Neste trabalho a reação de modificação química da poliacrilonitrila pela incorporação de grupos 2-oxazolina foi estudada através da interação dos grupos nitrila do polímero com 2-amino-etanol catalisada por acetato de cádmio. Os copolímeros foram obtidos em diferentes condições reacionais para alcançar a reação de incorporação do heterocíclico preferencialmente à reação de ciclização dos grupos nitrila que ocorre na presença de catalisador. O grau de modificação química obtido foi relacionado às alterações nas propriedades dos polímeros modificados, que foram caracterizados por espectroscopias na região do infravermelho com transformada de Fourier, do ultravioleta-visível e de ressonância magnética nuclear de hidrogênio, e por calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria. As condições ótimas de reação foram alcançadas a 70C após 35h. E o polímero obtido a partir destas condições foi avaliado como inibidor de corrosão para aço-carbono em solução de ácido clorídrico. Sob estas condições experimentais, uma eficiência de inibição de 63 % foi obtida / In this work the chemical modification reaction of polyacrylonitrile by the incorporation of 2-oxazoline groups was obtained through the interaction of the polymer nitrile groups with 2-amino-ethanol, catalyzed by cadmium acetate. The copolymer were obtained from different reaction condictions, in order to achieve the incorporation reaction of the heterocycle rather than the cyclization reaction of nitrile groups, which occurs in the presence of the catalist. The chemical modification degree obtained was related to changes in the properties of the modified polymers, which were characterized by Fourier transform infrared, and ultraviolet-visible spectroscopy, hydrogen nuclear magnetic ressonance and differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. The optimum reaction condiction condictions were achieved after 35 h at 70C and the polymer obtained from such condictions was evaluated as a corrosion inhibitor for carbon-steel in chloridric acid solution. Under these experimental condictions as inhibition efficiency of 63 % was obtained

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-27T12:18:23Z No. of bitstreams: 1 LEILA DE SOUSA NUNES - TESE (PPGEP) 2013.pdf: 2235380 bytes, checksum: 9ba032047657e452dd4da722586c9f08 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-27T12:18:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEILA DE SOUSA NUNES - TESE (PPGEP) 2013.pdf: 2235380 bytes, checksum: 9ba032047657e452dd4da722586c9f08 (MD5) Previous issue date: 2013-07 / Capes / Amidos e féculas são polímeros naturais utilizados em diversos setores industriais, porém, na sua forma nativa podem apresentar restrições quanto a determinadas aplicações sendo necessários alguns processos de modificação para que a utilidade deste polímero na indústria possa ser mais ampla. Além disto, o emprego de polímeros naturais na produção de materiais biodegradáveis tem sido uma alternativa, já que as embalagens, a exemplo dos filmes flexíveis, produzidas com plástico sintético se tornaram problema ambiental, por não serem biodegradáveis. Com esta pesquisa objetivou-se a obtenção de féculas nativas e quimicamente modificadas a partir de diferentes espécies de inhame (Dioscorea alata variedade São Tomé e Dioscorea cayennensis variedade Da Costa) para o desenvolvimento de biofilmes. As féculas dos inhames foram extraídas por meio de trituração com solução de NaOH 0,03 eq.L-1 e secas em estufa com circulação de ar. Foram estudados, assim, o rendimento de extração das féculas nativas, as cinéticas de secagem a 30, 40 e 50 °C, as características físico-químicas e funcionais e o equilíbrio higroscópico nas temperaturas de 20, 30 e 40 °C para as féculas nativas e modificadas. Utilizando a técnica de “casting”, biofilmes com 20 e 30 % de plastificante (glicerol) foram elaborados a partir das féculas nativas e modificadas e caracterizados quanto à estrutura física, solubilidade em água e propriedades mecânicas. Concluiu-se que o processo de secagem das féculas de inhame na temperatura de 50 °C foi mais eficiente que nas demais temperaturas estudadas; com valores de coeficientes de determinação superiores a 99,6 % as equações de Page, de Parry e de Henderson & Pabis se equivalem no que se refere ao ajuste matemático aos dados experimentais da secagem das féculas nativas e modificadas; as féculas nativas e modificadas dos inhames São Tomé e Da Costa apresentaram elevado grau de pureza (91,0 % de amido) com predominância de grânulos com formatos elipsoides e triangulares com tamanhos que variam de 10,34 μm a 48,28 μm; a equação de Smith forneceu melhor descrição dos dados experimentais das isotermas das féculas nativas e quimicamente modificadas de inhame com valores médios de coeficiente de determinação maiores que 95,5 %; os fatores concentração de glicerol, variedade de inhame, tipo de fécula e concentração de fécula, mantêm influência significativa sobre grande parte das propriedades das féculas e, consequentemente, dos biofilmes obtidos