As argilas são utilizadas em grande número nas mais diversas áreas tecnológicas e uma das áreas de maior interesse em pesquisa é a sua utilização em nanocompósitos silicato/polímeros. Esses nanocompósitos são obtidos a partir da dispersão de argila, em dimensão nanométrica, em um polímero com um enorme potencial de uso em diversos mercados, devido aos efeitos sinergéticos que ocorrem em relação as suas propriedades em comparação com os polímeros puros e os compósitos. A incorporação da argila, geralmente é pela transformação da argila esmectítica sódica em organofílica e utilizando os processos de polimerização in situ, solvente comum ou através do polímero fundido. Este trabalho utiliza um novo procedimento que utiliza uma argila esmectítica sódica comercial, sem a transformação em organofílica para a incorporação em plastisol. O procedimento é feito através de dispersão mecânica da argila e a sua incorporação à formulação do plastisol, evitando que ocorra uma degradação térmica dos sais utilizados para a transformação das argilas. Também foram realizados estudos com o plastisol puro e com um nanocompósito obtido com argila organofílica comercial visando fazer uma análise comparativa de suas propriedades com argilas preparadas em laboratório. As caracterizações foram feitas por DRX e ensaios mecânicos. / Clays are most used in many different tecnology áreas and one of most area research interest is its use in nanocomposite silicate/polymers. Those nanocomposites are got from the clay disperce, in nanometric dimension, in a polymer with a large use power at many markets, due to sinergetic effects that happen linked to its properties compareing to the pure polymers and the composit. The clay.s entry, in general is by the smectite clays sodic transformation into organophilic and using the polymerization process in situ, common solvent or through melted polymer. This work uses a new procedure that uses a smectite sodic commercial clay, without the organophilic transformation entry to plastisol. The procedure is done through clay.s mechanics disperce and its entry to the plastisol.s formulation, averting that happen a termic degradation of the used salt to the clay.s transformations. Were also carried out studies with pure pastisol and with a nanocomposite got with organophilic commercial clay wanting to do a comparative analysis of its properties with laboratoties prepared clays. The characterizetions were done by DRX and mechanics studies.

Neste trabalho foi estudada a síntese de nanocompósitos de polietileno com crisotila original ou modificada. A crisotila foi tratada por três métodos distintos: Método A – aquecimento a 800 °C; Método B – lixiviação pela adição de ácido clorídrico 3 mol/L; Método C – lixiviação com ácido clorídrico 0,1 mol/L. As crisotilas foram caracterizadas por MEV-EDS, MET, DRX e DRIFTS. Após o tratamento térmico da crisotila a 800 °C, sua estrutura tornou-se totalmente disforme e aglomerada. Isto é justificado pela perda dos grupos OH de sua superfície. No método B, ocorreu à eliminação da camada de brucita pelo lixiviamento ácido, transformando a crisotila em uma sílica amorfa. No método C, observou-se uma estrutura de nanotubos similar ao da crisotila pura, indicando poucas alterações após o tratamento com ácido diluído. Os nanocompósitos sintetizados via polimerização in situ foram obtidos em todos os métodos estudados. Estas polimerizações apresentaram boas atividades catalíticas e as temperaturas de degradação dos nanocompósitos foram próximas ou superiores ao do polietileno puro. As imagens de MEV mostraram que os polímeros sintetizados ficaram mais fibrosos com a adição de crisotila. Através das micrografias de MET observou-se uma boa dispersão da nanocarga na matriz polimérica em nanocompósitos obtidos por uso de catalisador suportado. / In this work was studied the synthesis of polyethylene/chrysotile nanocomposites obtained with neat or modified chrysotile. The chrysotile was treated by three different methods: Method A - heating till 800 ° C; Method B – treated with hydrochloric acid 3 mol/L; Method C - treated with hydrochloric acid 0.1 mol/L. The treated chrysotiles were characterized by SEM-EDS, TEM, XRD and DRIFTS. The thermal treatment of the chrysotile at 800 °C, produced a shapeless and aggregated material obtained by the loss of OH groups. In method B, the brucite layer was removed by the concentrated acid, transforming chrysotile into amorphous silica. In the method C, verified a structure similar to the nanotubes of neat chrysotile, indicating little change after less concentrated acid treatment. The nanocomposites synthesized via in situ polymerization were obtained in all methods. These polymerizations showed good catalytic activities and the nanocomposites obtained higher degradation temperature than pure polyethylene. SEM images showed that the polymers became more fibrous with the addition of chrysotile. By the TEM micrographs it was observed a good dispersion of nanoparticles in the polymer matrix in nanocomposites by using supported catalyst.

Neste trabalho foi estudada a produção de polietilenos linear de baixa densidade (PELBD) a partir do etileno, sem a adição de olefinas-á como comonômeros, utilizando a combinação dos precursores catalíticos Cp2ZrCl2 e TpMsNiCl (TpMs = hidridotris(3- mesitilpirazol-1-il) ativados com metilaluminoxano (MAO). Foram variadas as condições experimentais, tais como, fração molar de níquel, pressão de etileno e temperatura de reação com o objetivo de verificar a influência desses parâmetros experimentais na atividade catalítica, nas propriedades térmicas, mecânicas e morfológicas dos copolímeros produzidos em meio homogêneo. O sistema catalítico binário mostrou-se ativo na copolimerização do etileno, com atividades dependentes da xNi, da pressão de etileno e temperatura de reação. As temperaturas de fusão variaram de 135 °C a 119 °C. Após a análise das diferentes condições experimentais utilizadas para o desenvolvimento da matriz de PELBD foi investigado as potencialidades e limitações do desenvolvimento de nanocompósitos de PELBD-nanocarga utilizando a metodologia de polimerização in situ do etileno e o sistema catalítico binário Cp2ZrCl2 e TpMsNiCl ativado por MAO na presença de nanocargas tais como dióxido de titânio, alumina, nanotubos de carbono e grafite expandido. Os resultados de polimerização mostraram que as atividades catalíticas são sensíveis a xNi variando de 11 x 103 a 28 x 103 kg de PE/molZr·h. A presença de nanopartículas no meio reacional promove uma diminuição na atividade catalítica devido a formação de espécies cataliticamente inativas originadas da interação do catalisador de polimerização com as mesmas. Por outro lado, para uma dada fração molar de níquel, não se observa um efeito particular da nanocarga sobre a atividade catalítica. Os nanocompósitos de PELBD-nanocarga apresentam temperaturas de fusão encontradas entre 124 e 126 °C e a cristalinidade variando de 47 a 53%. Os resultados de análises dinâmico-mecânico (DMA) mostram que os nanocompósitos de PELBD-NTC e PELBD-alumina CAM 9080 apresentaram um aumento significativo no módulo de armazenamento (E’) quando comparados aos copolímeros puros. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) mostram tubos isolados de nanotubos de carbono, e partículas de alumina menores do que 160 nm distribuídas na matriz de polietileno. / The present work studied the production of linear low-density polyethylene (LLDPE) from ethylene without the addition of á-olefins comonomers, using the combination of the catalyst precursors Cp2ZrCl2 and TpMsNiCl (TpMs = hidridotris(3-mesitylpyrazol-1-yl) upon activation with methylaluminoxane (MAO). Were varied experimental conditions, such as nickel loading mole fraction (xNi), ethylene pressure and reaction temperature in order to verify the influence of experimental parameters on catalytic activity, thermal properties, mechanical and morphological characteristics of the copolymers produced in homogeneous medium. The binary catalyst system showed to be active in the copolymerization of ethylene with activities dependent xNi, of ethylene pressure and reaction temperature. The melting temperatures ranged from 135 °C to 119 °C. After examining the different experimental conditions used for the development of the matrix of LLDPE was investigated the potential and limitations of the production of LLDPEnanofiller nanocomposites using the methodology of in situ polymerization of ethylene and binary catalytic system Cp2ZrCl2 and TpMsNiCl activated by MAO in the presence of nanofillers such as titanium dioxide, alumina, carbon nanotubes and graphite expanded. The polymerization results showed that the catalytic activities are sensitive to xNi varying from 11 x 103 to 28 x 103 kg of PE/molZr·h. The presence of nanoparticles in the reaction medium promotes a decrease in catalytic activity, and this fact was attributed to the formation of catalytically inactive species arising from the interaction of the catalyst polymerization with them, as well as increased difficulty of coordination of ethylene to the metal center. Moreover, there is not an effect of the particular type of nanofillers on the catalytic activity. The LLDPE-nanofillers nanocomposites exhibit melting point (Tm) between 124 and 126 °C and crystallinity ranging from 47 to 53%. Studies using dynamic mechanical analysis (DMA) show that the nanocomposites of LLDPE-NTC and LLDPE-alumina CAM 9080 showed an increase in storage modulus (E’) as compared to pure copolymers. Transmission electron microscopy micrographs show isolated tubes of carbon nanotubes and alumina particles smaller than 160 nm distributed in the matrix of PE.

Os hidróxidos duplos lamelares (HDLs) são materiais que podem ser utilizados para modificar ou incorporar características a polímeros termoplásticos ou termorrígidos. O presente trabalho tem como objetivo a síntese e caracterização de HDLs de Mg-Al intercalados com os íons glicinato, alaninato e dodecil sulfato e a sua utilização na formulação de nanocompósitos bicomponente HDL/epóxi, com diferentes teores de HDL, produzidos por casting e de compósitos tricomponente HDL/epóxi/fibra de vidro moldados por RTM. Os HDLs foram sintetizados pelo método da coprecipitação e incorporados a epóxi com o auxílio de solventes e de ultrassom. Para tal, foram avaliados os solventes acetona, clorofórmio e DMF, sendo o DMF selecionado como o melhor agente de dispersão. Os compósitos e nanocompósitos obtidos foram caracterizados quanto à dispersão dos HDL na matriz, às suas propriedades de resistência à chama (teste horizontal e vertical), à estabilidade térmica, às propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas. A incorporação dos HDLs provocou um incremento na estabilidade térmica dos compósitos e todas as amostras com esta carga apresentaram comportamento autoextinguível no teste de queima vertical, além de apresentarem uma grande diminuição na taxa de queima em comparação ao epóxi puro. A utilização dos HDL não possibilitou melhora nas propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas dos compósitos, que só foi obtida com a utilização do reforço de fibra de vidro. / Layered double hydroxides (LDHs) can be used to modify or incorporate characteristics into a variety of thermoplastic or thermoset polymers. The present work aims to synthesize and characterize Mg:Al LDHs intercalated with glycinate, alaninate and dodecyl sulfate and to use them in the formulation of bi-component LDH/epoxy nanocomposites, with distinct LDH content, obtained by casting, and tricomponent LDH/epoxy/glass fiber composites molded by RTM. The LDH was synthesized, using the coprecipitation method, and incorporated into epoxy with the aid of solvents and ultrasonication. For that, acetone, chloroform and DMF solvents were evaluated, and DMF yielded the best performance as dispersing agent. The obtained composites and nanocomposites were evaluated regarding the quality of the LDH dispersion in the matrix, their flame resistance characteristics (horizontal and vertical testing), thermal stability, mechanical and dynamic-mechanical properties. The incorporation of LDH caused an increase in thermal stability of the composites and all samples containing LDH showed self-extinguishing behavior in the vertical burning test, and a large decrease in the burning rate was found compared to neat epoxy. The use of LDH did not significantly alter the mechanical and dynamic-mechanical properties of the composites, which was only achieved by using a glass fiber reinforcement.

Revestimentos compósitos com incorporação de SiC (com tamanho médio 600nm e 30nm) à matriz metálica de Ni-P foram elaborados por eletrodeposição a partir de uma solução de sais de níquel, contendo um precursor fosforoso H3PO3, na qual as partículas foram colocadas em suspensão. A partir de medidas de viscosidade e velocidade de sedimentação foi evidenciado que o tamanho das partículas de SiC é uma característica importante que influencia na estabilidade das suspensões. Além disso, a presença de aditivos orgânicos, como SDS ou CTAHS, modifica as características das suspensões podendo ter, de acordo com o tamanho das partículas, um efeito sobre a taxa de incorporação da mesma no depósito durante o crescimento da matriz. Observou-se que acima de uma certa concentração de partículas em suspensão, a taxa de incorporação avaliada em função da fração em volume atinge um patamar, quando, no entanto, a mesma continua a aumentar se avaliada pelo número de partículas incorporadas. Para as suspensões com elevada concentração de partículas, o processo de incorporação torna-se seletivo, e as partículas de menor tamanho são preferencialmente incorporadas. Medidas de microdureza, análise térmica e ensaios eletroquímicos (voltametria cíclica e impedância eletroquímica) foram realizados com o objetivo de investigar o efeito da quantidade e do tamanho das partículas de SiC incorporadas, sobre o comportamento térmico, a microdureza, e a resistência à corrosão dos revestimentos compósitos Ni-P-SiC com teor em fósforo igual a 17 %at.