed to acquire the impedance spectra from a spectrum analyzer by using the GPIB protocol. The first device (DFD) is intended to study deposited films. It is made in Plexiglas, with brass electrodes positioned at a few tenths of millimeters from the crystal surface, and a thermostatic water jacket. The second device (DMS) is similar to the first one, but allows the use of corrosive reagents in the gas phase for surface modification. The performance of both devices was evaluated and the results showed good agreement between the deposited mass and the one predicted by Sauerbrey equation. The DFD was used for offline monitoring of the crystal surface modification by N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-1,2-ethanediamine followed by iodoacetic acid. The results show evidences of mass and viscoelastic variations of the film. The DMS was used for on-line monitoring during surface modification with trimethylchlorosilane (TMCS) and dimethyldichlorosilane (DMDCS). Due to the monolayer formed by TMCS, no significant frequency variation could be observed. On the other hand, the polymerization of DMDCS could be monitored.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROGER HOEL BELLO.pdf: 5998739 bytes, checksum: 0b20c26be8ef42194c531db9839d0937 (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Enhancing the thermal, mechanical and electrical properties of epoxy resin with use of carbon-based nanoparticles there must be a good dispersion in the resin and interfacial interaction with the polymer matrix. Thus, the chemical functionalization incorporates functional groups on their surface which can improve both problems. The silanization has been preferred in the process of functionalization of nanoparticles, succeeding in enhancing the properties of nanocomposites. This work aimed to evaluate the effects of the silanization of multiwalled carbon nanotubes MWCNT and graphene nanoplatelets with organosilane (3-APTES) in the final properties of epoxy nanocomposites. Thus, both nanoparticles were oxidized with a sulfonitric mixture (3:1 by volume) and silanized with the organosilane (3-APTES). To evaluate the effects of the chemical functionalization in thermal, mechanical and electrical properties, nanocomposites containing MWCNT or graphene nanoplatelets at two different concentrations of pristine, oxidized and silanized nanoparticles (0.15 and 0.5% v/v) were prepared by polymerization in situ, without using solvents. The functionalizations were characterized by Fourier Transform Infrared (FTIR), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Raman spectroscopy techniques. The thermal properties were analyzed by Differential Scanning Calorimetry (DSC), the mechanical by instrumented nanoindentation and the electrical Impedance Spectroscopy. The XPS technique showed the successfully silanization on the the nanoparticles surface that was studied. Regarding the thermal properties, the addition of pristine and functionalized MWCNT or graphene nanoplatelets did not show significant variations, but increased the mobility of polymer chains in the matrix decreasing the values for the glass transition temperature (Tg) compared to pure resin. Increases in stiffness and ductility of the material were obtained when oxidized graphene nanoplatelets were added in the matrix. When was added 0.15% by volume of oxidized graphene nanoplateletes, the modulus of elasticity increased approximately 83%, whereas 0.50% by volume increased greater than 88% compared to the pure resin. Increasing of ductility was reached increasing volume fraction of 0.15 to 0.50% by volume when those nanoparticles were added into the resin, due to the approximately 10% of decreasing the values of nanohardness. The formation of percolating networks has been achieved only by pristine MWCNT with at a concentration of 0.50% by volume. As for the graphene nanoplatelets were added only when silanized graphene nanoplateletes at a concentration of 0.15% by volume, but for both nanoparticles were observed conductivities on the order of 10-7 S/m for frequencies near 100 Hz. / A alteração de propriedades térmicas, mecânicas e elétricas de uma resina epoxídica após a adição de nanopartículas alotrópicas de carbono depende da concentração, orientação, tipo de partícula, seu estado de dispersão e interação destas com a matriz. A funcionalização química pode auxiliar na melhoria de ambos os problemas, com a incorporação de grupos funcionais na superfície, paredes e pontas das nanopartículas. Assim, a silanização tem sido usada em processos de funcionalização química dos nanoreforços, tendo êxito no auxílio à melhoria das propriedades finais dos nanocompósitos. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da silanização com o organosilano 3-APTES em nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) e nanoplateletes de grafeno nas propriedades finais dos nanocompósitos produzidos com a matriz epoxídica. Para isto, ambas as nanopartículas foram oxidadas com uma mistura sulfonítrica (3:1 em volume) e silanizadas com o organosilano (3-APTES). Para avaliar os efeitos das funcionalizações nas propriedades térmicas, mecânicas e elétricas, nanocompósitos contendo NTCPM ou nanoplateletes de grafeno em duas diferentes concentrações das nanopartículas pristine, oxidadas e silanizadas (0,15 e 0,5% v/v) foram preparados pela técnica de polimerização in situ, sem a utilização de solventes. As nanopartículas funcionalizadas foram caracterizadas pelas técnicas de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de energia dispersa (EDS), difração de raios-X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons por raios-X (XPS) e espectroscopia Raman. As propriedades térmicas foram analisadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC), as mecânicas por nanoindentação instrumentada e, as elétricas por espectroscopia de impedância. A técnica de caracterização por XPS comprovou o êxito da silanização na superfície das nanopartículas estudadas. Em relação às propriedades térmicas, a adição de NTCPM ou nanoplateletes de grafeno pristine e funcionalizadas não apresentaram variações significativas, porém aumentaram a mobilidade das cadeias poliméricas da matriz, resultando no decréscimo da temperatura de transição vítrea (Tg) em relação à resina pura. Aumentos na rigidez e ductilidade do nanocompósito foram alcançados quando foram adicionados nanoplateletes de grafeno oxidados na matriz. A adição de 0,15% v/v desta nanopartícula foi observado um aumento de aproximadamente 83% para o módulo de elasticidade, enquanto que 0,50% v/v este aumento foi maior que 88% em relação à resina pura. Foi alcançado aumento da ductilidade com o incremento da fração volumétrica de 0,15 para 0,50% v/v destas nanopartículas, devido ao decréscimo dos valores da nanodureza em aproximadamente 10%. A formação de redes de percolação foi alcançada apenas com a adição de NTCPM pristine para concentração de 0,50% em volume. Enquanto que para os nanoplateletes de grafeno, este fenômeno foi observado apenas quando foram adicionados nanoplateletes de grafeno silanizadas na concentração de 0,15% em volume. Entretanto, para ambas as nanopartículas foram observados valores de condutividade na ordem de 10-7 S/m para frequências próximas a 100Hz.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sara F Da Costa.pdf: 4048373 bytes, checksum: 81bb7b57c2e425cdcfcc5039f74fae1f (MD5) Previous issue date: 2015-07-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The change of mechanical properties of epoxy resins after the addition of nanoparticles (f. ex. graphite oxide) depends on its concentration, state of dispersion and interaction with the polymer matrix. To improve dispersion and avoid agglomeration of the GO nanoplatelets, due to van der Waals interactions, these nanoparticles can be functionalized using organosilanes as coupling agents. This study aimed to evaluate the effect of functionalization of graphite oxide by 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane in the final properties of nanocomposites of epoxy matrix DGEBA with OG and OGS. The functionalized nanoparticles and nanoparticles without functionalization were characterized by spectroscopic and microscopic techniques, CHN elemental analysis and X-ray diffraction. The presence of silicon on the surface of OG was confirmed by analysis of energy dispersive spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy along with X-ray photoelectron spectroscopy confirmed the functionalization GO with GLYMO by rise of new bands assigned to the Si-O-C bond. Images from scanning electron microscopy and transmission electron microscopy showed that nanoplatelets OG were clustered and after functionalization with silane the nanoplateletes were exfoliated, indicating larger interaction with the epoxy matrix. The dispersion of nanoparticles in the polymer matrix was also studied by microscopy and spectroscopy techniques where noted that the functionalized nanoparticles were well dispersed. To evaluate the effect of the nanoparticles in the mechanical properties, nanocomposites containing 0.1 ,0.25, 0.5 e 1.0 wt% were prepared by in situ polymerization techniques, with the use of a solvent for better dispersion. It was observed that the addition of GO nanoparticles decrease the modulus of elasticity relative to the epoxy resin, and nanocomposites containing 0.25% and 1.0 wt% presented the highest stress decreases. For nanocomposites with GO nanoparticles silanized (GOS) a linear increase of the modulus of elasticity with the mass fraction and maximum stress higher than the epoxy resin and GO nanocomposites was observed, except OGS 1.0wt%, where the maximum stress is lower than of the epoxy resin, which is explained by the existence of larger agglomerates. Thus, the silanized GO provided a more homogeneous dispersion and larger interaction with the epoxy matrix when compared to the GO. / A alteração das propriedades mecânicas da resina epoxídica após a adição de nanopartículas de óxido de grafite (OG) depende da concentração, de seu estado de dispersão e da interação com a matriz polimérica. O OG pode formar aglomerados na matriz polimérica devido às interações de van der Waals e, para melhorar a dispersão e distribuição do mesmo na matriz polimérica pode ser feita a funcionalização utilizando agentes de acoplamento, como os organosilanos. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da funcionalização via silanização do óxido de grafite pelo organosilano 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano nas propriedades finais de nanocompósitos de matriz epoxídica DGEBA com OG e OGS. As nanopartículas com e sem funcionalização foram caracterizadas por técnicas de espectroscopia e microscopia, análise elementar CHN e difração de raios-X. A presença de silício na superfície do OG foi confirmada pela análise de espectroscopia de energia dispersiva e a análise de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier juntamente com a análise de espectroscopia de fotoelétrons por raios-X confirmou a funcionalização do OG com o GLYMO através do surgimento de novas bandas atribuídas à ligação Si-O-C. As imagens de microscopia eletrônica de varredura de efeito de campo e microscopia eletrônica de transmissão mostraram que nanoplateletes de OG se apresentavam mais empacotados e após a funcionalização com o silano os nanoplateletes estavam esfoliados, indicando maior interação com a matriz epoxídica. A dispersão das nanopartículas na matriz polimérica foi também estudada por técnicas de microscopia e espectroscopia onde se observou que as nanopartículas funcionalizadas estavam mais bem dispersas. Para avaliar o efeito das nanopartículas com e sem funcionalização nas propriedades mecânicas, nanocompósitos contendo 0,1; 0,25; 0,5 e 1,0% (m/m) de nanopartículas foram preparados pelas técnicas de polimerização in situ , com a utilização de solvente para melhorar a dispersão. Foi observado que a adição das nanopartículas de OG diminuiu o módulo de elasticidade e a tensão máxima à tração em relação à resina epoxídica, e que nanocompósitos contendo 0,25% e 1,0% apresentaram as maiores diminuições de tensão. Para os nanocompósitos com as nanopartículas de óxido de grafite silanizado foi observado um aumento linear no módulo de elasticidade com o aumento da porcentagem mássica e apresentaram tensão máxima maior que da resina e dos nanocompósitos com OG, com exceção da porcentagem mássica de OGS 1,0%, onde a tensão máxima foi menor do que a tensão da resina epóxi, o que é explicado pela existência de aglomerados maiores. Assim, o OG silanizado proporcionou uma dispersão mais homogênea e assim, maior interação com a matriz epoxídica quando comparado ao OG.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2947874 bytes, checksum: bb1bd216bbd80095b5f6ccc608473e9b (MD5) Previous issue date: 2011-11-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The sodium montmorillonite-KSF (KSF-Na+) was organically modified by intercalation reactions, ion exchange and silanization using amines and amino silanes. The solids were characterized by various techniques of X-ray diffraction, infrared spectroscopy, elemental analysis (CHN), thermogravimetry, scanning electron microscopy and nuclear magnetic resonance of 29Si and 13C. The solid chlorinated indicated the immobilization of 0.97 mmolg-1 of chlorine in the matrix KSF-Na+. The reaction of the solid precursor and chlorinated with diamines in aqueous solution and without solvent was more efficient with the molecule of ethylenediamine. Substrates containing a silanized aminosilanos with two nitrogens indicated 1.47 and 1.13 mmolg-1 groups immobilized on the matrix KSF-Na+, respectively. For reactions with increasing chain diamines (H2N ((CH2) nNH2) where n = 8, 9, 10 and 12) it was realized that nonildiamina showed better incorporation into the matrix KSF-Na+. The synthesis of solid dodecylamine saw the entry of a 2,12 mmolg-1 of organic groups, and the matrix applied to the retention of copper ions (II) with values of 115.0, 80.06, 71.16 and 62.26 mg g-1 at 303, 308, 313 and 318 K, respectively. For diamines (H2N ((CH2) nNH2) where n = 8, 9, 10 and 12) there was protonated by the set of characterizations the effectiveness of the reactions. The solid containing protonated dodecylamine (KSF-C12N+) was applied to the adsorption of the dye Remazol Brilliant Blue R 303, 313 and 323 K, other words, the adsorptive process followed the pseudo second order model. The maximum retention capacities were 27.28, 28.84 and 31.87 mg/g at temperatures of 303, 313 and 323 K, respectively, and the process is adjusted to the Langmuir model. / A montmorillonita-KSF sódica (KSF-Na+) foi organicamente modificada por reações de intercalação, silanização e troca iônica utilizando aminas e silanos aminados. Os diversos sólidos foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raio-X, espectroscopia