a partir delas; a modificação química (hidrólise ácida) acarretou diminuição da sinérese das féculas modificadas em relação às nativas; em comparação com as féculas nativas, as féculas ácido-modificadas de inhame originaram biofilmes menos opacos e mais resistentes à tração; o aumento da quantidade de plastificante (glicerol) nos biofilmes de féculas (nativas ou modificadas) de inhame foi um dos fatores determinantes para a elevação das propriedades opacidade, solubilidade em água e porcentagem de elongação, enquanto essa influência ocorreu de forma contrária para a tensão na ruptura. / Starch is a natural polymer used in various industrial sectors. However, in its native form have restrictions on certain applications, requiring some processing so that the use of this polymer in industry can be wider. Furthermore, the use of natural polymers in the production of biodegradable materials has been an alternative, once the packaging, such as flexible films, produced from synthetic plastics have become an environmental problem because they are not biodegradable. The purpose of the present research is to obtain native and chemically modified starches from different species of yam (Dioscorea alata variety São Tomé and Dioscorea cayennensis variety Da Costa ) to the development of biofilms. The yams were extracted from starch by trituration with NaOH 0.03 eq.L -1 and dried in an air circulating oven. It was determined the extraction yield of native starches, the kinetics of drying at 30, 40 and 50 °C, the physico-chemical and functional properties and the equilibrium moisture at temperatures of 20, 30 and 40 °C for native starches and modified. Using the technique of solvent casting, biofilms with 20 and 30% plasticizer glycerol) were prepared from native and modified starches, and had the physical structure, solubility in water and mechanical properties characterized. The drying process of the yam starch at a temperature of 50 °C was more efficient than the other temperatures. With values for correlation coefficients greater than 99.6%, the equations of Page, Parry and Henderson & Pabis were equivalent as regards the mathematical fit of the drying experimental data both for the native and modified starches. The native and modified starches of yams São Tomé and Da Costa showed high purity (91.0 % starch) with a predominance of granules with ellipsoidal and triangular shapes with sizes ranging from 10.34 to 48.28 μm. The Smith equation provided better description for the experimental data of the isotherms of native and chemically modified starches with average values for the coefficient of determination greater than 95.5 %. Factors such as the glycerol concentration, the variety of yam, starch type and concentration of starch remained a largely significant influence on the properties of starch and, consequently, of biofilms obtained from them. The chemical modification (acid hydrolysis) resulted in a decreased syneresis of modified starches in relation to native. In comparison with native starches, acid modified starches originated less opaque biofilms but more resistant to traction. Increasing the amount of plasticizer (glycerol) in biofilms starch (native and modified) yam was one of the determining factors for the increase in opacity properties, water solubility and elongation, while decreasing tension at break.

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:21:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_AdrianaPires_D.pdf: 2625082 bytes, checksum: 5ad150ad19ef89615a506cf16abb5e3b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O biopolímero quitosana foi modificado quimicamente a fim de se potencializar suas propriedades. Duas sequências de reações foram realizadas: i) imobilização do metil acrilato seguido da cisteamina, obtendo-se os materiais QMA e QMAC, e ii) imobilização envolvendo o etilenossulfeto, acrilato de metila e cisteamina, obtendo-se os materiais, QE, QEMA e QEMAC. As estruturas correspondentes foram caracterizadas por análise elementar, espectroscopia na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear no estado sólido C, termogravimetria, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Os novos biopolímeros foram testados para a aplicação em sorção dos cátions de chumbo e cádmio e também do corante aniônico azul reativo e do catiônico verde brilhante. Também foram aplicados para a imobilização e liberação controlada do fármaco ibuprofeno. Os novos biopolímeros obtidos mostraram-se bons sorventes frente aos cátions metálicos e ao corante aniônico. No estudo de cinética de sorção foram utilizadas as equações de pseudo primeira e segunda ordens a fim de verificar o mecanismo que envolve o processo, sendo que o de segunda ordem mostrou-se o mais adequado. Nos experimentos isotérmicos foram utilizadas as equações de Langmuir e Freundlich, onde o modelo de Langmuir foi o que apresentou melhor ajuste. Os materiais também foram utilizados para imobilização e liberação controlada do fármaco, na forma de pastilhas e filmes reticulados com glutaraldeído. Os experimentos mostraram que a liberação é sensível ao pH. As quitosanas quimicamente modificadas permitiram a redução da liberação do fármaco no fluido gástrico, uma vez que os grupos funcionais presentes causam uma diminuição na taxa de intumescimento a pH 1,2, em contraste com o comportamento ocorrido em pH 7,4 que simula o fluido intestinal, onde há um aumento na taxa de intumescimento. Em tais condições a carga negativa do ibuprofeno é eletrostaticamente repelida pela superfície negativa dos derivados da quitosana / Abstract: The chitosan biopolymer is chemically modified in order to enhance its properties.Two sequences of reactions were carried out: i) immobilization of methyl acrylate followed by cysteamine to yield materials QMA and QMAC, and ii) immobilization ethylene sulfide, methyl acrylate and cysteamine to yield materials QE, QEMA, QEMAC. The corresponding structures were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance in solid state C NMR, thermogravimetry, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The new polymers were tested for use in sorption of cations of lead and cadmium and also reactive blue dye anionic and cationic bright green. Were also applied to the immobilization and controlled release of drugs using ibuprofen as a model drug. The new polymers obtained proved to be good sorbents for the metallic cations and the anionic dye. In the sorption kinetics study were used equations first and second pseudo order to verify the mechanism that involves the process, and the second order proved to be the most appropriate. In isothermal experiments were used Langmuir and Freundlich equations, where the Langmuir model showed the best fit. The materials were also used for immobilization and controlled release of the drug in the form of tablets and film crosslinked with glutaraldehyde. The experiments show that the release is pH sensitive. The chemically modified chitosans possible to reduce the release of the drug in the gastric fluid, because functional groups present cause a decrease in swelling rate at pH 1.2. In contrast to the behavior that occurred at pH 7.4 simulated intestinal fluid, where there is an increase in the rate of swelling. Under such conditions the negative charge of ibuprofen is repelled electrostatically by the negative surface of the derivatives of chitosan / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutora em Ciências

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T05:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_JulioCesarPerinde_D.pdf: 28431838 bytes, checksum: 0460daaa92bb9d6b56903affddf613c8 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O trabalho foi realizado com biopolímeros orgânicos naturais: celulose e lignocelulósicos, modificados quimicamente aumentando a capacidade de sorção de contaminantes em líquidos. Foram caracterizados por IV, RMN de C, DRX, MEV and TG. Assim, as inércias química e física foram superadas através dos seguintes procedimentos sintéticos: esterificação com anidridos de celulose (maleato: 2,82, succinato: 3,07, ftalato: 2,99 mmol g) e de mesocarpo de babaçu (maleato: 141,79, succinato:176,99, ftalato:149,27 mg g); cloração da celulose com cloreto de tionila (4,95 mmol g); aminação de celulose com etileno-1,2-diamina (3,03 mmol g); reação de etilenossulfeto com mesocarpo (86,7 mg g) e epicarpo de babaçu (20,2 mg g). Com as modificações químicas dos biopolímeros as propriedades de sorção se tornaram superiores as dos biopolímeros de partida e as novas capacidades máximas de remoção de contaminantes foram: anidridos de celulose [maleato (Ni = 1,75 e Co = 2,40 mmol g), succinato: (Ni = 2,46 e Co = 2,46 mmol g) e ftalato: (Ni = 2,26 e Co = 2,43 mmol g)]; anidridos com mesocarpo de babaçu (maleato: (Cu = 19,88 mg g), succinato: (Cu = 38,58 mg g) e ftalato: (Cu = 30,63 mg g) soluções hidroalcoólicas); aminação de celulose com etileno-1,2-diamina (Cu = 2,32, Co = 1,35, Ni= 1,70 e Zn = 1,65 mmol g); reação de etilenossulfeto com mesocarpo (Cu = 39,6 mg g) e epicarpo (Cu = 39,2 mg g) de babaçu. A celulose também foi oxidada com metaperiodato aquoso para dar origem à celulose em sua forma oxidada, o 2,3-dialdeídocelulose, material de partida para outras reações, as quais foram: redução dos grupos aldeído do 2,3-dialdeídocelulose, seguido da reação deste material com os anidridos malêico, succínico e ftálico; em seguida cada um dos materiais na forma ácida foi reagido separadamente com etileno-1,2-diamina, dietil-1,2,4-triamina, trietil-1,2,4,6-tetramina. A outra rota foi a reação do 2,3-dialdeído-celulose com as poliaminas etileno-1,2-diamina, dietil-1,2,4-triamina, trietil-1,2,4,6-tetramina e em seguida, com cada um dos materiais aminados obtidos, reagí-los separadamente com os anidridos malêico, succínico e ftálico. / Abstract: The natural organic biopolymers, cellulose and lignocellulosics, were chemically modified in order to increase their sorption capacities for contaminants from liquids. The technics employed for characterization were IR, C NMR, XDR, SEM and TGA. Chemical modification and the degree of substitution were: esterification of cellulose with anhydrides [maleate: 2,82 mmol g, succinate: 3,07 mmol g, phthalate: 2,99 mmol g) and esterification of babassu mesocarp coconut with anhydrides (maleate: 141,79 mg g, succinate: 176,99 mg g, phthalato: 149,27 mg g); chlorination of cellulose with thionyl chloride (4,95 mmol g); amination of cellulose with ethylene-1,2-diamine (3,03 mmol g); reaction of ethylenesulfide with babaçu coconut mesocarp (86,7 mg g) and epicarp (20,2 mg g) The sorption capacities of these chemically modified biopolymers were outlighted as confirmed by the maxima sorption results and were: cellulose with anhydrides (maleate: (Ni = 1,75 e Co = 2,40 mmol g), succinate: (Ni = 2,46 e Co= 2,46 mmol g) e ftalate: (Ni = 2,26 e Co = 2,43 mmol g)); babassu mesocarp coconut with anhydrides [maleate: (Cu = 19,88 mg g), succinate: (Cu = 38,58 mg g) e ftalate: (Cu = 30,63 mg g) hydroalcoholic solution]; aminated cellulose (Cu = 2,32, Co = 1,35, Ni = 1,70 e Zn = 1,65 mmol g); babaçu coconut thyol-mesocarp (Cu = 39,6 mg g) e epicarp (Cu = 39,2 mg g). Cellulose was also oxidized with aqueous methaperiodate to produce cellulose-2,3-dialdehyde, which was used in other reactions: reduction of aldehyde groups, followed by reacting it with maleic, succinic and phthalic anhydrides; each of these materials in their acid form was reacted with ethylene-1,2-diamine, diethyl-1,2,4-triamine, triethyl-1,2,4,6-tetramine. The 2,3-dialdehyde-cellulose was also reacted with ethylene-1,2-diamine, diethyl-1,2,4-triamine, triethyl-1,2,4,6-tetramine and the aminated cellulose was separately reacted with maleic, succinic and phthalic anhydrides. / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T11:26:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_CintiadosSantos_D.pdf: 3684874 bytes, checksum: 818c9e07a2f155ac52889f6ddcf9deab (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O biopolímero quitosana foi quimicamente modificado com aminas após a prévia proteção do grupo amino com benzaldeído. A reação de proteção forneceu o biopolímero BZL, que foi ativado com epicloridrina (EAC). A presença do grupo epóxido, proveniente da interação com a epicloridrina permitiu a inclusão de 2-aminometilpiridina, 2-aminopiridina, 4-aminopiridina, tetraetilenopentamina, 1,3-(aminopropilimidazol), 1-(2-aminoetil)piperazina e 1,4-bis(3-aminopropil) piperazina. Após a remoção do benzaldeído foram obtidos os biopolímeros CTN, C2MF, C4MF, TETF, IZLF, 2PPF e 3PPF, respectivamente, os quais foram caracterizados por análise elementar, difração de raios X, ressonância magnética nuclear do núcleo de carbono no estado sólido e espectroscopia na região do infravermelho. As caracterizações comprovaram o sucesso da reação de proteção dos grupos amino, bem como da remoção do benzaldeído. Os biopolímeros foram aplicados na remoção dos cátions metálicos cobre e cádmio, bem como na remoção dos corantes azul reativo 15 (RB-15), verde brilhante (BG), amarelo reativo (RY) e azul reativo (RB). Os experimentos foram realizados pelo método de batelada e os resultados obtidos foram ajustados à regressão não linear dos modelos de Langmuir, Freundlich e Sips, obtendo-se melhores ajustes ao último modelo. Os biopolímeros demonstraram uma melhor afinidade pelo cobre e dentre os corantes utilizados, uma melhor afinidade por RY. Os biopolímeros C2MF, C4MF, CTN, IZLF e TETF também foram carregados com os fármacos ibuprofenato de sódio (IBU) e diclofenaco de sódio (DCLO). Os estudos de liberação foram realizados em fluidos corpóreos simulados, obtendo-se perfis de liberação mais lentos para o DCLO. Através da calorimetria isotérmica foi investigado o processo de interação IBU ou Cu2+ com os biopolímeros. Os resultados indicaram processos endotérmicos, espontâneos e entropicamente favoráveis para o fármaco e exotérmicos, espontâneos e entalpicamente favoráveis para o cátion / Abstract: The chitosan biopolymer was chemically modified with amines after prior protection of the amino groups with benzaldehyde. The protection reaction provided the BZL biopolymer, which was activated with epichlorohydrin (EAC). The presence of epoxide groups derived from the epichlorohydrin allowed the inclusion of 2-aminomethylpyridine, 2-aminopyridine, 4-aminopyridine, tetraethylenepentamine, 1,3-(aminopropylimidazole), 1-(2-aminoethyl) piperazine and 1,4-bis(3-aminopropyl) piperazine. After bezaldehyde removal CTN, C2MF, C4MF, TETF, IZLF, 2PPF and 3PPF biopolymers were obtained, respectively, which were characterized by elemental analysis, X-ray diffraction, nuclear magnetic resonance of carbon nucleus in the solid state and infrared spectroscopy. The characterizations confirmed the success of protective reaction of amino groups as well as the benzaldehyde removal. The biopolymers were applied for the removal of copper and cadmium and also for reactive blue 15 (RB-15), brilliant green (BG), reactive yellow (RY) and reactive blue (RB) dyes. The experiments were carried out by batch method and the results were fitted with non-linear regression of the models of Langmuir, Freundlich and Sips, where the better fit was obtained using the last model. The biopolymers demonstrated better affinity for copper and among the dyes used, the best affinity was observed for RY. The C2MF, C4MF, CTN, TETF and IZLF biopolymers were also loaded with sodium ibuprofen (IBU) and diclofenac (DCLO) drugs. The release investigations were performed in simulated body fluids, resulting in slower release profile for DCLO. Through isothermal calorimetry processes, the interaction of IBU or Cu2+ with biopolymers was studied. The results indicated endothermic, spontaneous and entropically favorable processes for the drug and exothermic, spontaneous and favorable enthalpy process for the cation / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutora em Ciências

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana Paula Travalini.pdf: 3027594 bytes, checksum: bce498a3a112f4874728442be07d1f8d (MD5) Previous issue date: 2015-02-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cassava (Manihot esculenta Crantz) is a crop with high production yields in Brazil, and with processing, it generates large amounts of a high-moist solid byproduct that is of difficult destination. This byproduct known as bagasse or massa by the cassava starch producers shows high levels of starch and fiber. Thus, the aim of this study was to extract, characterize and modify the fiber cassava bagasse (FBM) for applying in composites, besides getting nanocrystalline cellulose. In order to remove residual starch form the pulp an enzymatic hydrolysis was carried out, leaving only the cassava fiber, i.e., cellulose, hemicellulose and lignin. Selected analyses were performed to confirm complete removal of starch such as high performance liquid chromatography (HPLC), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and color analysis. To incorporate the fiber in a polymeric matrix, we carried out a chemical modification by acetylation of the fibers, making them more hydrophobic, facilitating achievement of composites. After modification, mid-infrared spectroscopic analysis (FTIR) was performed to verify the substitution of hydroxyl groups. The composite (5, 10 and 20 % fiber) were obtained in a twin screw extruder, followed by injection. The test pieces were submitted to tensile test and flexure, SEM, DSC and color analysis, and they presented homogeneous mixture. The nanocrystalline cellulose (NCC) was developed from three bleaching stages of fiber for higher removal of lignin, followed by acid hydrolysis, dialysis and centrifugation, and subsequent analyses were performed in zeta potential to verify size reduction of cellulose particles, and morphological analysis (SEM). The NCC obtained from FBM was compared with NCC obtained from microcrystalline cellulose (MCC). The CNCs remained suspension stable and low particle sizes, while the CNC-FBMB resulted in a high degree of crystallinity. / A mandioca (Manihot esculenta Crantz) consiste em uma planta com altos índices de produção no Brasil, sendo que com o processamento, gera-se uma grande quantidade de um subproduto fibroso úmido que tem problemas quanto a destinação. Este subproduto, conhecido na agroindústria como bagaço ou massa, apresenta altos teores de amido e fibra. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi extrair, caracterizar e modificar quimicamente a fibra do bagaço de mandioca (FBM), aplicá-la na obtenção de compósitos, além de utilizá-la para obter celulose nanocristalina. Com o intuito de remover o amido residual do bagaço, foi realizada uma hidrólise enzimática, restando apenas a fibra de mandioca composta por celulose, hemicelulose e lignina. Diversas análises foram realizadas a fim de comprovar a completa remoção do amido, como cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de cor. Para incorporar as fibras em uma matriz polimérica, optou-se por realizar uma modificação química por acetilação das fibras, tornando-as mais hidrofóbicas, facilitando a obtenção de compósitos. Após a modificação realizou-se análise em espectroscopia na região do infravermelho médio (FTIR) para verificar a substituição dos grupos hidroxila. Os compósitos (5, 10 e 20 % de fibra) foram obtidos em extrusora dupla rosca, seguida por injeção. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios mecânicos de tração e flexão, MEV, DSC e análise de cor, sendo que os mesmos apresentaram uma mistura homogênea. A celulose nanocristalina (CNC) foi desenvolvida a partir de três etapas de branqueamento da fibra para maior remoção da lignina, seguido por hidrólise ácida, centrifugação e diálise, sendo posteriormente realizadas análises em potencial zeta para verificar a redução do tamanho das partículas de celulose, além de análises morfológicas (MEV). A CNC obtida a partir da FBM foi comparada a CNC obtida a partir da celulose microcristalina (CMC). As CNCs apresentaram estabilidade de suspensão e baixos tamanhos de partículas, enquanto que a CNC-FBMB resultou em alto grau de cristalinidade.

O processo de extração do óleo de mamona gera, como subproduto, uma torta rica em proteínas, que tem sido utilizada como adubo e contra fitonematóide, devido à sua toxicidade. Entretanto, as proteínas da torta de mamona são ricas em aminoácidos que permitem modificação química com aldeídos bifuncionais, como o glutaraldeído e o glioxal, o que pode ser interessante para a produção de filmes biodegradáveis com propriedades físicas adequadas ao emprego na agricultura. Assim, o objetivo geral deste trabalho foi a produção e caracterização de filmes à base de proteínas extraídas da torta de mamona e reticuladas com glioxal ou glutaraldeído e plastificados com glicerol. Especificamente, estudaram-se o efeito da concentração de proteína e do tipo de reticulante, e o efeito da concentração do reticulante sobre algumas propriedades dos filmes. Os filmes foram produzidos com uma técnica conhecida como tipo \"casting\", que consiste na desidratação de uma solução filmogênica (SF). Os filmes foram submetidos a testes para determinação da umidade, espessura, propriedades mecânicas (testes de tração e perfuração), permeabilidade ao vapor de água, solubilidade em água, cor, opacidade, brilho, além da microestrutura, por microscopia eletrônica de varredura. A concentração da proteína e o tipo de reticulante não influenciaram a umidade, espessura, microestrutura e propriedades óticas. Mas, de maneira geral, os filmes produzidos com o glioxal apresentaram melhores propriedades mecânicas e menor solubilidade em água que aqueles produzidos com glutaraldeído, sendo que a concentração de 6g de proteínas/100g de SF foi a formulação que apresentou os melhores resultados para os testes de tração e de solubilidade em água. Este resultado é muito importante para o emprego dos filmes na agricultura. Por outro lado, a concentração do glioxal não teve efeito sobre a umidade, espessura, propriedades óticas, microestrutura e nem sobre a permeabilidade ao vapor de água, influenciando apenas a solubilidade e as propriedades mecânicas. O teor de glioxal que proporcionou melhores propriedades mecânicas e baixa solubilidade em água foi de 5g/100g de proteínas. Filmes produzidos nessas melhores condições foram submetidos a análises complementares envolvendo testes de hidrofobicidade, propriedades térmicas, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, isoterma de sorção e biodegradabilidade. Finalmente, pode-se concluir que as proteínas da torta de mamona são capazes de formar uma matriz bem estruturada e que suas propriedades podem ser melhoradas com a adição de glioxal. / The extraction process of castor oil produces, as a co-product, a cake rich in proteins which has been used as a fertilizer and against plant parasitic nematode, because of its toxicity. However, the proteins of castor bean cake are rich in amino acids which allow chemical modification with bifunctional aldehydes such as glutaraldehyde and glioxal. This may be interesting for the production of biodegradable films with adequate physical properties to the use in agriculture. The objective of this work was the production and characterization of films based on proteins extracted from the castor bean cake and crosslinked with glyoxal or glutaraldehyde and plasticized with glycerol. Specifically, we studied the effect of protein concentration and type of crosslinker and the effect of the crosslinker concentration on some properties of the films. The films were produced with a technique known as \"casting\", which consists of drying a film solution (FS). The films were tested for determination of moisture content, thickness, mechanical properties (tensile and puncture tests), water vapor permeability, water solubility, color, opacity, gloss, and the microstructure by scanning electron microscopy. The protein concentration and type of crosslinking did not affect the moisture content, thickness, microstructure and optical properties. But, in general, films made with glyoxal showed improved mechanical properties and lower water solubility than those produced using glutaraldehyde. And, the concentration of 6g proteins/100 g of FS was the formulation that presented the best results for the tensile tests and water solubility. This result is very important for the use of films in agriculture. Moreover, the concentration of glyoxal had no effect on the moisture content, thickness, optical properties, or on the microstructure and permeability to water vapor, influencing only the solubility and mechanical properties. The concentration of glyoxal that provided the best mechanical properties and low water solubility of proteins was 5g/100g of gelatin. Films produced in the best conditions were subjected to further analyzes involving tests of hydrophobicity, thermal properties, spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, water vapor sorption isotherm and biodegradability. Finally, it can be concluded that the protein of castor bean cake are capable of forming a matrix structured and that their properties can be improved with the addition of glyoxal.

Estágio realizado na CeNTI - Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos, Funcionais e Inteligentes - e orientado por Joana Branquinho / Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2013

O processo de extração do óleo de mamona gera, como subproduto, uma torta rica em proteínas, que tem sido utilizada como adubo e contra fitonematóide, devido à sua toxicidade. Entretanto, as proteínas da torta de mamona são ricas em aminoácidos que permitem modificação química com aldeídos bifuncionais, como o glutaraldeído e o glioxal, o que pode ser interessante para a produção de filmes biodegradáveis com propriedades físicas adequadas ao emprego na agricultura. Assim, o objetivo geral deste trabalho foi a produção e caracterização de filmes à base de proteínas extraídas da torta de mamona e reticuladas com glioxal ou glutaraldeído e plastificados com glicerol. Especificamente, estudaram-se o efeito da concentração de proteína e do tipo de reticulante, e o efeito da concentração do reticulante sobre algumas propriedades dos filmes. Os filmes foram produzidos com uma técnica conhecida como tipo \"casting\", que consiste na desidratação de uma solução filmogênica (SF). Os filmes foram submetidos a testes para determinação da umidade, espessura, propriedades mecânicas (testes de tração e perfuração), permeabilidade ao vapor de água, solubilidade em água, cor, opacidade, brilho, além da microestrutura, por microscopia eletrônica de varredura. A concentração da proteína e o tipo de reticulante não influenciaram a umidade, espessura, microestrutura e propriedades óticas. Mas, de maneira geral, os filmes produzidos com o glioxal apresentaram melhores propriedades mecânicas e menor solubilidade em água que aqueles produzidos com glutaraldeído, sendo que a concentração de 6g de proteínas/100g de SF foi a formulação que apresentou os melhores resultados para os testes de tração e de solubilidade em água. Este resultado é muito importante para o emprego dos filmes na agricultura. Por outro lado, a concentração do glioxal não teve efeito sobre a umidade, espessura, propriedades óticas, microestrutura e nem sobre a permeabilidade ao vapor de água, influenciando apenas a solubilidade e as propriedades mecânicas. O teor de glioxal que proporcionou melhores propriedades mecânicas e baixa solubilidade em água foi de 5g/100g de proteínas. Filmes produzidos nessas melhores condições foram submetidos a análises complementares envolvendo testes de hidrofobicidade, propriedades térmicas, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, isoterma de sorção e biodegradabilidade. Finalmente, pode-se concluir que as proteínas da torta de mamona são capazes de formar uma matriz bem estruturada e que suas propriedades podem ser melhoradas com a adição de glioxal. / The extraction process of castor oil produces, as a co-product, a cake rich in proteins which has been used as a fertilizer and against plant parasitic nematode, because of its toxicity. However, the proteins of castor bean cake are rich in amino acids which allow chemical modification with bifunctional aldehydes such as glutaraldehyde and glioxal. This may be interesting for the production of biodegradable films with adequate physical properties to the use in agriculture. The objective of this work was the production and characterization of films based on proteins extracted from the castor bean cake and crosslinked with glyoxal or glutaraldehyde and plasticized with glycerol. Specifically, we studied the effect of protein concentration and type of crosslinker and the effect of the crosslinker concentration on some properties of the films. The films were produced with a technique known as \"casting\", which consists of drying a film solution (FS). The films were tested for determination of moisture content, thickness, mechanical properties (tensile and puncture tests), water vapor permeability, water solubility, color, opacity, gloss, and the microstructure by scanning electron microscopy. The protein concentration and type of crosslinking did not affect the moisture content, thickness, microstructure and optical properties. But, in general, films made with glyoxal showed improved mechanical properties and lower water solubility than those produced using glutaraldehyde. And, the concentration of 6g proteins/100 g of FS was the formulation that presented the best results for the tensile tests and water solubility. This result is very important for the use of films in agriculture. Moreover, the concentration of glyoxal had no effect on the moisture content, thickness, optical properties, or on the microstructure and permeability to water vapor, influencing only the solubility and mechanical properties. The concentration of glyoxal that provided the best mechanical properties and low water solubility of proteins was 5g/100g of gelatin. Films produced in the best conditions were subjected to further analyzes involving tests of hydrophobicity, thermal properties, spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, water vapor sorption isotherm and biodegradability. Finally, it can be concluded that the protein of castor bean cake are capable of forming a matrix structured and that their properties can be improved with the addition of glyoxal.

Cristais piezelétricos de quartzo (PQC\'s) com configuração de eletrodo separado e superfície quimicamente modificada foram utilizados para obtenção de um sensor para boro. Uma cela de detecção foi construída, de maneira que um eletrodo de aço inoxidável era mantido a uma pequena distância (0,3 mm) da superfície do PQC, da qual foi removido o eletrodo de ouro original. Foi verificado,por espectroscopia de impedância, medidas de freqüência de oscilação e simulações de espectros de impedância do circuito equivalente da cela, que as propriedades físico-químicas (condutividade, permissividade, densidade e viscosidade) das soluções influenciam de modo diferenciado as freqüências características da cela (ressonância e oscilação). Com o intuito de tomar a superfície sem eletrodo do PQC seletiva a boro, foram experimentadas várias estratégias de modificação química, as quais tinham por objetivo imobilizar polióis (manitol e N-metilglucamina) através de reações de silanização ou deposição de polímeros modificados. Os melhores resultados foram obtidos com o recobrimento do PQC com um filme fino (0,1 a 0,5 µm) de um polímero resultante da modificação da poliepicloridrina com N-metilglucamina (NG). O sensor para boro foi avaliado em um sistema de análises por injeção em fluxo (FIA), em que a solução transportadora era uma solução de etilenodiaminotetraacetato disódico (EDTA) 50 mmol/L (pH 8,5). Observou-se que o mecanismo de resposta desse sensor era predominantemente não-gravimétrico, devido a um aumento de rigidez do filme de recobrimento, causado pela complexação do boro pelos grupos NG ancorados ao polímero. Além disso, o sensor apresenta uma característica bastante interessante que é a retenção do boro, o que possibilita uma diminuição do limite de detecção (LD) em FIA, por meio do aumento do volume de amostra injetado. Para remover o boro do filme sensor, era injetada uma solução de manitol 1 mol/L. Para volumes injetados de 160 e 1000 µL de solução de borato foram alcançados LD\'s de 2 e 0,3 /-lmol/L, respectivamente. É possível detectar até 3 ng do analito presentes no volume de amostra injetado. O efeito de vários prováveis íons interferentes (Mg 2+, Ca2+, Al3+, Cr3+, Mn2+, Fé3+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+, Sn2+, Pb2+, HPO42-, SiO32-, F-, Cl-, SO42-, NO3-, CH3COO-, CO32-, VO3-, Sb(OH)6- AsO4-, AsO3-, SeO3-, SeO4- e Ge(OH) 62-)foram avaliados, porém apenas o íon germanato apresentou significativa interferência, tanto que o sensor também foi considerado adequado para a determinação dessa espécie. A adição de sulfeto à amostra eliminou completamente a interferência do germânio. A não interferência dos íons metálicos é devida à complexação dos mesmos por EDTA presente na solução transportadora. Foi constatado que a presença de polióis, em alta concentração, na amostra afeta a resposta do sensor, uma vez que esses compostos competem com o filme sensor pelo analito. Os resultados obtidos com o sensor encorajaram a construção de um equipamento automatizado de FIA, o qual foi empregado com sucesso na determinação de boro em amostras de águas minerais, sucos de uva, vinagre, vinho e amostra certificada de água de rio. / Piezoelectric quartz crystals (PQC\'s) with electrode-separated configuration and chemically modified surface were used to develop a boron sensor. A detection cell was built in such a way that a stainless-steel electrode was held at a short distance (0.3 mm) from the PQC surface, whose original gold electrode was removed. By using impedance spectroscopy, oscillation frequency measurements, and simulations of impedance spectra of the cell equivalent circuit, it was observed that the physico-chemical properties (conductivity, permissivity, density and viscosity) of the solution affect in different ways the characteristic frequencies of the cell (resonance and oscillation). In order to make the electrodeless PQC surface selective to boron, several chemical modification strategies were tested with the aim of anchoring poliols (manitol and N-metilglucamine) via silanization reactions or deposition of modified polymers. Best results were obtained with PQC coated with a thin film (0.1 to 0.5 µm) of a polymer, which was the product of the polyepichlorohydrin modification with N-methylglucamine (NG). The sensor was evaluated in a flow injection analysis system (FIA), which used a carrier solution containing disodic ethylenediaminetetraacetate (EDTA) 50 mmol/L (pH 8.5). It was observed that the mechanism of detection of this sensor is predominantly nongravimetric, owing to an increase in the stiffness of the covering film, because of the complex formation involving boron and the NG groups, which were incorporated in the polymer. Moreover, the sensor shows an interesting characteristic that is the boron retention, which allows decreasing the limit of detection (LOD) of the FIA method by increasing the injected sample volume. Boron is eluted from the sensor film with 1 mol/L manitol solution. For 160 and 1000 µL volumes of borate solution, the LOD\'s were 2 and 0.3 µmol/L, respectively. It is possible to detect down to 3 ng of boron in the injected sample volume. The effect of several ions (Mg 2+, Ca2+, Al3+, Cr3+, Mn2+, Fé3+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+, Sn2+, Pb2+, HPO42-, SiO32-, F-, Cl-, SO42-, NO3-, CH3COO-, CO32-, VO3-, Sb(OH)6-\' AsO4-, AsO3-, SeO3-, SeO4- e Ge(OH) 62-) was evaluated. Only the germanate ion showed a significant interference, thus, the sensor can also be suitable for this species. However, this interference can be eliminated by the addition of sulfide to the sample. The non-interference of the metal ions is due to the complex formation with EDTA present in the carrier solution. Polyols at high concentration in the samples affect the sensor response, because these compounds compete with the sensor film for the analyte. An automated FIA equipment was built and successfully applied for determination of boron in samples such as mineral water, grape juice, vinegar, wine, and a standard reference material (river water).