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-05-13T18:45:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_rev17_FINAL.pdf: 3811008 bytes, checksum: 96e2e89b0c916c98fa95fc77862636fa (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-13T18:45:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_rev17_FINAL.pdf: 3811008 bytes, checksum: 96e2e89b0c916c98fa95fc77862636fa (MD5) Previous issue date: 2015-09-18 / Neste trabalho o óxido de zinco nanoestruturado (ZnOnano) foi incorporado em duas matrizes poliméricas: o poli(hidroxibutirato), e o poli(tereftalato de etileno), com o objetivo de avaliar o efeito desta adição nas propriedades físicas, químicas, bem como a atividade antimicrobiana para o nanocompósito PHB/ZnOnano, tendo como referência a bactéria Escherichia coli. Filmes de PHB/ZnOnano foram produzidos por casting, com parâmetros de síntese obtidos a partir de um planejamento experimental 24−1. Em seguida, foram realizadas análises de infravermelho, microscopia eletrônica, termogravimétrica e atividade antimicrobiana. Os resultados demonstraram estabilidade térmica do polímero com presença do óxido, alteração das vibrações dos grupos funcionais indicando a existência de interações entre o óxido e o polímero, obtido por análise por componentes principais (PCA), e inibição do crescimento da bactéria patogênica, especificamente no filme nanocompósito contendo 5% ZnOnano. A cinética de cristalização do nanocompósito PET/ZnOnano foi realizada utilizando DSC, em triplicata, apresentando boa reprodutividade nos resultados. A incorporação do ZnOnano promoveu aumento na temperatura e na velocidade de cristalização. O modelo Pseudo-Avrami foi aplicado e os parâmetros obtidos indicaram aumento na velocidade de cristalização (K’(t)). O modelo de Ozawa apresentou correção linear somente no PET puro, e o resultado da PCA mostra um único agrupamento, mostrando a não interação do ZnOnano com os grupos funcionais do PET. / In this work, the nanostructured zinc oxide (ZnOnano) was incorporated into two polymeric matrices: poly (hydroxybutyrate), and poly (ethylene terephthalate), with the objective of evaluating the effect of this addition on the physical and chemical properties as well as the antimicrobial activity for the nanocomposite PHB/ZnOnano, with reference to the bacterium Escherichia coli. PHB/ZnOnano films were produced by casting, with synthesis parameters obtained from an experimental design 24-1. Then infrared analyzes were performed electron microscopy, thermogravimetric and antimicrobial activity. The results demonstrated thermal stability of the polymer in the presence of the oxide modification of vibrations of functional groups indicating the existence of interactions between the oxide and the polymer obtained by principal component analysis (PCA), and inhibition of the growth of pathogenic bacteria, specifically nanocomposite film containing 5% ZnOnano. The nanocomposite of the crystallization kinetics PET/ZnOnano was performed using DSC, in triplicate, the results showed good reproducibility. The incorporation of ZnOnano promoted an increase in temperature and crystallization speed. Pseudo-Avrami model was applied and the obtained parameters indicated an increase in the crystallization rate (K'(t)). The model presented Ozawa linear correction only in pure PET, and the result of the PCA showing a single assembly, showing the ZnOnano no interaction with the functional groups of the PET.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da adição do plastificante trietilcitrato (TEC) nas propriedades térmicas e mecânicas de nanocompósitos poliméricos biodegradáveis à base de poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV). Os nanocompósitos foram obtidos utilizando diferentes filossilicatos – montmorilonita não modificada (MMT), montmorilonita modificada organicamente (OMMT) e haloisita (HNT) – na proporção de 3% em massa, e TEC na proporção de 10% em massa, por meio de processamento no estado fundido. Ensaios de extração com solvente e exsudação, juntamente com microscopia eletrônica de varredura (MEV), sugeriram boa compatibilidade entre o TEC e o PHBV. Com relação à morfologia, micrografias de MEV mostraram alguns aglomerados em sistemas contendo MMT, o que foi confirmado pelo mapeamento realizado por espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS). Para os demais sistemas, os resultados de MEV/EDS e de difração de raios X (XRD) sugeriram uma distribuição homogênea das nanopartículas pela matriz do PHBV, principalmente na presença do TEC. Os resultados de XRD também indicaram que a adição de nanopartículas e plastificante não causaram alterações na estrutura cristalina do PHBV. As curvas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) mostraram que a temperatura de fusão diminuiu para todas as amostras, em comparação ao PHBV puro. A temperatura de cristalização aumentou para os nanocompósitos não plastificados e para o sistema PHBV/TEC/HNT, comportamento atribuído ao efeito nucleante das argilas. Além disso, os nanocompósitos em geral apresentaram-se mais cristalinos que o PHBV puro. Os ensaios da análise térmica dinâmico-mecânica (DMA) confirmaram o efeito de plastificação por meio da redução na temperatura de transição vítrea (Tg) de todas as amostras com TEC. Observou-se um aumento geral da resistência ao impacto, porém, este foi dependente do grau de dispersão das nanopartículas na matriz. O conjunto de resultados revelou o potencial da HNT quando comparada à MMT. De maneira geral, os nanocompósitos de PHBV plastificados apresentaram melhores características de processamento e desempenho mecânico, o que torna a adição de plastificantes uma alternativa para viabilizar a utilização deste polímero em diversas aplicações industriais. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / The aim of this work was to evaluate the influence of the addition of a plasticizer – triethyl citrate (TEC) – on the thermal and mechanical properties of biodegradable polymer nanocomposites based on poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) (PHBV). The nanocomposites were obtained using 3 wt% of different phyllosilicates – unmodified montmorillonite (MMT), organically modified montmorillonite (OMMT), and halloysite (HNT) – and 10 wt% of TEC by melt mixing. The exudation and solvent extraction tests, together with scanning electron microscopy (SEM), suggested a good compatibility between TEC and PHBV. The morphological analysis by SEM identified some agglomerated structures in the systems containing MMT. This result was confirmed by X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS). For the other samples, the results of SEM/EDS and X-ray diffraction (XRD) suggested a homogeneous distribution of nanoparticles within the PHBV matrix, mainly in the presence of TEC. XRD results also indicated that the addition of nanoparticles and plasticizer did not change the crystalline structure of PHBV. The differential scanning calorimetry (DSC) indicated a reduction in the melting temperature of the samples compared to the neat PHBV. The crystallization temperature increased for the nanocomposites without TEC and for the PHBV/TEC/HNT system. This can be attributed to the nucleating effect of the clays. Moreover, the nanocomposites were more crystalline than the neat PHBV. Dynamic mechanical analysis (DMA) results confirmed the plasticizing effect by the reduction of the glass transition temperature (Tg) of all samples containing TEC. It was observed a general increase in the impact strength. However, this was dependent on the degree of dispersion of nanoparticles in the polymer matrix. The set of results revealed the potential of HNT when compared to MMT. In general, the plasticized nanocomposites exhibited better processing characteristics and mechanical performance, which makes the plasticizing an alternative to facilitate the use of this polymer in various industrial applications.

A busca por materiais provenientes de matérias-primas renováveis e de baixo impacto ambiental é um dos campos que mais atrai pesquisadores na área da engenharia. A necessidade de substituir materiais oriundos de fontes não sustentáveis, tais como o petróleo, é o principal fator que motiva os estudos nessa área. Um dos materiais mais promissores nesse campo é a celulose, biomassa mais abundante no planeta. A celulose pode ser obtida de fontes naturais, mas também é descartada pelas indústrias moveleira e papeleira. É necessário dar um destino a esse resíduo, e a sua transformação em nanocelulose é uma das alternativas. A aplicação da nanocelulose em compósitos é muito visada, pois estes materiais podem oferecer uma série de vantagens: boas propriedades óticas e mecânicas, estabilidade dimensional e reciclabilidade. Assim, o presente estudo tem como objetivo obter celulose nanofibrilada (CNF) a partir de resíduos de celulose não branqueada de Pinus sp. (CNF-P) e de celulose branqueada de Eucalyptus sp. (CNF-E), e avaliar as propriedades físicas, térmicas e dinâmico-mecânicas dos compósitos CNF/resina poliéster. Os resíduos de celulose foram moídos em moinho Masuko MKCA 6-2 (3% m/v). Foi feita troca de solvente para álcool 96 °GL, e a suspensão foi seca em extrator supercrítico. As CNFs obtidas foram dispersas em resina poliéster utilizando agitação mecânica nas concentrações de 0,5%, 1% e 2%. Os compósitos foram preparados por casting de resina. Foi avaliada a composição química da polpa de celulose, e foi realizada caracterização da celulose de origem e das CNFs obtidas através de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, análise termogravimétrica, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura. Os compósitos foram avaliados quanto às suas propriedades físicas, dinâmico-mecânicas e termomecânicas . Foram obtidas nanofibras de celulose com diâmetro médio de 70-90 nm e densidade aproximada de 0,3 g/cm³. A celulose de Pinus sp. e a celulose de Eucalyptus sp. tiveram percentual de α-celulose de 72,7% e 92,6%, respectivamente. A composição química das CNFs não foi alterada durante os processos de micronização e de secagem supercrítica. A cristalinidade das CNFs obtidas diminui após a moagem. A densidade dos compósitos não foi alterada. O compósito CNF-E-1% teve menor absorção de água, próxima aos valores da resina pura. O módulo de armazenamento dos compósitos foi mais elevado para o compósito CNF-E-2%. Na análise do módulo de perda, todos os compósitos dissiparam mais energia em relação à resina pura, evidenciando boa interação na interface fibra/matriz. A temperatura de transição vítrea não foi alterada significativamente. A energia de ativação na transição-alfa aumentou no compósito CNF-E-1%, indicando melhor interação na interface. O menor coeficiente de expansão térmica foi encontrado para o compósito CNF-E-1%, cujo valor foi 60% menor do que o da resina pura na temperatura de 130 °C. De modo geral, as fibras branqueadas de Eucalyptus sp. mostraram ser uma alternativa melhor e mais eficiente para obtenção de CNFs, possibilitando a obtenção de compósitos com melhores propriedades dinâmico e termomecânicas. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS. / The search for low-impact, renewable materials is a recent research topic. The need to substitute materials from non-renewable sources is one of the main motivations for such studies in this area. In this context, one of the most promising materials is cellulose, the most abundant biomass on Earth. Cellulose can be obtained from many natural sources, but it is also largely discarded by the paper and wood industry. As such, it is necessary to give these residues a proper destination, and the processing of cellulose waste into nanocellulose is one of the alternatives. The application of nanocellulose in composites is greatly studied, as these materials have many advantages, such as good optical and mechanical properties, weight reduction and recyclability. The present study aims to enable low-cost production of cellulose nanofibers (CNF) from Pinus sp. (CNF-P) and Eucalyptus sp. (CNF-E) cellulose waste, and to evaluate the physical, thermal and dynamic-mechanical properties of polyester resin/nanocellulose composites. Cellulose waste was ground in water (3% wt per volume) in a Masuko MKCA 6-2 grinder at 2,500 rpm until gel was formed. Solvent exchange steps to ethanol 96 °GL were performed, and the gel suspension was dried in a supercritical dryer, using carbon dioxide as supercritical fluid. The obtained nanofibers were dispersed in polyester resin in concentrations of 0.5, 1 and 2 wt%. The samples were prepared by resin casting into rubber silicone molds, and cured in situ at 25 °C for 24 h. Two post-curing steps were performed: 6 h at 80 °C and 2 h at 120 °C. The CNFs were evaluated on their chemical composition and density. Thermogravimetric analysis (TGA), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and and field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) were also performed. Composite samples were evaluated on their density and water absorption. The dynamic mechanical analysis (DMTA) of the composites was performed at different frequencies. Thermal mechanical analysis was used to evaluate the coefficient of thermal expansion of the composites. Low-density (aproximately 0.3 g/cm³) CNFs with a mean diameter of 70-90 nm were succesfully obtained. The chemical composition of the cellulose waste revealed that both have a high initial cellulose content of 72.7 % for unbleached Pinus sp. and 92.6% for bleached Eucalyptus sp. The overall chemical composition of the original cellulose and the obtained CNFs evaluated by FTIR was not changed. CNFs were less thermally stable than the cellulose waste. The crystallinity index of CNFs reduced after grinding. Density of the composites was not altered. Water absorption tests revealed that the CNF-E-1% composite had the lowest values, close to that of the neat resin. The storage modulus obtained by DMTA was the highest for CNF-E-2%. Loss modulus was higher for all composites in comparison with the neat resin, evidencing interactions in the fiber/matrix interface. Glass transition temperature was not significantly altered. The activation energy of the alpha transition was the highest for CNF-E-1%, which may denote better interaction at the fiber/matrix interface. The lowest thermal expansion values were found for CNF-E composites, and the CNF-E-1% composite had a CTE 60% lower than neat resin at 130 °C. Overall, bleached Eucalyptus sp. was found to be a more efficient source of CNFs in this study, yielding the best dynamic mechanical and thermal properties.