na região do infravermelho, análise elementar (CHN), termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura e ressonância magnética nuclear de 29Si e 13C. O sólido clorado indicou a imobilização de 0,97 mmolg-1 de cloro na matriz KSF-Na+. A reação do sólido precursor e clorado com as diaminas em meio aquoso e sem solvente foi mais eficiente com a molécula do etilenodiamino. Os suportes silanizados com aminosilanos contendo um e dois nitrogênios indicaram 1,47 e 1,13 mmolg-1 de grupos imobilizados na matriz KSF-Na+, respectivamente. Para as reações com diaminas de cadeia crescente (H2N ((CH)nNH2) onde n= 8, 9, 10 e 12) percebeu-se que nonildiamina apresentou melhor incorporação na matriz KSF-Na+. A síntese do sólido com dodecilamina houve a entrada de 2,12 mmolg-1 de grupos orgânicos, sendo a matriz aplicada na retenção de íons de cobre (II) cujos valores foram de 115,0; 80,06; 71,16 e 62,26 mg g-1 a 303, 308, 313 e 318 K, respectivamente. Para as diaminas (H2N ((CH)nNH2) onde n= 8, 9, 10 e 12) protonadas observou-se pelo conjunto de caracterizações a efetividade das reações. O sólido contendo dodecilamina protonada (KSF-C12N+) foi aplicado na adsorção do corante azul de remazol RN a 303, 313 e 323 K, ou seja, o processo adsortivo seguiu o modelo de pseudo segunda ordem. As capacidades máximas de retenção foram de 27,28; 28,84 e 31,87 mg/g nas temperaturas de 303, 313 e 323 K, respectivamente e o processo se ajustou ao modelo de Langmuir.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de dispositivos usando cristais piezelétricos de quartzo com eletrodos separados (ESPC) que, através do monitoramento da freqüência de oscilação e do espectro de impedância, permitem estudar modificações superficiais do cristal. Para o monitoramento de freqüência de oscilação, usou-se um circuito oscilador TTL seguido por um freqüencímetro e por uma interface conectada a um microcomputador. Para o controle desta interface, foi desenvolvida uma biblioteca de ligação dinâmica e um programa em HP-VEE 4.0. Os espectros de impedância foram obtidos via programas que controlam um analisador de impedâncias via protocolo GPIB. O primeiro dispositivo presta-se a estudos de filmes depositados (DFD) e é feito em acrílico com eletrodos em latão posicionados a décimos de milímetros do cristal. Sua parte superior possui uma camisa de água para a termostatização. O segundo, semelhante ao primeiro, permite a modificação de superfície (DMS) de ESPC através da introdução de reagentes na fase gasosa. Os dois dispositivos foram caracterizados e o primeiro mostrou boa linearidade entre as massas depositadas e aquelas estimadas pela equação de Sauerbrey. O DFD foi utilizado para monitoramento em tempo não real da modificação superficial do cristal por N-[3-(trimetoxisilil)propil]-1,2-etanodiamina seguida por reação com ácido iodoacético. Os resultados mostraram evidências de aumento de massa e mudança nas propriedades viscoelásticas do filme. O DMS foi utilizado para monitoramento em tempo real da modificação superficial com trimetilclorosilano (TMCS) e dimetildiclorosilano (DMDCS). Com o TMCS, devido à formação de uma monocamada, não foi possível monitorar variações significativas de freqüência de oscilação. Com o DMDCS foi possível verificar a formação de poli(dimetilsiloxano). / This dissertation describes the development of devices based on separated-electrode piezoelectric quartz crystals (ESPC) to study surface modifications. This is accomplished by monitoring the oscillation frequency and impedance spectrum of the crystal in the cell. A TTL oscillator coupled to a frequency counter and a microcomputer interface is used for monitoring the oscillation frequency. A dynamic link library and HP-VEE 4.0 programs were developed to control the interface. Other programs were also developed to acquire the impedance spectra from a spectrum analyzer by using the GPIB protocol. The first device (DFD) is intended to study deposited films. It is made in Plexiglas, with brass electrodes positioned at a few tenths of millimeters from the crystal surface, and a thermostatic water jacket. The second device (DMS) is similar to the first one, but allows the use of corrosive reagents in the gas phase for surface modification. The performance of both devices was evaluated and the results showed good agreement between the deposited mass and the one predicted by Sauerbrey equation. The DFD was used for offline monitoring of the crystal surface modification by N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-1,2-ethanediamine followed by iodoacetic acid. The results show evidences of mass and viscoelastic variations of the film. The DMS was used for on-line monitoring during surface modification with trimethylchlorosilane (TMCS) and dimethyldichlorosilane (DMDCS). Due to the monolayer formed by TMCS, no significant frequency variation could be observed. On the other hand, the polymerization of DMDCS could be monitored.