Foi preparado o nanocompósito de borracha natural/argila chocolate B modificada por sodificação via seca com variação no processo, utilizando silicato de sódio ao invés de carbonato de sódio e tratada com sal quaternário de amônio, cloreto hexadecil trimetil amônio. A argila no seu estado natural, após sodificação e após quaternização foi caracterizada pelas técnicas de microscopia estereoscópica, análise térmica, infravermelho, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Outras cargas orgânicas foram adicionadas, como celulose e piaçava e comparadas com cargas tradicionais, como o negro de fumo. As placas obtidas, após vulcanização, tiveram medidas as suas propriedades mecânicas e foram analisadas por DRX e MEV. Os nanocompósitos obtidos mostraram melhoria nas suas propriedades mecânicas em comparação com as placas sem a adição de argila. / The natural rubber/clay chocolate B nanocomposite modified by dry sodification process with variation processing was prepared using sodium silicate instead of sodium carbonate and treated with quaternary ammonium salt, hexadecyl trimethyl ammonium chloride. The clay in its natural state after sodification and after quaternization was characterized by the techniques of stereoscopic microscopy, thermal analysis, infrared, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Other organic fillers were added, such as cellulose and piaçava, and compared with traditional fillers such as carbon black. The plates obtained after vulcanization had their mechanical properties measured and were analyzed by XRD and SEM. The obtained nanocomposites showed improvement in their mechanical properties in comparison with the plates without the addition of clay.

Orientador: Michelle Leali Costa / Coorientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientador: Bruno Ribeiro / Banca: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Antonio Carlos Ancelotti Junior / Resumo: Os avanços tecnológicos na área dos compósitos poliméricos criaram novas oportunidades para estruturas de alto desempenho e com baixo peso, favorecendo o desenvolvimento de sistemas estratégicos em diversos setores, principalmente o aeronáutico. Dentro deste contexto os compósitos poliméricos nanoestruturados encontram-se em uma posição vantajosa em relação a outros materiais, pois seus constituintes podem agregar melhorias nos desempenhos mecânico, térmico e elétrico. Neste trabalho, compósitos nanoestruturados de poli(éter-imida) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (PEI/MWCNT) foram obtidos a partir da técnica de mistura em solução. Posteriormente, foi realizada a consolidação do compósito nanoestruturado reforçado com fibra de carbono (PEI/MWCNT/FC) via moldagem por compressão a quente. A partir das análises térmicas de termogravimetria (TGA) e dinâmico-mecânica (DMA) realizadas no compósito PEI/MWCNT, verificou-se uma melhoria na resistência térmica e nas propriedades viscoelásticas do material. Além disso, as melhorias nas propriedades físicas ocasionadas pela adição de MWCNT a matriz polimérica, influenciaram positivamente na qualidade de processamento dos laminados. Após os ensaios de ILSS e CST observou-se que a adição do nanoreforço gerou um incremento de 16% e 58%, respectivamente, sugerindo uma melhoria na adesão interfacial do compósito. O comportamento em tração não sofreu influência significativa a partir da adição de MWCNT, levando apenas uma melhoria d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Technological advances in polymer composites area have been created new opportunities for high-performance and lightweight structures, promoting the development of strategic systems in several sectors of industry, especially on the aerospace field. In this context, the nanostructured polymer composites are in an advantageous position compared to other materials, since its constituents may add improvements in mechanical, thermal and electrical performance. In this work, PEI/MWCNT nanostructured composites were obtained from solution mixing technique. Subsequently, the consolidation of the composite reinforced with carbon fiber, was performed by hot compression molding. TGA and DMA analyzes performed on PEI/MWCNT composite film revealed that there was an improvement in the thermal resistance and the viscoelastic properties of the material. In addition, the enhancement in physical properties due to the incorporation of MWCNT in polymer matrix had a positive role in the quality of the laminates. After ILSS and CST tests, it was observed that the addition of the nanofiller led to an increment of 16% and 58%, respectively, suggesting an improvement in the interfacial adhesion of the composite. The tensile behavior did not present a significant influence from the addition of MWCNT, leading to only a 5% improvement in tensile strength and 2% in the modulus of elasticity of the material. The addition of MWCNT did not significantly influence the fatigue strength of the laminates when a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Nesta tese são apresentados os resultados de síntese e caracterização dos nanocompósitos de poli(anilina) (PANI) e de poli(benzidina)(PBZ) com argilas. Através do emprego de diferentes técnicas espectroscópicas e de microscopia eletrônica foi possível confirmar a intercalação dos monômeros e sua polimerização. Quando a polimerização foi feita a partir do monômero intercalado na argila (polimerização in situ) são obtidos nanocompósitos no qual a maior parte das cadeias poliméricas está intercalada. Entretanto, quando a polimerização é feita sem a prévia intercalação do monômero (polimerização ex situ), ocorre a formação dos polímeros na superfície externa da argila. Usando a espectroscopia Raman ressonante e de Absorção de raios-X na borda K do nitrogênio (N K XANES) foi possível elucidar a estrutura dos segmentos cromofóricos da PANI e da PBZ intercaladas, e pela primeira vez foi mostrado a presença de um segmento cromofórico na PANI intercalada, não presente na PANI livre, que possui em sua estrutura ligações azo e anéis cíclicos do tipo fenazina. A síntese da PANI intercalada em diferentes argilas e em diferentes condições de síntese permitiu verificar a influência destes fatores na formação desses novos segmentos. / The present work shows the synthesis and characterization of the nanocomposites of poly(aniline) (PANI) and poly(benzidine) (PBZ) formed inside the montmorillonite (MMT)clay galleries. Through the use of a large number of spectroscopic and microscopic techniques was possible to confirm the monomer intercalation and polymerization between the clay layers. When the synthesis is carried out after previous monomer intercalation (in situ route) the formation of polymer occurs mainly between the clay layers. On the other hand, the formation of polymer in external clay surface (ex situ route) occurs when the polymerization is carried out without previous monomer intercalation. Using resonance Raman spectroscopy and X-ray near nitrogen K-edge absorption (N K XANES) was possible to elucidate the structure of chromophoric segments in intercalated PANI and PBZ. For the first time, we show the presence of a new chromophoric segment, having phenazinic and azo groups, in the PANI intercalated by in situ route, indicating that the confinement of monomer is one of the factors leading to the formation of these new segments. The synthesis of intercalated PANI in different clays and experimental reaction conditions show that these factors, not only the confinement, have played an important role in formation of the new chromophoric segments in the structure of intercalated PANI.

Nesta Tese foram preparados, em solução, filmes híbridos de argila e poliestireno provenientes de copos descartáveis comercializados no mercado brasileiro, com acetato de etila e glicerol. Posteriormente, foi adicionado o Hemi-hidrato de sulfato de cálcio como carga de reforço. Tanto a argila quanto o glicerol, assim como o hemihidrato de sulfato de cálcio, foram utilizados nos percentuais relativos à massa do poliestireno fragmentado correspondendo a 1%,2%, 3%,4%, 5% e 7%. Dos filmes, nos percentuais 3, 4, 5 e 7, exclui-se o percentual de 4% e os demais foram fragmentados e submetidos a extrusão, com resfriamento natural, à seco, produzindo-se grãos com os quais foi avaliado o índice de fluidez e injetados para a moldagem de corpos de prova rígidos. O desempenho dos corpos rígidos, foi comparado com os resultados do HIPS 484, e o GPPS comercializados no mercado brasileiro. Os filmes foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), além dos testes de resistência à tração, fluorescência de raios X, EDS e FTIR. Amostra do filme, ultrafino, obtido a partir da solução com o percentual de 5% foi observada ao microscópio ótico e no microscópio eletrônico de transmissão, assim como amostras de corpos rígidos microtomizadas. Nos corpos rígidos, além das análises instrumentais citadas, foram avaliadas a resistência à flexão, modulo de flexão, resistência à tração, alongamento e resistência ao impacto Izod. O desempenho sob chama foi avaliado em amostras de filme e também do corpo rígido. Resultados do DRX, e da MET foram coerentes com a bibliografia para nanocompósitos argila-polímero e, associado às respostas dos demais ensaios, indicaram um material de boa qualidade morfológica e boas propriedades mecânicas comparadas ao HIPS 484 e ao GPPS. Sob a chama o material produzido apresentou maior resistência à queima avaliado pela quantidade aparente de material residual para um mesmo tempo sob fogo. Constatou-se, também, uma boa dispersão das cargas na matriz polimérica, assim como uma adequada interação entre os elementos orgânicos e inorgânicos do material, a delaminação parcial da argila e quebra da estrutura do hemi-hidrato. Isto resultou em um bom desempenho mecânico e térmico do compósito que pode ser atribuído, tanto a uma forte influência dos íons metálicos presentes nas cargas inorgânicas, quanto às adições presentes na formulação dos copos descartáveis. / In this work were prepared in solution, hybrid films of montmorillonite clay and polystyrene from disposable cups sold in the Brazilian market, with ethyl acetate and glycerol. Subsequently, the calcium sulphate hemihydrate was added as reinforcing filler. Both clay and glycerol, as well as calcium sulfate hemihydrate were used in percentage relative to the mass of the fragmented polystyrene corresponding to 1%, 2% and 3% and 3%, 4%, 5% and 7%. Of the specimens, the percentage 3, 4, 5 and 7, excluding the percentage of 4% and the rest were fragmented and subjected to extrusion, with natural cooling to dry, producing grains with which the flow rate was evaluated and injected to the molding of rigid specimens. The performance of rigid bodies were compared with HIPS 484 results and GPPS sold in the Brazilian market. The films were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), in addition to tensile strength tests, xray fluorescence, EDS and FTIR. Film sample, ultrathin, obtained from the solution to the percentage of 5% was observed in optical microscope and transmission electron microscope, as well as samples of rigid bodies after the microtome. In rigid bodies, in addition to instrumental analyzes described above were evaluated flexural strength, flexural modulus, tensile strength, elongation and Izod impact strength. The performance under fire was evaluated in film and the rigid body samples. Results of XRD and TEM were consistent with the literature for clay nanocomposites and polymer-associated responses of other tests indicated a morphological good quality material and good mechanical properties compared to 484 HIPS and GPPS. Under the flame, the material produced showed higher resistance to burning evaluated by the apparent amount of residual material for an equal time under fire. It was found, also good dispersion of the fillers in the polymer matrix, and an appropriate interaction between the organic material and inorganic elements, delamination of the clay and breaking the hemihydrate structure. It Results in a good mechanical and thermal performance of the composite that can be attributed, both, to a strong influence of metal ions present in the inorganic fillers as additions in the formulation of disposable cups.

Orientador: Lauro Tatsuo Kubota / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:18:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_CeciliadeCarvalhoCastroe_M.pdf: 2199742 bytes, checksum: e0c39714ed0a9045beffe47b579b8438 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sensor amperométrico para detecção eletrocatalítica de cisteína, através da construção de uma plataforma funcional para a complexação de íons cobre. O material base desta plataforma foi um nanocompósito obtido por meio da modificação de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) com poli(4-vinilpiridina) PVP, através uma reação de polimerização in situ. Foi realizada uma otimização multivariada, empregando um planejamento composto central de face centrada, para a modificação da superfície do eletrodo de carbono vítreo (ECV), sendo a condição ótima obtida quando se utiliza concentração da dispersão de nanocompósito de MWCNTs-PVP de 6,00 mg L, concentração da solução CuCl2 de 50 mmol L e tempo de complexação dos íons cobre de aproximadamente 83 minutos. A plataforma foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), espectroscopia de impedância de eletroquímica (EIE), cronoamperometria e voltametria cíclica. Os valores da constante heterogênea de transferência de elétrons (ks) e da constante cinética da reação entre os íons Cu- cisteína (kobs) foram 5,78 s e 6,96 x 10 L mol s respectivamente. A curva analítica apresentou uma faixa linear de 5 a 60 mmol L para a detecção de cisteína. Já os limites de detecção e quantificação foram 1,50 e 5,00 mmol L, respectivamente. Além disso, o ECV/MWCNTs-PVP/Cu apresentou um tempo de resposta extremamente baixo, 0,10 s e quando aplicado para determinação de cisteína em amostras de suplemento alimentar apresentou resultados estatisticamente iguais em um nível de confiança de 95% com os resultados obtidos pelo método oficial / Abstract: This work describes the fabrication of an amperometric sensor for electrocatalytical detection of cysteine. The developed sensor is based on a functional platform for complexing copper ions on multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) modified with poly-4-vinylpyridine through an in situ reaction of polymerization. A multivariate analysis using a central composite design to investigate the surface modification of glassy carbon electrode (GCE) was employed to optimize the experimental variables. The established optimal conditions for the concentration of MWCNTs-PVP dispersed nanocomposite were, 6,00 mg L, 50 mmol L of concentration CuCl2 and around 83 min. for complexation of copper ions. The platform was characterized performing scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive x-ray (EDX), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), chronoamperometry and cyclic voltammetry analyses. The obtained values for the kinetic constants for heterogeneous electron transfer rate (ks) and for chemical reaction (kobs) between Cu and cysteine were 5.78 s and 6.96 L mol s, respectively. The analytical curve showed a linear range for detecting cysteine in concentrations from 5 to 60 mmol L. The detection and quantification limits obtained were 1.50 and 5.00 mmol L, respectively. Moreover, the response time of the ECV/MWCNTs-PVP/Cu sensor was 0.1 s. The application of the sensor to detect cysteine in nutritional supplement showed results statistically equal (0.95 confidence level) to those obtained with official methods / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

Orientador: Maria Isabel Felisberti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-09-27T12:44:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Contar_LiviaBarbosa_M.pdf: 1831028 bytes, checksum: 9dc6aca0cd0794c653af2498ac17227d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A incorporação de cargas em matrizes poliméricas, visando o desenvolvimento de compósitos e nanocompósitos poliméricos, tem sido foco de intensos estudos e apresentado interesse crescente na área industrial nos últimos anos em função do acréscimo conferido às suas propriedades mecânicas, térmicas e elétricas, dependendo da natureza da carga, e também devido à simplicidade, rapidez e baixo custo na obtenção destes materiais. A associação de cargas de diferentes naturezas em uma mesma matriz polimérica, além de conferir múltiplas funcionalidades ao material, pode contribuir com propriedades sinérgicas, antagônicas ou meramente aditivas. Neste trabalho, foram preparados em diferentes concentrações, compósitos binários de poliamida 6 (PA 6) com argila organicamente modificada, Cloisite® 30 B (C30B) e PA 6 com grafite puro, bem como compósitos ternários de PA 6, argila C30B e grafite, através da mistura mecânica no estado fundido, utilizando extrusora de duas roscas cônicas co-rotacionais, com o objetivo de desenvolver materiais com elevado desempenho mecânico e térmico. Corpos de prova moldados por injeção foram submetidos a ensaios para determinação de suas propriedades mecânicas (ensaios de tração e de resistência ao impacto), térmicas (DMA, TGA e DSC), morfológicas (SEM e TEM) e estruturais (XRD). Tanto os nanocompósitos de PA 6 e argila C30B, quanto os compósitos de PA 6 e grafite, apresentaram maior resistência à tração do que a PA 6 pura, assim como ocorreu com os compósitos ternários. Porém, nestes últimos, foram observados os maiores ganhos na rigidez do material, devido ao efeito co-reforçante de ambas as cargas e suas prováveis interações mútuas que favorecem a dispersão na matriz. As análises morfológicas das misturas binárias e ternárias revelaram a formação de estruturas esfoliadas e de agregados, no caso da argila, enquanto que no caso da grafite apenas se observou partículas correspondentes a agregados de multilaminas de grafeno, mesmo nos sistemas ternários. Apesar disso, contatou-se que a presença da grafite nos nanocompósitos ternários proporciona um aumento da extensão de delaminação da argila. A grafite atua como agente nucleante para a cristalização da poliamida, sem alterar a forma cristalina, no caso a forma 'alfa'. Enquanto que a argila induz a formação da fase 'gama'. / Abstract: The incorporation of fillers in polymeric matrices in order to develop polymer composites and nanocomposites has been highlighted in many works and has showed increasing interest in industrial area in the last years because of enhaced mechanical, thermal and electrical properties, depending on the filler nature, and also because of simplicity, velocity and low costs in the preparation of these materials. The association of different fillers in the same polymeric matrix, beyond multiple functionalities attributed to the material, can also contribute to synergistic, antagonistic or additive properties. In this work, binary composites of polyamide 6 (PA 6) with organic modified clay, Cloisite® 30 B (C30B), and PA 6 with pristine graphite, were prepared in different concentrations as well as ternary composites of PA 6, clay and graphite, through mechanical mixture in the molten state, using a conical co-rotational twin-screw extruder, in order to develop materials with enhaced mechanical and thermal properties. The materials were injection molded to investigate their mechanical (Tensile properties, Izod Impact resistance), thermal (DMA, TGA and DSC), morphological (SEM and TEM) and structural (XRD) properties. Both binary composites, PA 6 with C30B clay and PA 6 with graphite, showed higher tensile properties in relation to pure PA 6, and the same happened with ternary composites. But in these last one the highest gain in the material stiffness was observed, because of the co-reinforcement effect of both fillers and their mutual interations that favoured fillers dispersion. The morphological analysis of binary and ternary systems have revealed the formation of exfoliated structures and aggregates, in the case of the clay, while in the graphite case only particles refered to aggregates of graphene multi-platelets were observed even in the ternary systems. Nevertheless, it was detected that the presence of graphite in the ternary composites promotes an increase in the exfoliation degree of the organoclay. Thermal studies showed that the graphite acts as a nucleating agent for the crystallization of polyamide, without change in the crystalline 'alpha' phase, while the organoclay promotes the 'gama' phase / Mestrado / Físico-Química / Mestra em Química

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanocompósitos de poliamida 6 (PA6) e montmorilonita modificada com sal de amônio quaternário têm sido estudados, visando melhorar as propriedades térmicas e mecânicas. De fato os efeitos da nano-escala e da interação carga-matriz resultam em maior módulo de elasticidade e resistência à tração, porém a deformação é reduzida. Assim, nesse trabalho, optou-se por adicionar elastômeros, terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM) e terpolímero de etileno-propileno-dieno modificado com anidrido maleico (EPDM-MA), ao sistema PA 6/argila organofílica para recuperar os valores de deformação. Foi utilizada montmorilonita modificada com cloreto de dimetildioctadecil amônio. A intercalação por fusão foi realizada em câmara interna de mistura. Além das propriedades mecânicas, térmicas e reológicas, foram investigadas as modificações na cristalinidade da fase PA-6 em função da adição da argila modificada, EPDM e EPDM-MA, detectando-se as variações no grau de cristalinidade e nas temperaturas de fusão e cristalização. Os difratogramas de raios-x revelaram ocorrência de intercalação/esfoliação e também modificação da forma cristalina da PA 6, indicando a formação do cristal gama / Nanocomposites of polyamide 6 and montmorillonite modified with alquil-ammonium salts have been studied, searching for the improvement of mechanical and thermal properties. In fact the effects of the nano-scale and the interaction matrix-filler result in larger module of elasticity and tensile strength. However, the elongation at break was greatly reduced. Therefore, in this work, it has been decided to add elastomers, ethylene-proplene-diene terpolymer (EPDM) and ethylene-proplene-diene terpolymer funcionalized with maleic anhydride (EPDM-MA), to the system PA6/organoclay, using modified montmorillonite with ditallowdimethylammonium chloride. The nanocomposites were prepared by melt intercalation technique in a mix internal chamber. Besides the mechanical, thermal and rheological properties, the modifications in the crystallinity of PA6 phase were investigated, being detected the variations in the degree of crystallinity and in the melt temperature and crystallization. The diffractograms of x-ray (XRD) revealed occurrence of intercalation/exfoliation as well as modification of the crystalline form of PA 6, indicating the formation of  crystals

Orientadora: Mariselma Ferreira. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados.

Orientador: Carlos Henrique Scuracchio. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2010.

Orientador: Carlos Henrique Scuracchio. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2009.