A presente dissertação tem por objetivo apresentar um estudo quanto à influência da adição de nanocargas nas proprie!dades térmicas, morfológicas, físicas e anticorrosivas de tintas em pó base resina epóxi. Nanocompósitos poliméricos aplicados a tinta em pó com teores de 2 e 4 % de montmorilonita organofílica (OMMT) (p/p) foram obtidos no estado ·fundido em extrusora dupla-rosca co-rotante, em diferentes velocidades de processamento. As tintas em pó foram aplicadas em substratos de aço-carbono por pulverização eletrostática. Os resu ltados obtidos demonstram que os parâmetros utilizados para a cura em estufa (200 °C por 1 O minutos) das tintas foram satisfatórios, não sendo observados picos exotérmicos nos termogramas de calorimetria exploratória diferencial (DSC). As análises térmicas demonstraram que a incorporação de OMMT resultou no aumento da temperatura de máxima degradação para as amostras antes da cura, e apresentou pouca influência nos revestimentos após a cura, apresentando ainda redução da reatividade (b.Hreação) das tintas em pó base epóxi com o aumento da velocidade de processamento, de 200 para 400 rpm. As análises morfológicas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) indicaram a presença de estruturas com predominância esfoliada para os nanocompósitos, com boa dispersão da OMMT na matriz epóxi. A incorporação dos teores de 2 % (p/p) de OMMT, para ambas as velocidades de! processamento, resultou em revestimentos com melhores propriedades de resistência ao impacto, resistência a flexibil idade e de brilho. Os revestimentos obtidos com teores de 4 % de OMMT (p/p) apresentarem melhor desempenho quanto às propri1edades térmicas e resistência a corrosão, conforme análises de TGA e de exposição à névoa salina, respectivamente. As medidas de migração subcutânea realizadas após o ensaio de exposição à névoa salina indicaram revestimentos com melhores propriedades de barreira para as amostras com OMMT, corroborado pelos resultados de espectroscopia de impedância eletroquímica (ElE). / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq / The objective of this dissertation is to present a study of the influence of the addition of nanoclays on thermal, morphological, physical and anticorrosive properties of powder coatings epoxy resin based. Polymeric nanocomposites applied of powder coatings with leveis of 2 and 4 % of orgianophilic montmorillonite (OMMT) (w/w) were obtained in the melt state in extruder twin-screw co-rotation at different processing speeds. The powder coatings were applied to carbon steel substrates by electrostatic spraying. The results show that the parameters used for curing (200 °C for 10 minutes) the coatings were satisfactory, exothermic peaks were not observed in thermograms of differential scanning calorimetry (DSC). Thermal analysis showed that the incorporation of OMMT resulted in increasing the temperature of degradation maximum for the samples before curinn, and little influence in coatings after curing, also reduces the reactivity (~H reaction) of powder coatings based epoxy with increasing processing speed (400 rpm). The morphological analysis of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) indicated the presence of predominantly exfoliated structures for the nanocomposites, with good dispersion of OMMT in the epoxy matrix. The incorporation of th~e leveis of 2 % of OMMT (w/w), for both processing speed, resulted in coatings with improved impact strength, endurance, flexibility and gloss. The coatings obtained with leveis of 4 % of OMMT (w/w) having better performance on the thermal proiPerties and corrosion resistance, as thermal analysis and exposure to salt spray, respectively. Measures of subcutaneous migration made after salt spray teslting indicated coatings with better barrier properties for samples with OMMT, with was corroborated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) results.

Orientador: Inez Valeria Pagotto Yoshida / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T17:10:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kaneko_ManuelaLimaQueirozdeAndrade_D.pdf: 13306082 bytes, checksum: 41561d4cea7b176be2c3dd7f2fa2f1d9 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho foram preparados compósitos de silicona reforçados com argila montmorillonita natural (MT) e orgânica (MT-O). Os compósitos foram obtidos por adição direta das argilas (MT ou MT-O) em goma de silicona de altíssima massa molar (~10 g/mol), que foi reticulada para formar borracha, ou por adição de ¿masterbatches¿ argila/fluido de silicona na matriz de silicona. Previamente à preparação dos ¿masterbatches¿ avaliou-se o efeito de 3 fluidos de silicona: poli(dimetilsiloxano) de terminais ¿Si(CH3)2OH, PDMS-OH, poli(dimetilsiloxano-co-3-óxido de etilenopropilmetilsiloxano), PDMS-POE e poli(dimetilsiloxano-co-metilaminoetilaminopropilsiloxano, PDMS-NH2), na modificação das argilas, selecionando-se aquele que promoveu um maior efeito na expansão das lamelas para a obtenção dos ¿masterbatches¿. Para isto foram preparadas dispersões argila/fluido estudando-se as características morfológicas dessas dispersões por espalhamento de raios X em baixo e alto ângulo utilizando detector bidimensional (SAXS/WAXS-2D). As análises de SAXS/WAXS-2D mostraram que os fluidos PDMS-POE e PDMS-NH2 apresentaram forte tendência de expansão das lamelas das argilas, diferente do PDMS-OH. O fluido PDMS-POE se mostrou mais adequado para a preparação dos compósitos e foi então selecionado para a preparação dos ¿masterbatches¿. Os compósitos preparados via ¿masterbatch¿ ou por adição direta da argila foram caracterizados por medidas de intumescimento em tolueno, difração de raios X, espalhamento de raios X em baixo e alto ângulo, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e ensaios mecânicos sob tração. Os compósitos preparados com os ¿masterbatches¿ apresentaram maior intumescimento em tolueno do que os preparados por adição direta das argilas, indicando que a presença do PDMS-POE aumenta a quantidade de solvente admitida no material. Os ensaios mecânicos mostraram que o compósito preparado com o ¿masterbatch¿ da argila orgânica, PDMS/MB2:5, carregado com apenas 5 phr da MT-O, apresentou praticamente a mesma resistência à tração do que o compósito de PDMS carregado com 30 phr da MT-O, obtido por adição direta da argila no polímero. Além disto, o PDMS/MB2:5 apresentou um aumento de 126% no alongamento na ruptura em relação ao PDMS/MT-O:30. O desempenho mecânico do PDMS/MB2:5 foi atribuído à dispersão nanométrica da argila na matriz de silicona. Por outro lado, no compósito preparado com o ¿masterbatch¿ da MT, PDMS/MB1:5, a argila não se dispersou adequadamente e as propriedades mecânicas obtidas (particularmente, resistência à tração e alongamento na ruptura) não foram satisfatórias. Essa diferença de comportamento foi atribuída aos diferentes arranjos do PDMS-POE entre as lamelas das argilas MT e MT-O. No ¿masterbatch¿ com a MT-O, a parte apolar do PDMS-POE deve se localizar, preferencialmente, no interior das lamelas da argila, resultando em uma dispersão mais eficiente da MT-O, devido à ação lubrificante do fluido do silicona entre as lamelas da argila. A inversão desse arranjo no ¿masterbatch¿ com a MT resulta em uma pobre dispersão da argila no PDMS/MB1:5 / Abstract: In this study, silicone composites were prepared with natural (MT) or organomodified (MT-O) montmorillonite clays. The composites were obtained by direct addition of the clays (MT or MT-O) to a high molar mass poly(dimethylsiloxane)-gum (~10 g/mol), which was than crosslinked to form rubber, or by addition of clay/silicone fluid masterbatches into the silicone matrix. Previously to the preparation of the masterbatches, the effect of 3 silicone fluids: (poly(dimethylsiloxane) with ¿Si(CH3)2OH end groups, PDMS-OH, poly(dimethylsiloxane-co-3-ethylenepropylmethylsiloxane oxide), PDMS-PEO, and a poly(dimethylsiloxane-co-aminoethylaminopropylmethylsiloxane), PDMS-NH2) into the clays was studied. The most appropriate silicone fluid, which promoted the greatest effect in the separation of the clay layers, was selected in order to prepare the masterbatches. For this purpose, clay/fluid dispersions were prepared and the morphological characteristics of these dispersions were studied by small angle/wide angle X-ray scattering using a two-dimensional imaging plate detector (SAXS/WAXS-2D). The SAXS/WAXS-2D analisis indicated that the PDMS-POE and the PDMS-NH2 showed greater tendencies to swell the galleries of the clays than the PDMS-OH fluid. The PDMS-PEO was the most appropriate fluid and it was selected to prepare the masterbatches. The composites prepared via masterbatch or by direct clay addition were characterized by swelling measurements in toluene, X-ray diffraction, small angle/wide angle X-ray scattering, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and tensile tests. The composites prepared via masterbatch showed higher toluene swelling than the composites prepared by direct addition, indicating that the presence of the PDMS-POE enchances the solvent amount into the material. The tensile tests showed that the composite with the MT-O masterbatch, PDMS/MB2:5, filled only with 5 phr of O-MT, improved the tensile strength as much as that one obtained with the composite filled with 30 phr of O-MT clay, PDMS/MTO: 30, prepared by direct clay addition. Moreover, the elongation at break was improved at least 126% in comparison to that of the PDMS/MT-O:30. The mechanical performance of PDMS/MB2:5 was attributed to the nanometric dispersion of the clay layers into the silicone matrix. On the other hand, the clay did not disperse well in the composite prepared with the MT masterbatch, PDMS/MB1:5, and the mechanical properties of the this composite (especially, tensile strenght and elongation at break) were not satisfactory.The difference in these behaviours was atribuited to the PDMS-POE arrange between the MT and MT-O clay layers. In the MT-O masterbatch, the PDMS-POE apolar chains should be mainly located inside the clay layers, resulting in an efficient clay dispersion, due to the lubricating effect of the silicone fluid between the layers. The inversion of this arrange in the MT masterbatch results in a poor dispersion of the clay into PDMS/MB1:5 / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências