Os polímeros fluorados são conhecidos por suas ótimas propriedades mecânicas, pela alta estabilidade térmica e pela resistência a ambientes químicos agressivos, e por causa destas propriedades são muito utilizados em indústrias automobilística, petroquímica, de manufatura, dentre outras. Para aprimorar as propriedades térmicas e de barreira a gases da matriz polimérica, é muito utilizado a incorporação de nanopartículas nesta matriz, pois após a incorporação o nanocompósito permanece com suas próprias características e adquire novas propriedades devido a presença da nanopartícula. Devido as características dos fluoropolímeros, sua modificação estrutural e morfológica é muito difícil de ser obtida por técnicas tradicionais e para transpor essa dificuldade a radiação ionizante é uma técnica muito utilizada e eficaz para a alteração estrutural de polímeros fluorados. Neste trabalho foram desenvolvidos nanocompósitos poliméricos à base de fluoroelastômero (FKM) incorporado com quatro diferentes nanopartículas: argila Cloisite 15A, POSS 1159, POSS 1160 e POSS 1163. Após obtenção dos filmes de nanocompósitos foi realizado o processo de enxertia de estireno induzida por radiação ionizante, seguida de sulfonação para obtenção de membrana trocadora de íons. O efeito da incorporação de nanopartículas e da radiação ionizante nos filmes desenvolvidos foram caracterizados por difração de raios X, análise térmica, análise mecânica, microcospia eletrônica de varredura e intumescimento; enquanto que as membranas obtidas foram avaliadas quanto ao grau de enxertia, capacidade de troca iônica e intumescimento. Após a caracterização os filmes, foi verificado que a reticulação foi o efeito predominante nos nanocompósitos irradiados antes da vulcanização, enquanto que a degradação foi o efeito predominante nos nanocompósitos irradiados após a vulcanização. / The fluoropolymers are known for their great mechanical properties, high thermal stability and resistance to aggressive chemical environment, and because of those properties they are widely used in industries, such as automobile, petroleum, chemistry, manufacturing, among others. To improve the thermal properties and gases barrier of the polymeric matrix, the incorporation of nanoparticle is used, this process permits the polymer to maintain their own characteristics and acquire new properties of nanoparticle. Because of those properties, the structural and morphological modification of fluoropolymers are very hard to be obtained through traditional techniques, in order to surmount this difficulty, the ionizing radiation is a well-known and effective method to modify fluoropolymers structures. In this thesis a nanocomposite polymeric based on fluoroelastomer (FKM) was developed and incorporated with four different configurations of nanoparticles: clay Cloisite 15A, POSS 1159, POSS 1160 and POSS 1163. After the nanocomposites films were obtained, a radiation induced grafting process was carried out, followed by sulfonation in order to obtain a ionic exchanged membrane. The effect of nanoparticle incorporation and the ionizing radiation onto films were characterized by X-ray diffraction, thermal and mechanical analysis, scanning electron microscopy and swelling; and the membranes were evaluated by degree of grafting, ionic exchange capacity and swelling. After the films were characterized, the crosslinking effect was observed to be predominant for the nanocomposites irradiated before the vulcanization, whereas the degradation was the predominant effect in the nanocomposites irradiated after vulcanization.

Os polímeros fluorados são conhecidos por suas ótimas propriedades mecânicas, pela alta estabilidade térmica e pela resistência a ambientes químicos agressivos, e por causa destas propriedades são muito utilizados em indústrias automobilística, petroquímica, de manufatura, dentre outras. Para aprimorar as propriedades térmicas e de barreira a gases da matriz polimérica, é muito utilizado a incorporação de nanopartículas nesta matriz, pois após a incorporação o nanocompósito permanece com suas próprias características e adquire novas propriedades devido a presença da nanopartícula. Devido as características dos fluoropolímeros, sua modificação estrutural e morfológica é muito difícil de ser obtida por técnicas tradicionais e para transpor essa dificuldade a radiação ionizante é uma técnica muito utilizada e eficaz para a alteração estrutural de polímeros fluorados. Neste trabalho foram desenvolvidos nanocompósitos poliméricos à base de fluoroelastômero (FKM) incorporado com quatro diferentes nanopartículas: argila Cloisite 15A, POSS 1159, POSS 1160 e POSS 1163. Após obtenção dos filmes de nanocompósitos foi realizado o processo de enxertia de estireno induzida por radiação ionizante, seguida de sulfonação para obtenção de membrana trocadora de íons. O efeito da incorporação de nanopartículas e da radiação ionizante nos filmes desenvolvidos foram caracterizados por difração de raios X, análise térmica, análise mecânica, microcospia eletrônica de varredura e intumescimento; enquanto que as membranas obtidas foram avaliadas quanto ao grau de enxertia, capacidade de troca iônica e intumescimento. Após a caracterização os filmes, foi verificado que a reticulação foi o efeito predominante nos nanocompósitos irradiados antes da vulcanização, enquanto que a degradação foi o efeito predominante nos nanocompósitos irradiados após a vulcanização. / The fluoropolymers are known for their great mechanical properties, high thermal stability and resistance to aggressive chemical environment, and because of those properties they are widely used in industries, such as automobile, petroleum, chemistry, manufacturing, among others. To improve the thermal properties and gases barrier of the polymeric matrix, the incorporation of nanoparticle is used, this process permits the polymer to maintain their own characteristics and acquire new properties of nanoparticle. Because of those properties, the structural and morphological modification of fluoropolymers are very hard to be obtained through traditional techniques, in order to surmount this difficulty, the ionizing radiation is a well-known and effective method to modify fluoropolymers structures. In this thesis a nanocomposite polymeric based on fluoroelastomer (FKM) was developed and incorporated with four different configurations of nanoparticles: clay Cloisite 15A, POSS 1159, POSS 1160 and POSS 1163. After the nanocomposites films were obtained, a radiation induced grafting process was carried out, followed by sulfonation in order to obtain a ionic exchanged membrane. The effect of nanoparticle incorporation and the ionizing radiation onto films were characterized by X-ray diffraction, thermal and mechanical analysis, scanning electron microscopy and swelling; and the membranes were evaluated by degree of grafting, ionic exchange capacity and swelling. After the films were characterized, the crosslinking effect was observed to be predominant for the nanocomposites irradiated before the vulcanization, whereas the degradation was the predominant effect in the nanocomposites irradiated after vulcanization.

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Ana Beatriz Albino Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T02:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Feliciano_DanielleFerreira_M.pdf: 2215803 bytes, checksum: 78c936869613a6b313b028d4e7b84078 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Defeitos, doenças e acidentes que acometem a cartilagem articular para suportar às constantes solicitações mecânicas que estas regiões estão sujeitas, sendo indicada a utilização de estruturas viscoelástica resistente alto grau de atrito para preencher tais defeitos. Desta forma, foi selecionado o uso de hidrogéis para esta aplicação específica. Hidrogéis a base de poli(álcool vinilico) (PVAl) e polietileno glicol (PEG) apresentam propriedades mais adequadas, como biocompatibilidade, não estimulando reação imunológica ao organismo; baixa adesão de células sanguíneas, evitando coágulos; capacidade de absorção de água (intumecimento), proporcionando lubrificação do material e alto grau de transparência. O processo para obtenção desta blenda e formação de hidrogel foi realizado utilizando uma proporção de 1:9 (PEG:PVAl). O iniciador 2- hidroxi-4'-(2-hidroxietoxi)-2-metilpropiofenona foi adicionado à blenda, em 1% do volume total. È este iniciador, quando estimulado via temperatura, laser ou infravermelho, que irá desencadear as ligações intermacromoleculares de PEG-PVAl permitindo a formação de uma organização grafitizada da blenda dentro do hidrogel. Foi acompanhada a cinética de formação deste hidrogel através de reometria de placas, Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC). As amostras também foram devidamente caracterizadas quanto à condutividade térmica, densidade e absorção óptica. Observou-se que o iniciador ativou as ligações do grupo acetato do PVAl com as hidroxilas do PEG, resultando em formação de grupos ester. São estas ligações que caracterizam a formação do hidrogel grafitizado. Além disso, ocorreu a inversão do módulo viscoso em relação ao módulo de elasticidade, comprovando a reação de grafitização / Abstract: Defects, diseases and accidents that affect the articular cartilage can withstand constant mechanical stresses that they are subject, which indicated the use of viscoelastic structures resistant to high friction to fill these defects. In this way, the use was selected of hydrogels for this application it specifies. To base of I polished hydrogels polyvinyl alcohol (PVA) and polyethylene glycol (PEG) present more appropriate properties, biocompatibility, not stimulating reaction immunologically to the organism; low adhesion of blood cells, avoiding clots; capacity of absorption of water (swelling), providing lubrication of the material and high degree of transparency. The process for getting this blend and formation of hydrogel was carried out using a proportion of 1:9 (PEG:PVA). The initiator hidroxi 2-hidroxi-4 '-(2-hidroxietoxi)-2- metilpropiofenona was added to the blend, in 1 % of the total volume. This initiator, when stimulated he was seeing temperature, laser or infrared, what will be going to unleash the connections intermacromoleculares of PEG-PVA allowing the formation of an grafiting organization of the blend inside the hydrogel. There was accompanied the kinetic one of formation of this hydrogel through parallel plates rheometry, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Differential scanning calorimetry (DSC). The samples also were characterized property as for the thermal condutivity, density and optical absorption. It noticed to itself that the initiator activated the connections of the group acetate of the PVA with the hydroxyl group of PEG, when ester is turning in formation of groups. It is these connections that characterize the formation of the hydrogel grafiting. Besides, it took place to inversion of the viscous module regarding the module of elasticity, proving the reaction of grafiting / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica