Filmes foram preparados com êxito dissolvendo e misturando quitosana com celulose de sisal no sistema de solvente NaOH/tiouréia. Nenhum solvente residual foi encontrado nos filmes preparados, conforme mostrado por análise elementar (S) e absorção atômica (Na). Os filmes foram caracterizados por técnicas como espectroscopia na região do infravermelho com transformada Fourier, difração de raios-X e análise térmica (TG, DSC e DMTA). A compatibilidade de ambos biopolímeros foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, em cujas imagens o filme de biocompósito mostrou uma organização intermediária entre a rede de fibra de celulose e a homogeneidade do filme de quitosana. Interações com água foram estudadas por medida de ângulos de contatos de uma gota d\'água com a superfície do filme, isoterma de absorção de umidade e relaxometria de RMN T2. A análise de ângulo de contato mostrou uma deformação que pode ocorrer na superfície devido a alta afinidade destes materiais com a gota d\'água. O sistema de solvente NaOH/tiouréia levou a despolimerização de ambos biopolímeros, mas sem provocar perda da capacidade de formação de filme dos mesmos. Resultados de índice de cristalinidade sugeriram que as interações entre quitosana e o solvente foram mais intensas do que as interações entre celulose e o solvente. Os resultados de relaxometria de RMN T2 do biocompósitos mostrou que as características da quitosana prevaleceram sobre as da celulose no que se refere as interações com água. Acetatos de celulose de sisal com diferentes graus de substituição foram preparados em meio homogêneo (DMAc/LiCl como sistema de solvente) e caracterizados por RMN 1H (determinação do grau de substituição), cromatografia de exclusão por tamanho (determinação da massa molar média) e análise térmica (TG e DSC). Filmes deste acetato de celulose de sisal com diferentes graus de substituição, com e sem reforço de celulose de sisal, foram preparados com êxito a partir de soluções de DMAc/LiCl. Nenhum solvente residual foi encontrado nos filmes preparados, conforme evidenciado por análise elementar (Na) e absorção atômica (Li). Na caracterização dos filmes, foram utilizadas técnicas de análise térmica (DSC, TG e DMTA) e ensaio de tração que mostraram que os filmes de acetatos de celulose mais substituídos apresentam decomposição térmica em temperaturas mais elevada e são menos resistentes a tração que os filmes de acetatos de celulose menos substituídos. A partir da análise de isoterma de absorção de umidade, foi possível constatar que os filmes de acetatos de celulose mais substituídos são consideravelmente menos higroscópicos que os filmes de acetatos de celulose menos substituídos. As imagens de microscopia eletrônica de varredura mostraram que os filmes de acetato com diferentes graus de substituição apresentam morfologia distinta. Tanto a associação de celulose de sisal com quitosana quanto com acetato de celulose, obtido de celulose de sisal, mostrou melhoras nas propriedades dos filmes, gerando um interesse em novas pesquisas e aplicações destes materiais. / Films were successfully prepared by dissolving and mixing chitosan and sisal cellulose in NaOH/thiourea solvent system. No residual solvent was found in the prepared films, as shown by elemental analysis (S) and atomic absorption (NA). They were characterized by conventional techniques such as Fourier Transformed Infrared spectroscopy, X-ray diffractometry and thermal analysis (DSC, TG, DMTA). The compatibility of both biopolymers was evaluated by scanning electron microscopic, in which the biocomposite film showed an organization interposed between the cellulose fiber mesh and chitosan films homogeneity. Water interactions were studied by measuring contact angles, humidity absorption isotherms and NMR T2 relaxometry. Contact angle analysis pointed out the deformation that can occur at the surface due to the high affinity of these materials with the drop of water. The solvent system, NaOH/thiourea, led to depolymerization of both biopolymers, without causing loss of film forming capacities. Results about crystalline-properties index suggested that the interactions between chitosan and solvent were more intense than the interactions between cellulose and solvent. The behavior of the T2 NMR relaxometry of biocomposites showed more evident interaction between chitosan and water compared to cellulose-water interaction. Sisal cellulose acetates with different degrees of substitution (DS) were prepared in homogeneous environment (DMAc/LiCl as solvent) and characterized by NMR 1H (determining the degree of substitution), size exclusion chromatography (determination of molar mass average) and thermal analysis (TG and DSC). Sisal cellulose acetate films of varying degrees of substitution (DS), were successfully prepared using DMAc/LiCl as solvent system, with and without sisal cellulose strengthening. No residual solvent was found in the prepared films, as verified by elemental analysis (Na) and atomic absorption (Li). The characterization of the films were carried out by thermal analysis techniques (DSC, TG and DMTA) and traction test which showed that the cellulose acetate films with bigger DS present thermal decomposition at higher temperatures and are less resistant to traction than cellulose acetate films with smaller DS. From humidity absorption analysis, it was found that the cellulose acetate films with higher DS are considerably less hygroscopic than cellulose acetate films with lower DS. From scanning electron microscopic analysis it was possible to evaluate that acetate films with different DS have distinct morphology. Sisal cellulose association with both chitosan and cellulose acetate obtained from sisal cellulose, showed improvements in the properties of films, generating an interest in new research and applications of these materials.

Filmes foram preparados com êxito dissolvendo e misturando quitosana com celulose de sisal no sistema de solvente NaOH/tiouréia. Nenhum solvente residual foi encontrado nos filmes preparados, conforme mostrado por análise elementar (S) e absorção atômica (Na). Os filmes foram caracterizados por técnicas como espectroscopia na região do infravermelho com transformada Fourier, difração de raios-X e análise térmica (TG, DSC e DMTA). A compatibilidade de ambos biopolímeros foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, em cujas imagens o filme de biocompósito mostrou uma organização intermediária entre a rede de fibra de celulose e a homogeneidade do filme de quitosana. Interações com água foram estudadas por medida de ângulos de contatos de uma gota d\'água com a superfície do filme, isoterma de absorção de umidade e relaxometria de RMN T2. A análise de ângulo de contato mostrou uma deformação que pode ocorrer na superfície devido a alta afinidade destes materiais com a gota d\'água. O sistema de solvente NaOH/tiouréia levou a despolimerização de ambos biopolímeros, mas sem provocar perda da capacidade de formação de filme dos mesmos. Resultados de índice de cristalinidade sugeriram que as interações entre quitosana e o solvente foram mais intensas do que as interações entre celulose e o solvente. Os resultados de relaxometria de RMN T2 do biocompósitos mostrou que as características da quitosana prevaleceram sobre as da celulose no que se refere as interações com água. Acetatos de celulose de sisal com diferentes graus de substituição foram preparados em meio homogêneo (DMAc/LiCl como sistema de solvente) e caracterizados por RMN 1H (determinação do grau de substituição), cromatografia de exclusão por tamanho (determinação da massa molar média) e análise térmica (TG e DSC). Filmes deste acetato de celulose de sisal com diferentes graus de substituição, com e sem reforço de celulose de sisal, foram preparados com êxito a partir de soluções de DMAc/LiCl. Nenhum solvente residual foi encontrado nos filmes preparados, conforme evidenciado por análise elementar (Na) e absorção atômica (Li). Na caracterização dos filmes, foram utilizadas técnicas de análise térmica (DSC, TG e DMTA) e ensaio de tração que mostraram que os filmes de acetatos de celulose mais substituídos apresentam decomposição térmica em temperaturas mais elevada e são menos resistentes a tração que os filmes de acetatos de celulose menos substituídos. A partir da análise de isoterma de absorção de umidade, foi possível constatar que os filmes de acetatos de celulose mais substituídos são consideravelmente menos higroscópicos que os filmes de acetatos de celulose menos substituídos. As imagens de microscopia eletrônica de varredura mostraram que os filmes de acetato com diferentes graus de substituição apresentam morfologia distinta. Tanto a associação de celulose de sisal com quitosana quanto com acetato de celulose, obtido de celulose de sisal, mostrou melhoras nas propriedades dos filmes, gerando um interesse em novas pesquisas e aplicações destes materiais. / Films were successfully prepared by dissolving and mixing chitosan and sisal cellulose in NaOH/thiourea solvent system. No residual solvent was found in the prepared films, as shown by elemental analysis (S) and atomic absorption (NA). They were characterized by conventional techniques such as Fourier Transformed Infrared spectroscopy, X-ray diffractometry and thermal analysis (DSC, TG, DMTA). The compatibility of both biopolymers was evaluated by scanning electron microscopic, in which the biocomposite film showed an organization interposed between the cellulose fiber mesh and chitosan films homogeneity. Water interactions were studied by measuring contact angles, humidity absorption isotherms and NMR T2 relaxometry. Contact angle analysis pointed out the deformation that can occur at the surface due to the high affinity of these materials with the drop of water. The solvent system, NaOH/thiourea, led to depolymerization of both biopolymers, without causing loss of film forming capacities. Results about crystalline-properties index suggested that the interactions between chitosan and solvent were more intense than the interactions between cellulose and solvent. The behavior of the T2 NMR relaxometry of biocomposites showed more evident interaction between chitosan and water compared to cellulose-water interaction. Sisal cellulose acetates with different degrees of substitution (DS) were prepared in homogeneous environment (DMAc/LiCl as solvent) and characterized by NMR 1H (determining the degree of substitution), size exclusion chromatography (determination of molar mass average) and thermal analysis (TG and DSC). Sisal cellulose acetate films of varying degrees of substitution (DS), were successfully prepared using DMAc/LiCl as solvent system, with and without sisal cellulose strengthening. No residual solvent was found in the prepared films, as verified by elemental analysis (Na) and atomic absorption (Li). The characterization of the films were carried out by thermal analysis techniques (DSC, TG and DMTA) and traction test which showed that the cellulose acetate films with bigger DS present thermal decomposition at higher temperatures and are less resistant to traction than cellulose acetate films with smaller DS. From humidity absorption analysis, it was found that the cellulose acetate films with higher DS are considerably less hygroscopic than cellulose acetate films with lower DS. From scanning electron microscopic analysis it was possible to evaluate that acetate films with different DS have distinct morphology. Sisal cellulose association with both chitosan and cellulose acetate obtained from sisal cellulose, showed improvements in the properties of films, generating an interest in new research and applications of these materials.

Este trabalho visou compreensão da solvatação em solventes puros e misturas binárias, e aplicar as informações obtidas para analisar o efeito de solventes na síntese de líquido iônico, e na dependência das propriedades de filmes de acetatos de celulose, AC, sobre o grau de substituição do éster. Para a compreensão da solvatação utilizou-se compostos (sondas solvatocrômicas) cujos espectros Uv-Vis são sensíveis às propriedades do meio. Juntamente com tais sondas, foram usadas outras duas ferramentas: (i) Modelo de solvatação preferencial; proposto por nosso grupo e que descreve a composição da camada de solvatação da sonda, considerando a existência de um \"agregado\" água - solvente orgânico. (ii)Correlações multi-paramêtricas de energia livre de solvatação; que correlacionam uma propriedade dependente do meio com as propriedades dos solventes e suas misturas. Primeiramente, estudamos a solvatação de pares de sondas que possuíam pKas semelhantes e lipofilicidades diferentes em solventes próticos. Concluiu-se que a acidez e a dipolaridade/polarizabilidade dos solventes são as propriedades mais importantes. As conclusões foram corroboradas por cálculos teóricos, que mostraram a relação entre as características estruturais da sonda e suas susceptibilidades às propriedades do meio. O mesmo conjunto de sondas foi usado no estudo de misturas água-solventes próticos. Neste, aplicou-se com sucesso o modelo de solvatação acima mencionado e, de forma inédita, conseguimos racionalizar as constantes de equilíbrio para a troca das espécies presentes (água, solvente e água-solvente) na camada de solvatação com as propriedades dos solventes puros e/ou das misturas binárias. Os resultados revelaram que a composição da camada de solvatação é regida pelas propriedades de solventes, em particular a lipofilicidade e basicidade. As sondas RB e WB foram estudadas em misturas de água com alcoóis e com solventes apróticos. O intuito era ampliar a aplicabilidade do modelo de solvatação, para o qual precisávamos conhecer o volume molar do agregado, VSolv-A, e a constante de dissociação, Kdissoc, do agregado água-solvente. Estas duas grandezas eram obtidas de forma simultânea, através de dados de densidade. Desta vez, fizemos uso de cálculos teóricos para obter, de forma independente, o volume molar e depois utilizá-lo, como parâmetro constante (não ajustável) na cálculo de Kdissoc. A comparação dos resultados mostrou que, por ambas as abordagens, o desvio entre os valores de Kdissoc era mínimo. Por outro lado, em nenhum caso a ordem de Kdissoc se alterava. Esta observação deve-se ao fato de que o cálculo simultâneo de Kdissoc e VSolv-A foi sempre baseado em número grande de dados de densidade (18) de forma que os ajustes por interação não convergissem para um falso mínimo; o nível de teoria usado nos cálculos teóricos foi adequado. Quanto às aplicações, ficou evidente como a escolha do solvente afeta a velocidade da síntese do líquido iônico. Em relação aos filmes de AC, tentamos reproduzir as propriedades dos mesmos, através de uso de dois modelos etanol-acetato de etila e celulose-triacetato de celulose. Os dados da mistura líquida mostraram solvatação preferencial; foram tratados com sucesso pelo mesmo modelo aplicado para misturas binárias aquosas. O modelo sólido reproduziu os dados da AC qualitativamente. / This work is aimed at understanding solvation in pure solvents and binary mixtures and, the application of the information obtained in order to analyze the solvents effects on the synthesis of an ionic liquid, and on the dependence of the properties of cellulose acetate films, CA, on the degree of substitution of the ester. To understand salvation, was have used compounds (solvatchromic probes), whose UV-vis spectra are susceptible to the environment properties. In addition to these probes, were used more two tools: (i) Preferential solvation model; it was proposed by our research group and describes the composition of the probe solvation shell, considering the existence of an aggregate between water and organic solvent. (ii) Multi-parameter solvation free energy equations that correlate the solvent dependent properties with solvents properties and their mixtures. At first, we have studied pairs of probes that have similar pKa values and different lipophilicity in protic solvents. We have concluded that solvent acidity and dipolarity/polarizability are the most important properties. These conclusions are supported by theoretical calculations, that have shown the relationship between structural features of the probe and its susceptibility to environment properties. The same set of probes was used in order to study water - protic solvents mixtures. In this, we have applied the above cited solvation model successfully and rationalized the equilibrium constants of the exchange of species present (water, solvent and water -solvent) in the solvation shell with the properties of pure solvents and / or binary mixtures. These results revealed that the composition of solvation shell is controlled by the properties of solvents, in special, lipophilicity and basicity. The probes RB and WB were studied in mixtures of water with alcohols and with aprotic solvents. The intention was to broaden the applicability of the solvation model, for which, we needed to know the molar volume of the aggregate VSolv-W, and the dissociation constant, Kdissoc, of the same. Previously, these two quantities were obtained, simultaneously, by iteration of density data. We have used theoretical calculations in order to obtain VSolv-W and then use it as constant parameter (not adjustable one) in the calculation of Kdissoc. Comparison of the results showed that, in both approaches, the differences between Kdissoc values were minimal. Moreover, the order of Kdissoc has not changed. This observation is due to the fact that the simultaneous calculation of Kdissoc and VSolv-W was always based on a large number of density data (18) so that the interation did not converge to a false minimum; the level of theory used in the theoretic calculations was appropriate. Regarding applications, our results showed the importance of the choice of solvent to the synthesis of an ionic liquid. We have attempted to reproduce the properties of CA by the use of two models, ethanol-ethyl acetate and cellulose triacetate-cellulose. The data of the liquid mixture showed preferential solvation; were successfully treated by the same model applied to aqueous binary mixtures. The solid model reproduces the CA data qualitatively.

Este trabalho visou compreensão da solvatação em solventes puros e misturas binárias, e aplicar as informações obtidas para analisar o efeito de solventes na síntese de líquido iônico, e na dependência das propriedades de filmes de acetatos de celulose, AC, sobre o grau de substituição do éster. Para a compreensão da solvatação utilizou-se compostos (sondas solvatocrômicas) cujos espectros Uv-Vis são sensíveis às propriedades do meio. Juntamente com tais sondas, foram usadas outras duas ferramentas: (i) Modelo de solvatação preferencial; proposto por nosso grupo e que descreve a composição da camada de solvatação da sonda, considerando a existência de um \"agregado\" água - solvente orgânico. (ii)Correlações multi-paramêtricas de energia livre de solvatação; que correlacionam uma propriedade dependente do meio com as propriedades dos solventes e suas misturas. Primeiramente, estudamos a solvatação de pares de sondas que possuíam pKas semelhantes e lipofilicidades diferentes em solventes próticos. Concluiu-se que a acidez e a dipolaridade/polarizabilidade dos solventes são as propriedades mais importantes. As conclusões foram corroboradas por cálculos teóricos, que mostraram a relação entre as características estruturais da sonda e suas susceptibilidades às propriedades do meio. O mesmo conjunto de sondas foi usado no estudo de misturas água-solventes próticos. Neste, aplicou-se com sucesso o modelo de solvatação acima mencionado e, de forma inédita, conseguimos racionalizar as constantes de equilíbrio para a troca das espécies presentes (água, solvente e água-solvente) na camada de solvatação com as propriedades dos solventes puros e/ou das misturas binárias. Os resultados revelaram que a composição da camada de solvatação é regida pelas propriedades de solventes, em particular a lipofilicidade e basicidade. As sondas RB e WB foram estudadas em misturas de água com alcoóis e com solventes apróticos. O intuito era ampliar a aplicabilidade do modelo de solvatação, para o qual precisávamos conhecer o volume molar do agregado, VSolv-A, e a constante de dissociação, Kdissoc, do agregado água-solvente. Estas duas grandezas eram obtidas de forma simultânea, através de dados de densidade. Desta vez, fizemos uso de cálculos teóricos para obter, de forma independente, o volume molar e depois utilizá-lo, como parâmetro constante (não ajustável) na cálculo de Kdissoc. A comparação dos resultados mostrou que, por ambas as abordagens, o desvio entre os valores de Kdissoc era mínimo. Por outro lado, em nenhum caso a ordem de Kdissoc se alterava. Esta observação deve-se ao fato de que o cálculo simultâneo de Kdissoc e VSolv-A foi sempre baseado em número grande de dados de densidade (18) de forma que os ajustes por interação não convergissem para um falso mínimo; o nível de teoria usado nos cálculos teóricos foi adequado. Quanto às aplicações, ficou evidente como a escolha do solvente afeta a velocidade da síntese do líquido iônico. Em relação aos filmes de AC, tentamos reproduzir as propriedades dos mesmos, através de uso de dois modelos etanol-acetato de etila e celulose-triacetato de celulose. Os dados da mistura líquida mostraram solvatação preferencial; foram tratados com sucesso pelo mesmo modelo aplicado para misturas binárias aquosas. O modelo sólido reproduziu os dados da AC qualitativamente. / This work is aimed at understanding solvation in pure solvents and binary mixtures and, the application of the information obtained in order to analyze the solvents effects on the synthesis of an ionic liquid, and on the dependence of the properties of cellulose acetate films, CA, on the degree of substitution of the ester. To understand salvation, was have used compounds (solvatchromic probes), whose UV-vis spectra are susceptible to the environment properties. In addition to these probes, were used more two tools: (i) Preferential solvation model; it was proposed by our research group and describes the composition of the probe solvation shell, considering the existence of an aggregate between water and organic solvent. (ii) Multi-parameter solvation free energy equations that correlate the solvent dependent properties with solvents properties and their mixtures. At first, we have studied pairs of probes that have similar pKa values and different lipophilicity in protic solvents. We have concluded that solvent acidity and dipolarity/polarizability are the most important properties. These conclusions are supported by theoretical calculations, that have shown the relationship between structural features of the probe and its susceptibility to environment properties. The same set of probes was used in order to study water - protic solvents mixtures. In this, we have applied the above cited solvation model successfully and rationalized the equilibrium constants of the exchange of species present (water, solvent and water -solvent) in the solvation shell with the properties of pure solvents and / or binary mixtures. These results revealed that the composition of solvation shell is controlled by the properties of solvents, in special, lipophilicity and basicity. The probes RB and WB were studied in mixtures of water with alcohols and with aprotic solvents. The intention was to broaden the applicability of the solvation model, for which, we needed to know the molar volume of the aggregate VSolv-W, and the dissociation constant, Kdissoc, of the same. Previously, these two quantities were obtained, simultaneously, by iteration of density data. We have used theoretical calculations in order to obtain VSolv-W and then use it as constant parameter (not adjustable one) in the calculation of Kdissoc. Comparison of the results showed that, in both approaches, the differences between Kdissoc values were minimal. Moreover, the order of Kdissoc has not changed. This observation is due to the fact that the simultaneous calculation of Kdissoc and VSolv-W was always based on a large number of density data (18) so that the interation did not converge to a false minimum; the level of theory used in the theoretic calculations was appropriate. Regarding applications, our results showed the importance of the choice of solvent to the synthesis of an ionic liquid. We have attempted to reproduce the properties of CA by the use of two models, ethanol-ethyl acetate and cellulose triacetate-cellulose. The data of the liquid mixture showed preferential solvation; were successfully treated by the same model applied to aqueous binary mixtures. The solid model reproduces the CA data qualitatively.