Este trabalho apresenta o estudo de um sistema polimérico bi-componente formado por Poli(Ácido carboxílico)-Poli(Eter-poliol), constituído primariamente de um polímero acrílico polimerizado pelo processo de polimerização em solução aquosa por mecanismo de radicais livres ao qual foi adicionado seqüencialmente, um Poli(Eter-poliol), ambos de baixo peso molecular médio. Tal sistema tem por finalidade atuar como dispersante-ligante em sistema cerâmico à base de caulim CADAM, uma vez que este sistema apresenta propriedades termoplásticas e termorrígidas a diferentes temperaturas. Foram sintetizados 03 protótipos de um sistema polimérico e o critério para escolha teve como base o pH do sistema em sentido generalizado, isto é, compreendendo as diversas fases de preparação dos polímeros e sua aplicação final. É do conhecimento comum que a reação de esterificação entre grupos COOHOH requer catálise ácida para ocorrer, o qual usualmente é realizada em pH abaixo de 4 e, neste ensaio, este pH ácido é devido à presença de ácido para-toluenosulfônico, que atua como catalisador de esterificação. Em tal intervalo de pH, em virtude do ponto isoelétrico do caulim ser comumentemente abaixo de 4, a estabilização da dispersão de caulim por repulsão eletrostática utilizando polímeros sintéticos é improvável de ocorrer, razão pela qual buscou-se mecanismos alternativos para obtenção de uma tal estabilização, entre os quais o mecanismo estérico surge como opção. O sistema polimérico do presente estudo apresenta-se na forma de uma solução aquosa sendo, de fato, uma mistura homogênea de um copolímero de ácido acrílico, N- metiloacrilamida e metacrilato de metoxipolietileno glicol e um poli(eter-poliol). O poli(eter-poliol) e N-metilolacrilamida presentes no sistema polimérico são principais fontes de grupo hidroxila para reação de poliesterificação e formação de ligações cruzadas à temperatura de 150 a 200 °C. No estado termoplástico o sistema polimérico produzido pela mistura poli(ácido carboxílico)-poli(eter-poliol) pode ser utilizado como dispersante de argilas com especial fóco sobre caulim como tratado neste trabalho. A propriedade dispersante pode ser atribuida à presença de grupos carboxílicos e metoxipolietilenoglicol aleatoriamente distribuídos ao longo da cadeia polimérica e, também, ao baixo peso molecular médio. A temperaturas entre 150 a 200 °C, o polímero é reticulado (crosslinked) por reação de poliesterificação, catalisada por ácido, entre grupos carboxila e grupos hidroxila, sendo as hidroxilas provenientes tanto de poliol como de N-metilolacrilamida (NMAM). Assim, do ponto de vista térmico comporta-se como termorrígido, sendo nesta condição insolúvel em água e adequado atuar como ligante na manufatura de materiais cerâmicos. Medidas de mobilidade eletroforética e viscosidade são aplicadas à caracterização de caulim e do sistema polimérico a fim de avaliar a potencialidade de aplicação como dispersante desta argila. Também, as transições dos estados termoplásticos para termorrigidos foram determinadas por análise termogravimétrica (TG) e análise dinâmico mecânica (DMA) nos polímeros isoladamente e depois com medidas de resistência mecânica do sistema caulim/polímero. O sistema apresentou comportamento dispersante em água e ligante após cura. Um sistema polimérico assim sintetizado foi propriamente curado por calor tornando- se, na forma termorrígida, um ligante para peças cerâmicas com propriedades mecânicas de alto desempenho, como resistência a flexão no estado cru (green strenght). / This work presents the study of a polymeric bi-component system made from Poly(carboxylic acid)-Poly(ether-polyol) primarily constituted of an acrylic acid polymerized through the process of aqueous solution polymerization by free radical mechanism, to which a poly(ether-polyol) has been sequentially added, both of them of low average molecular weight. Such a system has the aim to act as dispersing-binding balance on CADAM kaolin targeting to evaluate the applicability potential or the preparation of ceramic bodies as this polymeric system presents thermoplastic and thermosetting properties at different temperatures. Were made the synthesis of 03 polymeric system prototypes which criteria for choice was based on pH of the system at whole sense, that is, regarding the several steps for polymers preparation and its final application. It is knowledge that esterification reaction between COOH-OH groups requires acid catalyst to occur, which usually is done at pH below 4 and, in this work this pH is due to p-toluene sulfonic acid that act as esterification catalyst. In this range of pH, due to the isoeletric point of kaolin to be below 4 the electrostatic stabilization of dispersion is unlikely to occur, from which reason was looked for an alternative mechanism to achieve the dispersion stabilization, among them the steric mechanism arises an option. The polymeric system of this study is the form of an aqueous solution, which actually is a homogeneous blend of a copolymer of acrylic acid, N-Methylolacrylamide Methoxypolyethyleneglycol Methacrylate (MPEGMA) and Poly(ether-polyol). The Poly(etherpolyol) and the N-Methylolacrylamide presents at the polymeric system are the main sources of hydroxyl groups to enhance the polyesterification reaction for further crosslinking at temperatures from 160 to 200 °C. At the thermoplastic state the polymeric system made by Poly(carboxilic acid)poly(ether-polyol) macromolecules may be used as clay dispersant focusing on kaolin for this work. The dispersant property may be attributed to the carboxylic and methoxypolyethyleneglycol group randomly distributed along the polymeric chain backbone and, also to the low average molecular weight. At temperatures between 150 to 200 °C, the polymer is crosslinked by polyesterification reaction catalized by acid between carboxyl groups and hydroxyl groups, in such way that hydroxyls groups comes both from the polyol base polymer and NMethylolacrylamide (NMAM) present at first polymer backbone. Thus, through a thermal standpoint it behaves as thermoset being that, under this condition, water insoluble and adequate to act as binder for manufacturing of ceramic materials. Electrophoretic mobility and viscosity measurements were applied for the characterization of kaolin and the polymeric system targeting to the evaluation its potential application as a dispersant for this clay. Also, the transitions from the thermoplastic to the thermoset state have been determined by thermo-gravimetric analysis (TG) and dynamicmechanical analysis (DMA) for the Poly(carboxylc acid)poly(ether-polyol) polymers alone and further by mechanical resistance measurements for a clay-polymer system. The system has presented both dispersant behavior on aqueous media and binder just afterward cure. A polymeric system thus synthesized was properly cured by heat turning and then, at the thermoset state, become suitable for act as a binder for ceramic bodies with high performance mechanical properties measured as flexural resistance at green strength.

Orientador: Rogério Pinto Mota / Resumo: Neste trabalho foram produzidos filmes finos de polímeros a partir da técnica de polimerização a plasma dos monômeros dietilenoglicol dimetil-eter (diglime), 2-metil-2-oxazolina (oxazolina) e da mistura de etilenodiamina (EDA) e o gás acetileno (C2H2), obtidos em baixa pressão. Esses materiais podem possuir um conjunto de características que são necessárias para aplicações na área da biomedicina. Os plasmas foram analisados por meio das técnicas de sonda de Langmuir (LP) e de espectroscopia ótica de emissão (OES). A caracterização dos polímeros foi realizada por meio das técnicas de medidas de ângulo de contato e energia de superfície (AC e ES), microscopia de força atômica (AFM), microscopia confocal (MC) e espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR). As características dos plasmas foram correlacionadas às propriedades dos polímeros a fim de se obter informações sobre os processos de polimerização, objetivando que o processo de produção de materiais com características desejáveis seja feito de forma controlada. Foram observadas temperaturas eletrônicas de elétrons frios entre 0,2 e 1,6 eV, e as densidades de plasmas foram da ordem de 10^15 m^-3. O comportamento da temperatura eletrônica em função da pressão de operação e da potência aplicada aos plasmas foi relacionado à produção de espécies CH, CO e Hα em plasmas de diglime, CH, CN, CO e NH em plasmas de 2-metil-2-oxazolina e CH, CN e NH em plasmas da mistura de EDA e C2H2. A participação dessas espécies... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Plasma polymers obtained by plasma polymerization of diethyleneglycol dimethyl-ether (diglyme), 2-methyl-2-oxazoline (oxazoline) and the mixture of ethylenediamine (EDA) with acetylene (C2H2) were produced in low pressure conditions. These materials might have a set of essential properties to biomedical applications. The plasmas were analyzed by Langmuir probe technique (LP) and optical emission spectroscopy (OES) techniques. Polymer characterization was performed by contact angle and surface energy analysis (AC and ES), atomic force microscopy (AFM), confocal microscopy (MC) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). In order to obtain details of polymerization process, plasma characteristics were correlated to polymers properties in order to control the production of materials with desired characteristics. The cold electron temperatures were observed between 0.2 and 1.6 eV and the plasmas densities about 10-15 m -3 . The electronic temperature behavior was analyzed as a function of operating pressure and applied power. This behavior was linked to production of CH, CO and Hα species in diglyme plasmas, CH, CN, CO and NH in 2- methyl-2-oxazoline plasmas and CN, CH and NH species in plasmas of EDA and C2H2 mixture. The mean roughness investigation, the bonds observed by FTIR technique and the deposition rates revealed the role of these species on polymerization processes. The CO species in diglyme plasmas and CN species in plasmas of EDA and C2H2 mixture were responsi... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor