Orientadora: Profa. Dra. Sandra Andrea Cruz / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2015. / A principal proposta desse estudo foi o desenvolvimento, compatibilização e caracterização de (nano)compósitos de polipropileno com a argila sepiolita. Na primeira etapa a sepiolita foi analisada e estudada por meio de diferentes técnicas. As análises químicas mostraram que a sua estrutura é composta predominantemente por átomos de silício e os resultados de espectroscopia mostraram a presença de grupos silanois e hidroxilas na sua estrutura. O estudo térmico da argila permitiu um maior entendimento sobre o perfil de perda de massa e das alterações que ocorrem em sua estrutura, quando aquecida. Ainda, os resultados indicaram que a sua área superficial específica apresentou ser elevada, com valores próximos aos já relatados na literatura. Na segunda etapa foram sintetizados dois agentes compatibilizantes a partir do PP virgem, no estado fundido: glicidil metacrilato (GMA) para produzir o PP-GMA e o viniltrietoxisilano (VTES) foi utilizado para sintetizar o PP-VTES. Os resultados das análises químicas mostraram que foi possível funcionalizar o PP com os diferentes grupos pendentes através da metodologia proposta. Através das análises térmicas os resultados mostraram que a síntese do PP com GMA ou VTES na presença de DCP vem acompanhada predominantemente de reações de cisão de cadeia. As análises reológicas mostraram que esses processos degradativos foram responsáveis pela diminuição da massa molar, sendo que para o PP-VTES este efeito foi mais pronunciado. Em uma etapa final estudou-se a influência de diferentes concentrações de PP-GMA ou PP-VTES e/ou SEP no PP. De uma maneira geral, pôde-se concluir através das análises reológicas, químicas, morfológicas e mecânicas que, apesar dos agentes compatibilizantes promoverem uma maior molhabilidade da carga pela matriz, como indicado pelas análises de MEV, as alterações não foram significativas ao ponto de se atribuir os resultados obtidos ao efeito que seria esperado para uma elevada dispersão e interação das agulhas ou fibras de SEP com a matriz de PP. / The main purpose of this study was the development, compatibilization, and characterization of polypropylene and sepiolite clay nanocomposites. In the first stage, the sepiolite was analyzed and studied using different techniques. The chemical analyses showed that it is mainly composed of silicon atoms, while the spectroscopy results indicated the presence of silanol and hydroxyl groups in its structure. The thermal study of the clay enabled better understanding of the mass-loss profile and the changes that took place in its structure when heated. Also, the results indicated that its specific surface area was high, with values close to those reported in the literature. In the second stage, two compatibilizing agents were synthesized from pristine molten PP: glycidyl methacrylate (GMA) to produce PP-GMA; and vinyltrimethoxysilane (VTES) to synthesize PP-VTES. The chemical analysis results showed that it was possible to functionalize the PP with the different pending groups through the proposed methodology. The results from the thermal analyses showed that the synthesis of the PP with GMA or VTES, in the presence of DCP, is predominantly accompanied by chain scission reactions. The rheological analyses showed that these degrading processes were responsible for the molar mass reduction ¿ for the PP-VTES this effect was more pronounced. In the final stage, the influence of different concentrations of PP-GMA or PP-VTES and/or SEP on the PP was studied. From a general point of view, through the rheological, chemical, morphological, and mechanical analyses it can be concluded that, despite the compatibilizing agents promoting greater wettability of the batch via the matrix ¿ as indicated by the MEV analyses ¿ the alterations were not significant to the point of attributing the results obtained to the effect that would be expected for an elevated dispersion and interaction of the SEP needles or fibers with the PP matrix.

Submitted by RENAN DA SILVA FERNANDES null (r.feernandes@yahoo.com.br) on 2016-05-06T16:01:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Renan.pdf: 4246909 bytes, checksum: 19c74f241fc5b3a706f6c977c778131d (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-09T19:06:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandes_rs_me_ilha.pdf: 4246909 bytes, checksum: 19c74f241fc5b3a706f6c977c778131d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T19:06:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandes_rs_me_ilha.pdf: 4246909 bytes, checksum: 19c74f241fc5b3a706f6c977c778131d (MD5) Previous issue date: 2016-03-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Com a grande visibilidade e avanços que a área médica recebe, esta necessita de grande investimento para adquirir equipamentos sofisticados, porém existem materiais comumente encontrados no dia a dia que se destacam para aplicação no ramo medicinal devido suas propriedades satisfatórias e principalmente o baixo custo. Um desses materiais são os hidrogéis, nos quais são polímeros altamente hidrofílicos que quando obtidos por meio de fontes naturais possuem características atrativas para utilização nesta área. A combinação de hidrogéis com nanoestruturas resulta na produção de nanocompósitos que são materiais promissores para o uso em sistemas que necessitam de processo de liberação controlada. Tais sistemas têm o intuito de aumentar o tempo de liberação seja do fármaco, pesticida, água, fertilizante e minimizar perdas expressivas. Com isso, a proposta do trabalho é desenvolver e caracterizar hidrogéis nanocompósitos a base de polissacarídeos para possível utilização como veículos carreadores em sistemas de liberação controlada de fármacos. Os hidrogéis foram obtidos gotejando controladamente a solução de alginato de sódio e alginato de sódio com nanocargas em diferentes concentrações de cloreto de cálcio (CaCl2) ou cloreto de alumínio (AlCl3). Para caracterização, as propriedades hidrofílicas foram determinadas por medidas de grau de intumescimento, as morfológicas e espectroscópicas foram avaliadas por meio das técnicas de Espectroscopia de Absorção no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada a EDX (Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X), respectivamente. Além disso, as propriedades térmicas foram estudadas por meio de Análise Termogravimétrica (TG); e por fim a técnica de Difração de Raios-X foi utilizada para determinar a propriedade estrutural e o grau de intercalação da nanoargila. Com base nos resultados obtidos foi possível determinar a concentração ideal do polissacarídeo, o melhor agente reticulador e a nanocarga que melhor se adequou a matriz do hidrogel. As análises de MEV, EDX e FTIR confirmam a incorporação e a boa dispersão da nanocarga nos hidrogéis. Além disso, a nanoargila melhorou a estabilidade térmica dos hidrogéis. Os resultados demonstraram que os hidrogéis nanocompósitos a base de polissacarídeo podem ser considerados materiais promissores em sistemas de liberação controlada como carreadores de fármacos. / With the high visibility and advances in the medical field, needing that high investment to get sophisticated equipments, however there are materials generally found daily that stand out for application in the medical field due its satisfactory properties and mainly the low cost. One of these materials is the hydrogels, which are highly hydrophilic polymers that when obtained from natural sources have attractive characteristics for use in this field. The combination of hydrogels with nanofillers , i.e., nanoclay and zeolite, result in the production of promising nanocomposites for the use in system that require of controlled release process. Such systems have objective to increase the release time of drug, pesticide, water, fertilizer and minimize the significant losses. Thus, the proposal of this study is to develop and characterize nanocomposite hydrogels based on polysaccharide for possible utilization as carrier vehicles in controlled release systems of drugs. The hydrogels were obtained dripping controllably the sodium alginate and sodium alginate with nanofillers solutions in different concentration of calcium chloride and aluminum chloride. Hydrophilic properties were determined by degree of swelling measurements, and the morphological and spectroscopic were evaluated by means of techniques Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) coupled with EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy). In addition, the thermal properties were studied using the Thermogravimetric Analysis (TGA); and finally the X-ray diffraction technique was used to determine the structural property and the degree of interleaving of nanoclay. Based on the results, it was possible to determine the optimal concentration of polysaccharide, the best crosslinking agent and the nanofiller that best suited the hydrogel matrix. The SEM and EDS analyzes and FTIR technique confirmed the incorporation and good dispersion of the nanoclay in the hydrogels. Furthermore, the nanoclay improved thermal stability of hydrogels. The results showed that the polysaccharide-based nanocomposite hydrogels can be considered as promising materials for controlled release systems as carriers of drugs. / CNPq: 132357/2014-3

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3763.pdf: 14958607 bytes, checksum: 88e7acc77b81aa67c72e939b97e54be3 (MD5) Previous issue date: 2011-04-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / The work in this thesis mainly focuses on the preparation and characterization of poly(vinyl alcohol) (PVOH)-based nanocomposites loaded with nanoparticles of titanium dioxide (TiO2 anatase and TiO2 prepared by hydrothermal treatment) and silver (Ag) designed to test the bactericidal activity of such materials. For this purpose, PVOH aqueous solutions at concentrations of 10 wt.% and 18 wt.% were electrospun. Results of the morphological characterization showed that the average diameters of these fibers are in the range of 77 to 155 nm. Subsequently, the poly(vinyl alcohol)(PVOH)/silver (Ag) nanocomposites were prepared by electrospinning process. These nanofibers were characterized by SEM, EDS, XRD, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy and MET. SEM images have shown the average diameter of electrospun fibers of around 90 nm. TEM images have shown the nanoparticles homogeneously dispersed in the fiber, with an average diameter of 5,8 nm. These materials demonstrated significant antibacterial activities against Stapylococcus aureus (87,8%) and Escherichia coli (85,0%). Likewise, this work presents the characterization of PVOH/TiO2 (anatase, commercial) and PVOH/TiO2 (hydrothermal) nanocomposites. These nanofibers were characterized by SEM, XRD, EDS, TEM, UV-VIS diffuse reflectance spectroscopy, TG, and DSC. The TiO2 loading have been shown to be effective in the nanocomposite, changing the UV absorbance. In an attempt to offer an indirect assessment of the antibacterial activities of these nanocomposites, photocatalytics experiments were carried out using a dye, Rhodamine B (RhB), that have been used to probe the activity of TiO2. Although the degradation degree of RhB using nanofibers of PVOH/TiO2 (anatase) and PVOH/TiO2 (hydrothermal) is lower than nanopowders of TiO2 (anatase) and TiO2 (hydrothermal), conversely, the results have shown that nanofibers have photoactivity indicating that some nanoparticles of TiO2 were on the surface, degrading RhB. However, the PVOH photocatalytic degradation experiment showed that only the TiO2 nanoparticles (anatase and spherical in shape) degraded the PVOH. The results showed that the total weight loss percentage of PVOH in the PVOH/TiO2 fiber is 56% after 1 hour irradiation. The PVOH in nanocomposite PVOH/TiO2 (5wt.%) (hydrothermal) was not degraded due to the rodshaped nanoparticles of TiO2 and the predominance of the rutile crystalline phase, which is known to have less and poor photocatalyst activity than TiO2 anatase phase. In this study, PVOH/TiO2 (anatase), PVOH/TiO2 (hydrothermal), and PVOH/Ag nanocomposites are considered to be promising materials for application in the food industry. / Nesta tese foram desenvolvidos e caracterizados nanocompósitos a base de poli(álcool vinílico) (PVOH) carregados com nanopartículas de dióxido de titânio, TiO2 anatase e TiO2 preparado pelo método hidrotérmico, e de prata (Ag), com o objetivo de serem usados como materiais bactericidas. Para isso, primeiro foram eletrofiadas soluções aquosas de PVOH nas concentrações de 10% e 18% em massa do polímero. A caracterização morfológica mostrou que estas nanofibras possuem diâmetros na faixa de 77 a 155 nm. A seguir, foram preparados os nanocompósitos de poli(alcool vinílico) (PVOH)/prata (Ag). Estes foram caracterizados através das técnicas de MEV, EDS, DRX, Espectroscopia de reflectância difusa no UV-Vis e MET. As imagens obtidas por MEV mostraram que os valores dos diâmetros médios das nanofibras são de aproximadamente 90 nm. Através das imagens obtidas por MET, observou-se que as nanopartículas de Ag estão homogeneamente distribuídas nas fibras, cujo valor médio foi de 5,8 nm. Estes materiais apresentaram bons valores de eficácia antibacteriana frente as bactérias Stapylococcus aureus (87,8%) e Escherichia coli (85%). O presente trabalho apresenta também os resultados da caracterização dos nanocompósitos de PVOH/TiO2 (anatase, comercial) e PVOH/TiO2 (hidrotérmico). Estes foram caracterizados por MEV, DRX, EDS, MET, Espectroscopia de reflectância difusa no UV-Vis, TG e DSC. O carregamento com TiO2 demonstrou ser efetivo mudando a absorção da luz na região do UV. Com o objetivo de se avaliar indiretamente a atividade antibacteriana destes nanocompósitos, foram feitos os experimentos fotocatalíticos, utilizando o corante Rodamina B (RhB), como prova da atividade da fibra. Os resultados obtidos mostraram que apesar da degradação da Rodamina B (RhB) ser muito menor com as nanofibras de PVOH/TiO2 (anatase) e PVOH/TiO2 (hidrotérmico) do que com as nanopartículas de TiO2 (anatase) e TiO2 (hidrotérmico), as nanofibras possuem fotoatividade indicando que algumas nanopartículas de TiO2 estão acessíveis na superfície das fibras, degradando a RhB. Entretanto, através dos experimentos de fotodegradação do PVOH, foi verificado que somente as nanopartículas de TiO2 anatase, na forma de esfera, degradaram o PVOH, resultando numa perda de massa de 56% em 1 hora em relação à nanofibra do polímero puro. A não degradação do polímero no nanocompósito de PVOH/TiO2 (5% em massa de TiO2 hidrotérmico) foi atribuída ao formato bastonete das nanopartículas de TiO2 e a predominância da fase cristalina rutilo, a qual é conhecida por ser um pior fotocatalisador do que o TiO2 anatase. Este trabalho demonstrou que os nanocompósitos a base de PVOH carregados com TiO2 (anatase, comercial), TiO2 (hidrotérmico) e Ag podem ser considerados materiais promissores para aplicação na indústria alimentícia.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5364.pdf: 3650562 bytes, checksum: ff2e4c9a2405a7d1c18ac564fe045688 (MD5) Previous issue date: 2013-06-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / Polymer nanocomposites filled with lamellar silicates are considered hybrid materials (organic-inorganic) of great interest both in industry and the universities, since their properties are superior to neat polymer. In this work LLDPE/ montmorillonite clay (Cloisite 20A) nanocomposites were prepared by diluting a masterbatch (20%w/w) clay, on a twin-screw extruder to get final concentrations of 1.5%, 2.5%, 5.0 %, 7.5% and 10.0% clay, by using LLDPE-g-MA as compatibilizer in a 2:1 ratio with the montmorillonite clay. With the aid of the techniques for structural characterization, it was observed that the montmorillonite clay shows good distribution in the nanocomposite up to 5.0% clay and, moreover these samples clay are dispersed in intercalated and exfoliated (predominantly) forms. In nanocomposites 7.5 and 10.0% clay was observed that the distribution and dispersion are impaired, coexisting intercalated and aggregate clay form (predominantly). TEM images were used to estimate the aspect ratio of the dispersed clay in the nanocomposite. In this case, the nanocomposite with 1.5% clay showed value between 10 and 12. Using thermogravimetric analysis, it was possible to evaluate the thermal stability. In this case can be observed that the clay increased the thermal stability of the matrix of LLDPE with only 1.5% clay. DSC curves showed that there is no strong interaction between montmorillonite clay and LLDPE, since there is no displacement of the melting peaks of these nanocomposites compared to the peak of neat LLDPE. The clay improves also the mechanical properties of the nanocomposites relative to LLDPE and increase the modulus value around 50% and 20% for impact resistance with 5.0% montmorillonite clay. The gas permeation test shows that the montmorillonite clay improves the barrier property of LLDPE to water vapor, oxygen and carbon dioxide. In addition, the sorption test shows that the clay improves also the barrier property to dichloromethane molecules. Finally these montmorillonite clay nanocomposites were exposed to water and fuels aging and after this their properties were characterized and it was related to their structure after aging. In this case, it is observed that the aging process causes a change in its structure and it reflects the final property of polymeric material (mechanical, thermal, barrier). / Os nanocompósitos poliméricos preenchidos com silicatos lamelares são materiais híbridos (orgânico-inorgânico) de grande interesse, tanto nas indústrias quanto nas universidades, uma vez que suas propriedades são geralmente superiores ao polímero puro. Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de LLDPE/argila montmorilonita (Cloisite 20A) através da diluição de um concentrado contendo 20% de argila, em uma extrusora dupla rosca obtendo-se concentrações finais de 1,5%; 2,5%; 5,0%; 7,5% e 10,0% (m/m) de argila em massa, sendo utilizado o LLDPE-g-MA como compatibilizante na proporção de 2:1 com a argila montmorilonita. Com o auxílio das técnicas de caracterização estrutural foi possível observar que a argila apresenta uma boa distribuição nos nanocompósitos até 5,0% de argila e, além disso, nessas amostras a argila está dispersa na forma esfoliada e intercalada, prevalecendo à primeira forma. Nos nanocompósitos com 7,5 e 10,0% de argila observa-se que a distribuição e a dispersão são prejudicadas, coexistindo, nesse caso, a argila na forma intercalada e agregada (majoritariamente). Através das imagens de MET foi possível estimar a razão de aspecto da argila dispersa no nanocompósito e, nesse caso, o nanocompósito com 1,5% de argila apresentou um valor entre 10 e 12. Com o auxílio das técnicas de análise térmica foi possível, utilizando a análise termogravimétrica, observar que a argila aumentou a estabilidade térmica da matriz do LLDPE, sendo a concentração de 1,5% de argila a mais adequada para essa finalidade. O DSC mostrou que não há forte interação entre a argila e o LLDPE, pois não há deslocamento dos picos de fusão dos nanocompósitos em relação ao pico do LLDPE. A argila melhora, também, a propriedade mecânica dos nanocompósitos em relação ao LLDPE, sendo esse aumento próximo a 50% para o módulo elástico e próximo a 20% para a resistência ao impacto com 5,0% de argila. O ensaio de permeação a gases mostra que a argila melhora a propriedade de barreira desse material ao vapor de água, oxigênio e ao dióxido de carbono. Além disso, o ensaio de sorção mostra que a argila melhora, também, a propriedade de barreira as moléculas do dicloro metano. Por fim esses nanocompósitos foram expostos ao envelhecimento em água e combustíveis, sendo após esse período analisadas as suas propriedades e relacionadas com a sua estrutura pós-envelhecimento. Nesse caso, observa-se que o envelhecimento causa uma mudança na estrutura das amostras e isso reflete na propriedade final desse material polimérico (mecânica, térmica, transporte).

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2360.pdf: 3234299 bytes, checksum: b15b358388dc18e01e41b70fdc3c8dd1 (MD5) Previous issue date: 2009-03-05 / Universidade Federal de Minas Gerais / The development of new materials should seek to products whose properties are integrated to enable that processes of interest are implemented efficiently. Thus, in the search for new heterogeneous catalysts, a challenge is integrate efficiently the catalytic activity with the ability to manipulate, separate and retain the structure from the reaction medium. Thus, this work proposed to the synthesis of catalysts based on semiconductors associated to ferrites, tailoring a nanocomposite. In order to obtain this, ferrites CoFe2O4 e Fe3O4 were synthesized through different methods. It was observed higher stability of the ferrite CoFe2O4 by the polymeric precursor method, while by the hydrolytic sol gel method only the ferrite Fe3O4 could be obtained. Following, TiO2-coated CoFe2O4 (TiO2/CoFe2O4) nanocomposites were synthesized in different weight proportions of CoFe2O4:TiO2 and also the SnO2/CoFe2O4 nanocomposites in the 56:44 weigh proportion, both by the polymeric precursor method. The nanocomposites TiO2/Fe3O4 and SnO2/Fe3O4 were synthesized by the hydrolytic sol gel method, in weigh proportion of 56:44 (Fe3O4:TiO2 or Fe3O4:SnO2). TiO2 nanocomposites showed surface area increase, due the higher surface roughness obtained by heterogeneous nucleation of TiO2 nanoparticles on ferrites surfaces. In SnO2 nanocomposites, the homogeneous nucleation of SnO2 nanoparticles also occurred. Also, it was observed higher photoactivity of the nanocomposites obtained by the polymeric precursor method due to the high crystallinity of these materials. The kinetic evaluation of the Rhodamine B photodegradation using the synthesized nanocomposites showed a pseudozero order reaction regarding to Rhodamine B. Finally, SnO2 nanocomposites (SnO2/CoFe2O4 e SnO2/Fe3O4) showed photocatalytic activity, being this result important since it was not reported yet in the literature. / O desenvolvimento de novos materiais deve buscar produtos cujas propriedades estejam integradas de forma a permitir que os processos de interesse sejam executados de forma eficiente. Assim, na busca de novos catalisadores heterogêneos, um desafio é integrar de forma eficiente a atividade catalítica do material à capacidade de manipular, reter e separar a estrutura do meio reacional. Desta forma, este trabalho propôs-se à síntese de catalisadores baseados em semicondutores associados à ferritas magnéticas na forma de nanocompósitos. Para isso, foram sintetizadas ferritas CoFe2O4 e Fe3O4 por diferentes métodos. Pelo método dos precursores poliméricos, foi observada maior estabilidade da ferrita CoFe2O4, enquanto que pelo método sol gel hidrolítico foi obtida somente a ferrita Fe3O4. A seguir, foram sintetizados nanocompósitos TiO2/CoFe2O4 em diferentes proporções mássicas de CoFe2O4:TiO2 e também nanocompósitos SnO2/CoFe2O4 na proporção mássica 56:44, ambos pelo método dos precursores poliméricos. Pelo método sol gel hidrolítico, foram sintetizados nanocompósitos de TiO2/Fe3O4 e SnO2/Fe3O4 na proporção em massa de 56:44 de Fe3O4:TiO2 e Fe3O4:SnO2. Os nanocompósitos de TiO2 apresentaram aumento de área superficial, resultado da alta rugosidade superficial devido à nucleação heterogênea das nanopartículas de TiO2 sobre a superfície das ferritas. Foi observada maior fotoatividade dos nanocompósitos obtidos pelo método dos precursores poliméricos devido ao maior grau de cristalinidade destes materiais. A avaliação da cinética da reação de fotodegradação do corante Rodamina B na presença dos nanocompósitos sintetizados apresentou uma reação de pseudozero ordem em relação à Rodamina B. Finalmente, os nanocompósitos de SnO2 (SnO2/CoFe2O4 e SnO2/Fe3O4) também apresentaram atividade fotocatalítica, sendo este resultado, ainda não apresentado na literatura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2.pdf: 4044960 bytes, checksum: 085d7be3acaf0d2b8412cc70f1ae83f7 (MD5) Previous issue date: 2004-04-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the present study, perovskite-type NiTiO3 ceramic pigments were prepared by the polymeric precursor method, originally proposed by Pechini. The transluscent and viscous polymeric resin was characterized by thermogravimetric analysis. The product of the resin s pyrolysis, also known as "puff", was desagglomerated and calcined at different temperatures, under room atmosphere. The evolution of the crystalline phase with increasing heat treatment temperature was studied by X-ray diffraction (XRD). A comparative study of the characteristics of the ceramic pigments, which resulted from the calcination of the attrition-milled "puff", was made. The calcined powders presented high specific superficial area values, as determined by the BET method. The pigment colors were measured by the CIE - L*a*b* colorimetric system. It was observed, through the colorimetrics coordinates, that the pigments are yellow. The morphology of the prepared NiTiO3 powders was studied by scanning electron microscopy. A mean particle diameter of approximately 30nm was estimated through transmission electron microscopy (TEM) measurements. The isoelectric point of the particles dispersed in ethanol was determined. Afterwards, the attrition-milled, nanometric, single-phase pigments, calcined at 600ºC for 2 hours, were coated with an amorphous SiO2 layer. The encapsulation was done by a sol-gel process. Moreover, the encapsulation was confirmed through TEM characterization, X-ray dispersive energy analysis and a shift on the position of the isoelectric point of the dispersed particles / No presente trabalho, pigmentos cerâmicos do tipo perovskita NiTiO3 foram preparados utilizando-se o método dos precursores poliméricos derivado do método originalmente proposto por Pechini. A resina polimérica, translúcida e viscosa, foi caracterizada usando-se análise termogravimétrica. O produto da pirólise da resina, denominado de puff , foi desaglomerado e calcinado a diferentes temperaturas, sob atmosfera ambiente, permitindo-se o acompanhamento da evolução das fases cristalinas por DRX. Foi feito um estudo comparativo das características dos pigmentos cerâmicos obtidos das calcinações após a moagem mecânica de alta energia do puff desaglomerado. Os pós resultantes das calcinações apresentaram elevados valores de área superficial específica, determinada pelo método de BET. A cor dos pigmentos foi medida utilizando-se o sistema colorimétrico CIE-L*a*b*. Os valores das coordenadas colorimétricas mostraram pigmentos de coloração amarela. A morfologia dos pós de NiTiO3 foi verificada por microscopia eletrônica de varredura. Pela microscopia eletrônica de transmissão observou-se partículas nanométricas, com diâmetro médio igual a 30nm. Determinou-se o ponto isoelétrico das partículas dispersas em etanol. A seguir, os pigmentos nanométricos e monofásicos, calcinados a 600ºC/2h, após moagem em atritor, foram recobertos com uma camada amorfa de SiO2. A reação de encapsulamento foi efetuada pelo método sol-gel. Tal encapsulamento foi confirmado por MET, pela variação do ponto isoelétrico das partículas dispersas em etanol e também por análise de energia dispersiva de raios X (EDX)

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5422.pdf: 3644753 bytes, checksum: dd0cda894776c36621ee58e8635103e3 (MD5) Previous issue date: 2013-08-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / This research proposed a preparation method for a nanocomposite, able to control the delivery of high quantities of an active compound, inserted on its matrix, in order to prospect an application for the controlled delivery of herbicides. To that, a nanocomposite system was prepared based on the exfoliation of a clay mineral in a continuous starch phase, loading around 50% weight of a model herbicide ametryne. The starch was loaded with 50 to 80% of montmorillonite, dispersed through the starch gelification at 90o C in water. The herbicide was added during the cooling process, at 70o C. The materials were characterized by X-ray diffraction and thermal analyses, where the intercalation of the biopolymer in the clay lamellar structure was observed. The herbicide release showed that the releasing behavior was governed by the starch amount in the nanocomposite, for short periods, and by the clay, in longer periods. It was observed also a synergic effect between the nanocomposite constituents, since the reference materials (produced with starch: ametryne or clay: ametryne) did not showed adequate release behaviors. However, this behavior was shown as governed by physical barriers for the ametryne diffusion, since nuclear magnetic resonance in solid state experiments showed that the starch: ametryne interactions were weak. On the other hand, the starch: clay interactions were shown by the same technique, supporting the synergic behavior of the release. Finally, the nanocomposite system improved the resistance to the UV light attack, reducing the herbicide volatilization under irradiation. This effect was evaluated by mass loss experiments after different irradiation times, compared to infrared spectroscopy measurements. / Este trabalho propôs um método de preparo de um nanocompósito capaz de controlar a liberação de altas quantidades de um composto ativo presente em sua matriz, com a finalidade de prospectar uma aplicação para a liberação controlada de herbicidas. Para tanto, foi proposto um sistema nanocompósito à base de um argilomineral esfoliado em uma matriz de amido, incorporando cerca de 50% em massa de um herbicida modelo, a ametrina. Foram preparados sistemas com teores de 50 a 80% de um argilomineral, a montmorilonita, disperso através da gelificação a 90o C do amido em água, sendo o herbicida adicionado durante o processo de resfriamento, a 70o C. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X e análises térmicas, comprovando-se a intercalação do biopolímero com as lamelas do argilomineral. A avaliação da liberação do herbicida demonstrou que o padrão de liberação segue um comportamento governado pela quantidade de amido, em tempos curtos, e pelo argilomineral, em tempos longos. Observou-se ainda um efeito sinérgico entre os componentes, visto que materiais de referência produzidos apenas com amido: ametrina ou argilomineral: ametrina não apresentaram bons comportamentos de liberação. No entanto, observou-se que a liberação é governada principalmente por barreiras físicas para a difusão da ametrina, visto que as interações entre ametrina e amido foram fracas, como avaliado por ressonância magnética nuclear no estado sólido. Por outro lado, as interações do amido com o argilomineral foram confirmadas pela mesma técnica, reforçando o caráter sinérgico de controle da liberação observado. Por fim, o sistema nanocompósito apresentou-se como uma alternativa para reduzir o ataque da luz ultravioleta no herbicida, reduzindo sua volatilização. Esse efeito pôde ser avaliado por experimentos de perda de massa após irradiação, em diferentes tempos, comparados a espectroscopias no infravermelho.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5970.pdf: 5125436 bytes, checksum: d76a64e8b67b6eb80ac6a87036cd5be2 (MD5) Previous issue date: 2014-04-29 / This research proposed the obtainment of cellulose whiskers from cotton fibers and their application in low density polyethylene matrix (LDPE). Cellulose whiskers was obtained from acid hydrolysis of cotton fibers and the reaction conditions were defined after study of different acid in hydrolysis reaction (under 45°C and 75 minutes, with HCl sample WCl, or H2SO4 sample WS, or mix of them in a proportion 1:1 sample WSCl). The main difference observed was the amount sulfate groups on whiskers surface due the use sulphuric acid in hydrolysis. These groups affected the properties of samples, increasing stability of whiskers in aqueous suspension, decreasing the tendency to agglomeration. However, due to these groups, cellulose is degraded at low temperatures. Once the nanocellulose (hydrophillic) needs to interact with LDPE (hydrophobic), two strategies was studied to compatibilize them: (i) production a nanocomposite based EVA poly (ethylene-covinyl acetate), a copolymer compatible with matrix and filler, since it have a polar phases (vinyl acetate monomer) and a nonpolar phase (ethylene monomer), and (ii) surface modification of cellulose whiskers by esterification reactions. Nanocomposites based EVA was prepared by polymeric solution where EVA was solubilized in mineral oil and then, the whiskers without surface modification (WS) was added, with aim dispersing them in LDPE. The characterizations this study showed that the solvent remained inside the structure polymeric, modifying their original properties and difficulting the interaction between cellulose and copolymer molecules. The sample WS and WCl was applied in esterification reactions with acetic acid, propionic acid and maleic anhydride. Whiskers extracted by hydrochloric acid and modified by maleic anhydride (WClMal), was produced by a simple methodology and presented thermal stability at processing temperatures. Thus, this sample was used to obtain nanocomposites with cellulose whiskers and LDPE, which was produced as films by extrusion process. Nanocomposites with LDPE and whiskers not modified (WCl) was produced to comparison. The characterizations of these materials confirmed the incorporation of whiskers in a polymeric matrix. The concentration that showed good dispersion and lower clusters was 1% (w/w) cellulose whiskers in LDPE matrix. / Este trabalho buscou a obtenção de whiskers de celulose a partir de fibras de algodão e sua incorporação em matriz de polietileno de baixa densidade (PEBD). Os whiskers de celulose foram obtidos a partir da hidrólise ácida das fibras de algodão e as condições reacionais foram determinadas após estudo de variação da natureza do ácido reagente (a 45°C e 75 minutos, com HCl amostra WCl, ou H2SO4 amostra WS, ou mistura de ambos na proporção 1:1 amostra WSCl). A principal diferença observada foi a quantidade grupos sulfatos incorporados como consequência do uso de ácido sulfúrico na hidrólise. Estes grupos interferiram nas propriedades dos whiskers, de modo a aumentar a estabilidade em suspensão aquosa, diminuindo a tendência à aglomeração. Entretanto, estes grupos deslocaram a degradação termooxidativa da celulose para temperaturas inferiores. Devido à necessidade de interação entre a nanocelulose (hidrofílica) e o PEBD (hidrofóbico), foram estudadas duas estratégias de compatibilização: (i) produção de nanocompósito com EVA (poli [etileno(co-acetato de vinila)]), uma vez que este copolímero é composto por uma fase polar (meros de acetato de vinila) e uma fase apolar (meros etilênicos), e (ii) modificação superficial dos whiskers de celulose via reações de esterificação. O nanocompósito a base de EVA foi preparado via solução polimérica de EVA em óleo mineral, e após adição de whiskers sem modificação (WS), visando a dispersão dos whiskers de celulose no PEBD. As caracterizações relativas a este estudo mostraram que o solvente permaneceu adsorvido à estrutura do EVA, modificando suas propriedades originais e dificultando a interação entre as moléculas de celulose e do copolímero. As amostras WS e WCl foram aplicadas em reações de esterificação com ácido acético, ácido propiônico e com anidrido maleico. Assim, esta amostra foi utilizada na formulação de nanocompósitos com PEBD sob a forma de filmes planos a partir de extrusão. Nanocompósitos com PEBD e whiskers não modificados (WCl) foram produzidos para fins comparativos. As caracterizações destes materiais confirmaram a incorporação e interação destes à matriz polimérica. A concentração com melhor dispersão e menor formação de aglomerados foi a de 1% (m/m) de whiskers de celulose em PEBD.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-12T18:05:06Z No. of bitstreams: 1 2016_RosineideMirandaLeão.pdf: 15233193 bytes, checksum: 920b649f90a15b2cf1f21ba693f6fa96 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-10T20:10:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RosineideMirandaLeão.pdf: 15233193 bytes, checksum: 920b649f90a15b2cf1f21ba693f6fa96 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-10T20:10:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RosineideMirandaLeão.pdf: 15233193 bytes, checksum: 920b649f90a15b2cf1f21ba693f6fa96 (MD5) / O setor de cana no Brasil vem crescendo desde o início da década de 2000, obtendo uma produção anual de cerca de 654 milhões de toneladas em 2015, tornando o bagaço um importante resíduo agroindustrial. Esse fato leva a utilização de bagaço como fonte para a obtenção de nanocristais de celulose. Portanto, o presente estudo tem como objetivo obter nanocristais de celulose de forma técnica e ambiental que possam ser utilizados em nanocompósitos. Nanocristais de celulose podem ser extraídos por vários métodos, assim, a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) apresenta-se como a metodologia mais indicada para investigar quais as formas mais viáveis de obtenção. Para isso, o inventário dos sistemas englobou a produção de cana-de-açúcar e dos nanocristais. Insumos, energia e processos auxiliares como transporte e uso de combustível também foram quantificados. A unidade funcional adotada foi de 1 kg de nanocristais de celulose. Inicialmente, foram utilizados doze cenários para extração dos nanocristais de celulose que envolveu condições experimentais da literatura abrangendo pré-tratamento e hidrólise. Essas condições permitiram isolar os nanocristais de celulose, como também a composição química do bagaço e de cada fase de tratamento. Assim, as fibras e os nanocristais de celulose foram caracterizados por um conjunto de técnicas (microscopia eletrônica de varredura MEV; microscopia eletrônica de transmissão MET; microscopia de força atômica MFA; espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier FTIR, difração de Raios-X e análises térmicas). Depois da obtenção dos nanocristais de celulose, nanocompósitos de acrilonitrilabutadieno estireno (ABS) reforçados com 0,5, 1,0 e 1,5% de nanocristais de celulose foram obtidos por extrusão. Além disso, a influência do teor de nanocristais de celulose nos nanocompósitos foi estudada por difração de Raios-X,TGA análise termogravimétrica, DSC calorimetria exploratória diferencial e DMA análise dinâmico-mecânica, ensaios mecânicos, análise estatística, MEV e reologia. Os resultados mostraram que em todos os cenários, na fase de pré-tratamento e na produção dos nanocristais, houve uma grande contribuição para os impactos ambientais devido à quantidade de produtos químicos utilizados e, especialmente, ao consumo elevado de água e energia. A composição química do bagaço em massa foi de 39% de celulose, 21% de lignina e 27% de hemicelulose. Entretanto, a caracterização por MEV mostrou que o tratamento mudou a morfologia das fibras, bem como o aumento da rugosidade da superfície. A caracterização por MET mostrou o cumprimento em torno de 44-300 nm e o diâmetro de 10-30 nm. A caracterização por MFA mostrou a morfológia dos cristalitos e aglomerados de nanocristais. A análise de FTIR identificou claramente nos espectros, picos em 890-1364 cm-1 típico de celulose I. E, finalmente a análise de difração raios-X mostrou aumento da cristalinidade com sucessivos tratamentos, resultando em uma cristalinidade de 67% para os nanocristais. Difração de raios-X mostram diminuição do ângulo para os nanocompósitos, comprovando a dispersão da carga na matriz. As curvas TGA mostraram que a inserção dos nanocristais provocou uma estabilidade térmica intermediária para os nanocompósitos, e as curvas DSC para os nanocompósitos mostraram eventos térmicos semelhantes ao ABS. As curvas DMA mostraram aumento do módulo de armazenamento dos nanocompósitos. A adição dos nanocristais de celulose ao ABS, alterou as propriedades do polímero, comprovado estatisticamente. Assim, dependendo da aplicação, dos nanocompósitos terá um desempenho de maior, tração; flexão; impacto, estabilidade; viscosidade ou em termosambientais. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The sugarcane sector in Brazil has been growing since the beginning of the 2000s, obtaining a annual production of about 654 million tonnes in 2015, making sugarcane an important agricultural residue, may generate many applications. This fact carries the use of exceeding bagasse as a source to obtain cellulose nanocrystals. Therefore, the present study aims to obtain cellulose nanocrystals technical and environmental that can be used in nanocomposites. Nanocrystals cellulose can be extracted by various methods, so the Life Cycle Assessment (LCA) is presented as the most appropriate methodology to investigate what the most viable forms of obtainment. For that, inventory of the systems involved the sugarcane and nanocrystals production. Inputs, energy and auxiliary processes such as transportation and fuel use also were quantified. The functional unit used was 1 kg of cellulose nanocrystals. Initially, were used twelve scenarios for extraction of cellulose nanocrystals that involved experimental conditions of the literature including pre-treatment and hydrolysis. These conditions allowed isolation of cellulose nanocrystals, as well as, the chemical composition of the bagasse and of each treatment phase. The fibers and cellulose nanocrystals were characterized by a range of technical (scanning electron microscopy SEM, transmission electron microscopy TEM, atomic force microscopy AFM; infrared spectroscopy Fourier transform FTIR, X-ray diffraction and thermal analysis). After obtaining of the cellulose nanocrystals, nanocomposites of acrylonitrile butadiene styrene (ABS) reinforced with 0.5, 1.0 and 1.5% cellulose nanocrystals were obtained by extrusion. Furthermore, the influence of cellulose nanocrystals content in the nanocomposites was studied by (X-ray diffraction, TGA-thermogravimetric analysis, DSC-differential scanning calorimetry and DMA-dynamic mechanical analysis), mechanical testing, SEM and rheology. The results showed that in all scenarios in the pre-treatment phase and nanocrystals production was there was a great contribution to that contributed to environmental impacts due amounts chemicals used, and especially the high consumption of water and energy. The chemical composition of the bagasse mass was 39% of cellulose, 21% of hemicellulose and 27% of lignin. However, the SEM characterization showed that the treatment changed the morphology of the fibers, as well as, increased surface roughness. The TEM characterization showed lenght around 44-300 nm and a diameter of 10-30 nm. The AFM characterization showed the morphology of the crystallites and agglomerates. The FTIR spectra analysis clearly identified, band in 890-1364 cm-1 characteristic of cellulose I. And, finally X-ray diffraction analysis showed that the crystallinity increased with successive treatments, resulting in nanocrystals with crystallinity, about 67%. X-rays show decreased angle for nanocomposites, showing the load dispersion in the matrix. The TGA curves showed that the insertion of the nanocrystal caused a intermediate in thermal stability for the nanocomposite, and the DSC curves for nanocomposites showed thermal events similar to the ABS. The DMA curves showed increased storage modulus of the nanocomposites. The addition of the cellulose nanocrystals to ABS occurs alteration in polymer properties, statistically confirmed. Thus, depending on the application, each material will have a performance tensile higher; flexural; impact, stability; viscosity or environmental.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-12T10:48:17Z No. of bitstreams: 1 JOÃO EMÍDIO DA SILVA NETO - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2015.pdf: 4756921 bytes, checksum: 06e32a45828b2df2ef5a64d06f2272b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T10:48:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO EMÍDIO DA SILVA NETO - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2015.pdf: 4756921 bytes, checksum: 06e32a45828b2df2ef5a64d06f2272b8 (MD5) Previous issue date: 2015-02-09 / CNPq / Neste trabalho, utilizando a técnica de intercalação por fusão, foram preparados híbridos à base de polipropileno homopolímero com 5% em peso de argila bentonítica organofílica, compatibilizante polipropileno enxertado com anidrido maleico em teores de 5 e 15%, e co-intercalante erucamida em teores de 0,5 e 1,0%. Os sistemas foram processados em misturador interno e extrusora dupla rosca corrotacional interpenetrante, sob uma única condição de processamento. Os híbridos foram caracterizados por índice de fluidez (MFI), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), difração de raios-X (DRX), microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e propriedades mecânicas em tração e impacto. Os resultados de índice de fluidez evidenciaram a redução deste parâmetro com a adição da argila e/ou aditivos (compatibilizante e co-intercalante), indicando aumento da viscosidade nos sistemas. Por DSC e TG foi possível observar que a presença da argila e do agente compatibilizante elevou a estabilidade térmica dos materiais quando comparados ao polipropileno puro. Os resultados de difração de raios X mostraram aumento da distância interplanar basal d(001) dos sistemas, formando estruturas intercaladas, em especial nas composições em que o agente co-intercalante foi empregado. A resistência à tração dos sistemas não foi afetada significativamente, mas foi observado um aumento no módulo de elasticidade e na resistência ao impacto com a incorporação dos compatibilizantes. A microscopia eletrônica de transmissão revelou a formação de nanocompósitos com estruturas parcialmente esfoliadas e/ou intercaladas. / In this work, hybrids of polypropylene homopolymer containing 5% by weight organoclay, 5 and 15% maleic anhydride grafted polypropylene and 0.5 and 1.0% erucamide, respectively, were prepared by melt intercalation. The systems were processed in an internal mixer and corotating twin screw extruder, at a single processing condition. The hybrids were characterized by melt flow index (MFI), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG), X-ray diffraction (XRD), optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and tensile and impact properties. Melt flow rate results showed a decrease in this parameter with clay and/or additives (compatibilizer and co-intercalant) addition, which indicates an increase in the system´s viscosity. DSC and TG, data suggested that the thermal stability of the systems increased with clay and coupling agent incorporation. X-ray diffraction results showed increased basal interplanar distance d(001) of the systems forming intercalated structures, in particular in compositions where the co-intercalating agent was utilized. The tensile strength of the systems was not significantly affected, however, an increase on elastic modulus and on impact resistance was observed with the additives incorporation. Transmission electron microscopy revealed the formation of partially exfoliated and/or intercalated nanocomposites.