Made available in DSpace on 2018-06-27T18:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Marcel Zago Botelho.pdf: 6878925 bytes, checksum: 22ad774a47cc0769a99676eb64ea10fe (MD5) Marcel Zago Botelho.pdf.jpg: 3401 bytes, checksum: 2e13d66eded5ce0245644489e795b21f (MD5) Previous issue date: 2009-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study is to evaluate the attenuation properties of the nanocomposites in the energy range between 20 and 120 keV. In order to evaluate the efficiency of nanostructured materials in the attenuation of radiation the results will be compared to data obtained with the same material in the non-nanostructured form. The nanostructured materials are characterized by having a size of crystallites less than 100nm, and shows different properties with respect to conventional materials. The nanocomposites used in this study were produced through the aggregation of nanoparticles of copper oxide (CuO) and zinc oxide (ZnO) to beeswax. The concentration of nanoparticles in the composite was varied between 5% and 10%. For comparison purpose the copper oxide and zinc oxide in a non-aggregated nanoparticles were also agregated in a nonnanoparticulated form to beeswax in the same proportion as for nanostructured materials. Samples were produced with dimensions 10 cm x 10 cm and 2 mm in thicknesses. The attenuation properties of the samples produced were evaluated at high energy X-ray beams, emmited by a X-ray equipment used in conventional radiology, and the low energy x-ray beams are produced by a clinical mammography equipment. The air kerma values, for different material thicknesses, were measured with an ionization chamber for x-ray beam produced at 60 kV and 102 kV. Results shows that the attenuation provided by the copper oxide is slighly higher for the nanoestrured materials compared with for the non-nanoestrutured ones. In the case of the zinc oxide, the material in the non-nanometric form shows an increasing of the attenuation relative to the nanoparticulates ones. In the mammography energy range the study was carried out for beams generated at 22, 26 and 30 kV. It is observed that the copper oxide in nanometric structure attenuate at about 23% more radiation than the same material in the non-nanoparticulate form. In the case of the zinc oxide the attenuation is higher at about 7% for the material in the non-nanometric form. This study suggest that nanostructured materials show great potential for application in radiological protection, because it can be easily incorporated into different compounds allowing the development of new materials for use in radiological protection. / Este estudo tem por objetivo determinar as propriedades de atenuação de nanocompósitos na faixa de energia entre 20 e 120 keV. Com o propósito de avaliar a eficiência dos materiais nanoestruturados na atenuação da radiação os resultados obtidos serão comparados aos dados obtidos com o mesmo material na forma não-nanoestruturada. Os materiais nanoestruturados são caracterizados por terem um tamanho de cristalito inferior a 100nm e apresentar propriedades diferenciadas em relação aos materiais convencionais. Os nanocompósitos utilizados neste trabalho foram obtidos a partir da agregação de nanopartículas de óxido de cobre (CuO) e óxido de zinco (ZnO) a cera de abelha alvejada. A concentração de nanopartículas nos compostos foi variada entre 5% e 10%. Para fins de comparação, o óxido de cobre e o óxido de zinco, na forma nãonanoparticulada também foram agregados na mesma proporção que os materiais nanoestruturados a cera de abelha alvejada. Foram produzidas amostras com dimensões 10 cm x 10 cm e 2 mm de espessura. As propriedades de atenuação destas amostras foram avaliadas em feixes de raios X produzidos por um equipamento de radiologia convencional, e por um equipamento clínico de mamografia. Na região de radiologia convencional foram realizadas medições de kerma no ar para diferentes espessuras de material para feixes de raios X gerados nas tensões de 60 e 102 kV. Os resultados obtidos mostraram uma leve tendência de maior atenuação da radiação pelo o óxido de cobre na forma nanométrica que o óxido de cobre na forma não-nanométrica. Observou-se uma tendência de maior atenuação pelo óxido de zinco na forma não-nanoparticulada. A atenuação da radiação para feixes de mamografia foi avaliada nas tensões de 22, 26 e 30 kV. Os dados obtidos mostraram que para o óxido de cobre na forma nanométrica a atenuação da radiação é maior em até 23% com relação às estruturas na forma não-nanométrica. Para o óxido de zinco a atenuação para o material não-nanométrico foi superior em até 7% relativo às estruturas na forma nanométrica. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que os materiais nanoestruturados mostram um grande potencial para aplicação em proteção radiológica, pois podem ser facilmente incorporados a diferentes compostos possibilitando o desenvolvimento de novos materiais.

Orientadores: Rubens Maciel Filho, André Luiz Jardini Munhoz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T04:58:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_MariaIngridRocha_D.pdf: 6334120 bytes, checksum: 813346a6df3bd4b021cd96c013949224 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A tendência atual na área de desenvolvimento de materiais aponta significantemente para o desenvolvimento de nanocompósitos. Várias pesquisas mostram que as características das propriedades que estes materiais apresentam ampliam de forma bastante promissora suas possíveis aplicações. Levando-se isso em consideração, este projeto tem como objetivo o estudo e desenvolvimento de materiais compósitos (polímero/carga) nanoestruturados para utilização no processo da Estereolitografia Laser no Infravermelho (CO2). Para tanto, o estudo envolve a mistura física de nanopartículas de sílica dispersas em uma matriz polimérica, composta por resina epóxi (diglicidil éter bisfenol A - DGEBA) e dietilenotriamina (DETA) como agente de cura. A determinação das propriedades térmicas e análise dos principais fenômenos e mecanismos gerais de cura do material nanocompósito foram realizadas utilizando a técnica de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Simulação computacional, utilizando um modelo matemático determinístico resolvido por volumes finitos através do programa ANSYS CFX®, foi realizada com o objetivo de avaliar os perfis da distribuição da temperatura espacial e temporal (análise térmica transiente), na amostra (modelo físico), durante a aplicação do laser nos materiais nanocompósitos com diferentes composições. A validação física das simulações foi feita utilizando o processo de Estereolitografia Laser no Infravermelho (CO2), avaliando o efeito dos parâmetros do processo (velocidade de varredura e potência do laser). Os resultados obtidos comprovaram que, dentre os sistema estudados, o sistema nanocompósito DGEBA/DETA/NS A apresenta características de viscosidade e cura localizada adequadas à utilização no processo de Estereolitografia Laser no Infravermelho (CO2). Os testes experimentais mostraram que quanto maior a velocidade de varredura do feixe laser (?), menor a difusão de calor para as regiões vizinhas ao ponto irradiado e, consequentemente, menor a espessura da camada curada. Outro fator observado na realização dos testes é que quanto menor a quantidade de pulsos incidentes no material e maior a ?, melhores são as condições de obter a cura localizada, com pouca difusão de calor para regiões vizinhas ao volume irradiado. Com base nesses resultados conclui-se que a cura localizada depende do material utilizado e do controle dos parâmetros operacionais do processo / Abstract: The current trend in materials development points significantly to the development of nanocomposites. Several researches show that the characteristic properties of these materials present, compared to similar macrocystaline, a broad range of promising possible applications. Taking this into consideration, this project aims to study and develop nanostructured composite materials (polymer/filler) to use in the process of Infrared Laser Stereolithography (CO ). 2 Thus, this study involves the physical mixture of silica nanoparticles dispersed in a polymer matrix composed of epoxy resin (diglycidyl ether bisphenol A - DGEBA) and diethylenetriamine (DETA) as curing agent. The determination of thermal properties and analysis of major general phenomena and mechanisms of nanocomposite materials cure were carried out using the Differential Scanning Calorimetry (DSC) technique. Computer simulation using a deterministic mathematical model solved by finite volume through the ANSYS CFX program, was performed ® to evaluate the profiles of the temperature spatial and temporal (transient thermal analysis) distribution in the sample (physical model) during laser application in nanocomposite materials. The simulation validations were made using the Infrared Laser Stereolithography (CO ) process, evaluating the effect of process parameters 2 (laser scan rate and laser power). The results obtained proved that among the studied systems, the DGEBA/DETA/NS A nanocomposite system have characteristics of viscosity and localized cure suitable for use in the Infrared Laser Stereolithography (CO ) process. 2 The experimental tests showed that the higher the scan rate of laser beam (?), lower the heat diffusion to the neighboring regions to irradiated point, and lower the thickness of the layer cured. Another observed aspect in the test refers to the fact that the smaller number of pulses incident on the material and the higher the scan rate of laser beam, better are the conditions to obtain localized cure, with little heat diffusion to neighboring irradiated volume regions. Based on these results it may be concluded that the localized cure depends on the material used and the control of operational parameters process / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T10:09:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodolfoJunior_Antonio_D.pdf: 6966645 bytes, checksum: 4b063523c75c2d8c912fc38efa499563 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nanocompósitos de poli(cloreto de vinila) (PVC) flexível, com óxidos de cobre (II), molibdênio e zinco, e argila organicamente modificada (O-MMT), foram preparados utilizando-se o processo de pré-esfoliação da argila em uma mistura de plastificantes a quente, seguido da intercalação no estado fundido. Nanocompósitos de microestrutura híbrida intercalada/parcialmente esfoliada foram obtidos em todas as situações avaliadas, o que foi demonstrado diretamente pelos resultados de difratometria de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), bem como indiretamente pelo incremento significativo do módulo de elasticidade das composições estudadas. A modelagem dos resultados de módulo de elasticidade mostrou que o processo de preparação utilizado permitiu o efetivo desenvolvimento da razão de aspecto da argila, que atingiu valores comparáveis com os obtidos por outros pesquisadores, em diferentes matrizes poliméricas e processos de preparação de seus nanocompósitos. As propriedades de combustão e emissão de fumaça, quando estudadas por calorimetria de cone em fluxo radiante de 50 kW m-2, mostraram que os óxidos metálicos possuem efeito bastante significativo, notadamente naquelas propriedades mais importantes quanto aos requisitos de segurança em situação de incêndio, retardando a liberação de calor e a emissão de fumaça das amostras estudadas, além de reduzir suas quantidades absolutas. A presença da O-MMT afeta somente de maneira discreta estas propriedades, e pouca interação foi observada na utilização conjunta destes dois aditivos. Os resultados fornecem ainda indicativos de que a combinação entre CuO e MoO3 é a que apresenta o melhor balanço de propriedades de combustão, uma vez que reduz o calor liberado e promove a supressão da fumaça de maneira mais eficiente. As formulações contendo ZnO, por conta de seu forte caráter de ácido de Lewis, indicam uma redução menos pronunciada da fumaça emitida durante o processo de combustão, quando em comparação com os óxidos de cobre (II) e molibdênio / Abstract: Poly(vinyl chloride) (PVC), copper (II), molybdenum and zinc oxides, and organically modified montmorillonite nanocomposites were prepared in a melt blending intercalation process. The morphology of the nanocomposites was evaluated using X-ray diffractometry (XRD) and transmission electron microscopy (TEM), and indirectly by the increment of the Young modulus of the formulations studied. The modeling of the Young modulus showed that the process of nanocomposite preparation allowed the increase of the aspect ratio of the clay particles, whose values were comparable to those nanocomposites obtained by other researchers, using different polymeric matrices and methodologies. Combustion and smoke emission properties, when studied using cone calorimetry at a radiant flux of 50 kW m-2, revealed that the metallic oxides have a significant effect on both combustion and smoke suppression properties, mainly those closely linked with safety in fire situations, retarding heat and smoke release, and lowering their absolute values. The presence of O-MMT only affects these properties discretely, and little interaction was observed in the joint use of these additives. Results also provide indications that the combination of the CuO and MoO3 present the best balance of combustion properties, as it reduced the heat released and promoted the suppression of smoke more efficiently. The formulations containing ZnO, because of their strong Lewis acid character, indicated a less pronounced reduction of smoke released during the combustion process, when compared with copper (II) and molybdenum oxides / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Heloise de Oliveira Pastore, Leonardo Marchese / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:00:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Superti_GuilhermeBicaleto_D.pdf: 4945691 bytes, checksum: 95096830b37dc8f5ad0537d64a2481e7 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho descreve a síntese de dois materiais lamelares, um silicato, a magadiita, e um aluminofosfato, a AlPO-kanemita. No primeiro caso foi feita a substituição isomórfica com alumínio e no segundo com ferro ou vanádio e também se variou os tipos de alquilaminas no espaço interlamelar, alternandose cadeias longas e curtas. A magadiita foi convertida em sua forma ácida por dois métodos diferentes: um pela troca iônica com NH4+ e outro pela troca iônica com HCl. Estudos de DRX em temperaturas crescentes demonstraram que a estabilidade térmica da magadiita não se altera após a introdução de alumínio. A acidez dos materiais foi avaliada pelo monitoramento por FTIR do CO adsorvido e verificou-se que a introdução de alumínio produz sítios de alta acidez, comparável aos zeólitos. A comparação dos dois materiais ácidos diferentes indicou que os sítios produzidos por desamoniação são mais acessíveis ao CO do que os produzidos pela troca com HCl. A AlPO-kanemita foi utilizada na preparação de compósitos poliméricos por dois métodos diferentes, por mistura no estado fundido e polimerização in situ. No primeiro caso os polímeros usados, PP e EVA, não conseguem acessar o espaço interlamelar, enquanto que no segundo caso o PS e a PA6 tem acesso, mas este depende das aminas presentes no espaço interlamelar. As massas moleculares do PS não são afetadas pela presença da AlPO-kan, mas as da PA6 são drasticamente reduzidas. A introdução dos metais de transição tem efeito na decomposição térmica dos polímeros, produzindo uma maior quantidade de um material carbonáceo quando comparada aos análogos sem metal, o que diminui a inflamabilidade do material. / Abstract: This work describes the synthesis of two layered materials, magadiite and AlPOkanemite. The first is a silicate analogous to the natural hydrated layered silicate where isomorphous substitution with aluminum was performed. AlPO-kanemite is an aluminophosphate with the same structure as the hydrated layered silicate kanemite, from the same family as magadiita. It also passed by isomorphous substitution and was also synthesized with different alkylamines at its interlayer space, alternating short and long chains. Magadiite was converted in its acid form by two different methods: ion exchange with NH4+ and themolysis or by ion exchange with HCl. The diffractograms collected in crescent temperatures show that thermal stability of magadiite does not change after introduction of aluminum. The acidity of materials was measured by monitoring the CO adsorption with FTIR and the results shows that the acidity is high, comparable to zeolites. The comparison between the two different acid materials shows that the one produced by desamoniation has acid sites more accessible to probe molecules in respect to the one produced by exchange with HCl. AlPO-kanemite was used to produce polymeric composites by two methods: melt intercalation and in situ polymerization. In the first case the polymers (PP and EVA) were not able to access the interlayer space while at the second one the PS and PA6 were found in theinterlayer space, but their concentration depends on the quantities of the amines present at the material. The molecular mass of PS was not altered by the presence of the AlPO-kan but the PA6 is drastically reduced. The introduction of the metals has effect at thermal decomposition of the polymers, producing a larger quantity of a carbonaceous material when compared to its analogous, but without metals, that diminishes the flammability of the polymer. / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientador: Lúcia Helena Innocentini Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:24:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_JoseWilsonCamilher_D.pdf: 2648911 bytes, checksum: a24c06cac0abecd9825f4e073f262762 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: É apresentada a preparação e a caracterização de nanocompósitos, produzidos a partir da vermiculita e poliolefinas funcionalizadas como matriz polimérica. As poliolefinas foram representadas pelo polietileno de baixa densidade (PEBD) e o polietileno de baixa densidade linear (PEBDL), utilizadas com e sem o anidrido maleico. A vermiculita de origem nacional foi escolhida como fase inorgânica na preparação dos nanocompósitos, devido a sua abundância e o seu baixo custo associado. A interação das matrizes poliolefínicas com a vermiculita foi facilitada pela utilização de agentes de acoplamento, baseados em compostos de amônio, cujos efeitos sobre as propriedades de barreira, ao oxigênio, à umidade, e de retardância de chama dos compostos obtidos são relatados. Foi utilizada como ferramenta de análise a Espectroscopia de Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), para o acompanhamento e caracterização do processo de síntese das organo-vermiculitas. A Difração de Raio X (DRX) foi utilizada tanto para a análise do minério de vermiculita como recebido, quanto para a caracterização dos nanocompósitos utilizando as vermiculitas modificadas com os agentes de acoplamento. Os resultados foram confirmados com a utilização da Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), com auxílio da técnica de feixe de íons (FIB). Essas técnicas confirmaram a obtenção de compostos esfoliados, evidenciando a eficiência dos agentes de acoplamento no processo de obtenção dos nanocompósitos, previamente analisados via DRX. A estrutura esfoliada dos compostos obtidos permitiu que fossem conduzidos testes sobre a sua capacidade de barreira ao oxigênio e a umidade, cujos resultados promissores mostraram a possibilidade de serem utilizados como materiais de embalagem. Da mesma forma, a característica esfoliada destes materiais possibilitou o desenvolvimento de testes para o atendimento da área de fios e cabos como isolamento e cobertura de cabos. Com este objetivo, foram analisados os requisitos de retardância de chama e ao aumento da temperatura de degradação, fundamental à preservação da integridade dos cabos durante o ataque das chamas. Este trabalho apresentou de maneira pioneira o processo de produção e utilização da vermiculita nacional, na obtenção de nanocompósitos, desde minério bruto até o produto final e a sua aplicação em casos reais / Abstract: The preparation and characterization of nanocomposites made from vermiculite and functionalized polyolefins as a polymeric matrix is presented. Polyolefins are represented by low-density polyethylene (LDPE) and linear low-density polyethylene (LLDPE), used with and without maleic anhydride. Vermiculite from a national origin was chosen as an inorganic phase in the nanocomposite preparation, due to its abundance and low cost. The interaction of the polyolefin matrixes with the vermiculite was facilitated using coupling agents. The coupling agents used were represented by the ammonium compounds and their effects were reported in the barrier properties to oxygen, humidity and in flame retardance in the produced compounds. As a nanocomposite analysis tool, Fourrier transformed infrared spectroscopy (FTIR) techniques were used, mainly in following and characterizing the organo-vermiculite process. X-ray diffraction (XRD) was used from the analysis of the vermiculite as received to the nanocomposite characterization using coupling agents. These results were confirmed using the transmission electronic microscopy (TEM) and scanning electronic microscopy (SEM), using focused ion beam (FIB), as well. These techniques confirmed the obtainment of exfoliated compounds that reinforced the coupling agents in the nanocomposite obtainment process, previously analyzed by XRD. The exfolied structure of the compounds obtained allowed for barrier-capacity tests. The nanocomposites tested as an oxygen and humidity barrier showed the possibility of being used as packaging materials due to the promising results presented. Likewise, the exfoliated characteristic of these materials enabled the development of tests to meet the needs of the wire and cable area as insulation and cable jacketing. Within this objective, there was the need to focus on the flame retardance requirements and the increase of the degradation temperature, crucial to preserve cable integrity during the flame attack. This work presents, in a pioneering manner, a revision of the production process and utilization of national vermiculite in obtaining the nanocomposite, from its ore to the final product and its application in real cases / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Fernanda Paula Collares Queiroz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T11:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_AngelaMoraes_D.pdf: 4341295 bytes, checksum: a6815c55cbc9aed051c39caf022ef41c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos nanocompósitos de amido de milho, gelatina, isolado protéico de soja, quitosana e argila montmorilonita para aplicação em embalagens alimentícias. Para avaliar o efeito da concentração de argila montmorilonita sódica (MMT) e isolado protéico de soja (IPS) nas propriedades mecânicas e de barreira de nanocompósitos de amido de milho e gelatina foi adotado um delineamento composto central rotacional 22, incluindo os quatro pontos axiais e quatro pontos centrais, resultando em 12 experimentos, aplicável à metodologia de superfície de resposta. O único parâmetro que exerceu influência aumentando a resistência à tração dos nanocompósitos, foi a concentração de MMT (L), cuja resistência média à tração foi de 70,63 MPa. O alongamento dos filmes, por sua vez, foi influenciado pela concentração de IPS, atingindo valo médio de 6,64%. A permeabilidade ao vapor de água, encontrada para os nanocompósitos, foi de 9,92 gmm/m2dkPa, enquanto que o parâmetro que exerceu maior influência na solubilidade (18,61%) dos mesmos foi à concentração de MMT. Com relação à opacidade os filmes apresentaram valores entre 4,81 e 28,98%. Pelas técnicas de difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão, foi verificada a formação de estrutura intercalada e esfoliada dos nanocompósitos. Ensaios preliminares mostraram que pelo método utilizado na elaboração dos filmes, não foi possível obter nanocompósitos de amido de milho, gelatina, IPS, quitosana e MMT. Desta forma, foram elaborados nanocompósitos de amido de milho, gelatina, quitosana e argila montmorilonita sódica, avaliando-se diferentes concentrações dos dois últimos componentes pelo uso de um delineamento composto central rotacional 22, incluindo os quatro pontos axiais e quatro pontos centrais, resultando em 12 experimentos. Verificou-se que com o aumento da concentração de MMT houve uma diminuição na resistência mecânica e alongamento dos filmes. A formulação que apresentou maior resistência à tração (78,27 MPa) e alongamento (5,83%) continha 1,09% de quitosana e 1,5% de MMT, em relação à massa total de gelatina e amido. O valor médio da permeabilidade ao vapor de água dos nanocompósitos investigados foi de 10,85 gmm/m2dkPa. Com o aumento da concentração de quitosana e MMT houve uma diminuição na solubilidade dos filmes, sendo o valor médio encontrado de 15,04%. Pela técnica de difração de raios-X, observou-se que, com o aumento da concentração de argila, a estrutura dos filmes tornou-se amorfa. As micrografias obtidas pela microscopia eletrônica de transmissão confirmaram a formação de estrutura intercalada/esfoliada da argila. Este estudo mostrou que as propriedades funcionais dos nanocompósitos de amido de milho e gelatina podem ser modificadas pela variação na concentração de MMT, IPS e quitosana, tornando promissora a utilização destes materiais para embalagem / Abstract: Nanocomposites of maize starch, gelatin, soy protein isolate, chitosan and montmorillonite clay were developed for application in food packaging. To evaluate the effect of the sodium montmorillonite clay (MMT) and soy protein isolate (IPS) concentration in the mechanical properties and in the barrier of nanocomposites of maize starch and gelatin, it was adopted a rotational central composed delineation 22, including the four axial points and four central points, resulting in 12 experiments, applicable to the response surface methodology. The only parameter that exerted influence increasing the tensile strength of the nanocomposites, was the MMT (L) concentration, which average resistance to the traction was 70,63 MPa. The films elongation was influenced by the IPS concentration, having reached average value of 6,64%. The water vapor permeability, found for the nanocomposites, was 9,92 gmm/m2dkPa, while the parameter that exerted greater influence in the solubility (18.61%) of the same ones was the MMT concentration. Regarding to the haze, the films presented values between 4,81 and 28,98%. By the X-ray diffraction techniques and electronic microscopy of transmission, it was verified the formation of intercalated and exfoliated structure of the nanocomposites. Preliminary analyzes had shown that by the method used in the elaboration of the films, it was not possible to get nanocomposites of maize starch, gelatin, IPS, chitosan and MMT. Therefore, nanocomposites of starch of maize, gelatin, chitosan and montmorillonite sodium clay had been elaborated, evaluating different concentrations of the last two components through the use of a rotational central composite design 22, including the four axial points and four central points, resulting in 12 experiments. It was verified that with the increase of the MMT concentration there was a reduction in the mechanical resistance and elongation of the films. The formularization that presented a greater tensile strength (78,27 MPa) and elongation (5.83%) contained 1.09% of chitosan and 1.5% of MMT, in relation to the total mass of gelatin and starch. The average value of the water vapor permeability of the investigated nanocomposites was 10,85 gmm/m2dkPa. With the increase of the chitosan and MMT concentration there was a reduction in the solubility of the films, resulting in a average value of 15,04%. By the X-ray diffraction techniques, it was observed that, with the increase of the clay concentration, the structure of the films became amorphous. The micrographs obtained by the electronic microscopy of transmission confirmed the formation of intercalated/exfoliated structure of the clay. This study showed that the functional properties of the nanocomposites of maize starch and gelatin can be modified by the variation in the concentration of MMT, IPS and chitosan, becoming promising the use of these materials for packing / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Fernando Galembeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T22:53:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valadares_LeonardoFonseca_M.pdf: 2704224 bytes, checksum: 7117cbcbd90ead01e5b79c4d6efb650a (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientadores: Ana Flavia Nogueira, Maria Isabel Felisberti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T13:37:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedroni_LucasGomes_M.pdf: 2275674 bytes, checksum: 3829c2b15fd56db6cd84d632bf86508b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nanocompósitos poliméricos baseados em nanotubos de carbono possuem um dos mais elevados potenciais tecnológicos devido à possibilidade de produção de materiais com destacadas propriedades mecânicas, alta condutividade elétrica em baixos teores (baixos limites de percolação), e boa processabilidade. São sistemas versáteis que podem apresentar propriedades excepcionais, as quais podem ser controladas pela alteração na proporção de seus componentes, permitindo que sejam moldados para atender à aplicação exigida. Nesse trabalho, nanocompósitos de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) e um elastômero comercial (Kraton-D®), que é um copolímero em bloco de estireno-butadieno-estireno (SBS), foram preparados por extrusão e pela técnica de evaporação de solvente (casting). As propriedades térmicas, mecânicas, e elétricas desses materiais foram comparadas. A caracterização foi realizada através de medidas de condutividade elétrica (método de Coleman), microscopias eletrônicas de varredura e de transmissão (caracterização morfológica), termogravimetria (determinação do teor de cargas e estabilidade térmica), ensaios de tração e análise dinâmico-mecânica (propriedades mecânicas). Além disso, o potencial de aplicação dos compósitos em células solares de TiO2/corante (DSSC) e como materiais absorvedores de radiação (MAR) foi avaliado. Os resultados evidenciaram uma forte influência da metodologia de preparo nas propriedades finais dos compósitos, a qual é creditada a mudanças de morfologia do sistema em função das condições de preparação utilizadas. As amostras preparadas por casting apresentaram condutividades elétricas mais elevadas, enquanto as propriedades mecânicas foram superiores para os filmes extrudados, e ambas tiveram melhoria da estabilidade térmica. Os compósitos se mostraram promissores quanto ao uso em DSSC e como MAR, mas muitos estudos ainda são necessários para aprimorar sua eficiência nesses campos / Abstract: Polymeric nanocomposites based on carbon nanotubes (CNTs) have one of the highest technological potential due to the possibility of produce materials with improved mechanical properties, high electrical conductivity at low loadings (low percolation threshold), and good processability. These systems are versatile, may present astonishing properties, and are allowed to control them by changing the proportion of their components, being able to tailor these materials to suit a desired application. In this work, nanocomposites of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and a commercial elastomer (Kraton-D®), which is a block copolymer of styrenebutadiene- styrene (SBS), were prepared by extrusion and by casting. The thermal, mechanical, and electrical properties presented by these materials were compared. The characterization was performed by measurement of the electrical conductivity (Coleman¿s method), scanning and transmission electron microscopy (for morphologic characterization), thermogravimetry (for thermal stability and determination of the loading of filler), stress-strain tests and dynamic mechanical analysis (for the mechanical properties). Furthermore, the potential of application of the extruded composites in dye-sensitized solar cells (DSSC) and as radiation absorbing materials (RAM) was tested. The results showed a strong influence of the methodology of preparation upon the final properties of composites, which was attributed to changes in the morphology of the system with conditions used to prepare the samples. Composites made by casting showed a higher electrical conductivity than the extruded ones, although the latter presented better mechanical properties than the former ones. Despite the requirement of further studies to improve their efficiency in DSSC and as RAM, the composites were promising for these applications / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Orientador: Julio Roberto Bartoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T01:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faria_TatianeDiasMarques_M.pdf: 2955450 bytes, checksum: 63c9a4b195b9577f64bd709603a63795 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Adesivos preparados com borracha termoplástica são de grande importância na indústria de adesivos sensíveis à pressão devido à sua grande versatilidade de processamento. Porém, geralmente estes adesivos apresentam desvantagens em ensaios em que temperaturas na faixa de 90º C são requeridas. Neste trabalho, foram preparados adesivos de borracha termoplástica com nanoargilas do tipo montmorilonita com duas organofilicidades diferentes, a fim de se estudar o desempenho das propriedades adesivas de peel, tack, shear e SAFT (Shear Adhesion Failure Temperature), além das propriedades de flamabilidade. Primeiramente, foram preparados masterbatches de resina hidrocarbônica e nanoargilas Cloisite® 20A e 25A (sendo a 20A mais organofílica) pelo processo de intercalação do fundido, através de extrusora dupla-rosca. Análises de difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão sugerem uma esfoliação da Cloisite® 20A na resina e uma intercalação da Closite® 25A. Depois, os masterbatches foram utilizados na preparação de compostos adesivos nas concentrações de 5 e 10 phr de nanoargilas, também em extrusora dupla-rosca. Ensaios de difração de raios X sugereriram a esfoliação das nanoargilas em todos os compostos adesivos, porém, pelas análises de microscopia eletrônica de transmissão, a amostra preparada com a Cloisite® 20A, na concentração de 10 phr, apresentou uma esfoliação relativamente maior. Ensaios dinâmico-mecânicos apresentaram significativo deslocamento da temperatura de transição vítrea (pico de tan d) para os adesivos preparados com a Cloisite® 20A, sugerindo a formação de nanocompósitos. Os módulos de armazenamento, na faixa de 70 a 93º C, obtidos com estes compostos adesivos, apresentaram também valores inferiores aos demais adesivos, sendo que a uma concentração de 10 phr o módulo foi o menor obtido e a uma concentração de 5 phr o módulo apresentou um valor intermediário. Os ensaios nas fitas adesivas demonstraram um maior equilíbrio de propriedades adesivas para o adesivo preparado com a Closite® 20A numa concentração de 5phr, apresentando este, módulo ótimo na faixa de temperatura de 70 a 93º C. Este adesivo manteve as propriedades de peel e tack próximas às do adesivo referência, melhorando significativamente as propriedades de shear a 70 e 93º C e SAFT. O ensaio de flamabilidade não foi conclusivo pois as amostras foram consideradas inflamáveis e houve muita variabilidade nos resultados obtidos para os tempos de queima. / Abstract: Adhesives prepared with thermoplastic rubber are very important for the pressure sensitive adhesives industry due to its easy processability. However, these adhesives are usually not indicated for applications in which temperature resistance around 90o C is required. In this study, thermoplastic rubber adhesives with nanoclays were prepared, in order to evaluate its adhesion performance: peel, tack, shear and SAFT. Moreover, the flammability properties are also going to be studied. Firstly, masterbatches of nanoclays Cloisite® 20A and 25A (being 20A more organophilic) and hydrocarbon resin were prepared through melt intercalation process, using a twin-screw extruder. Analysis through X ray difraction and transmission electronic microscopy suggests the exfoliation of Cloisite® 20A in the resin and the intercalation of Cloisite® 25A. After that, the masterbatches were used in the hot melt adhesives preparation, giving the nanoclays concentration of 5 and 10 phr. This process was also made in the twin-screw extruder. Analysis through X ray difraction showed again the exfoliation of the nanoclays in the adhesive, however, transmission electronic microscopy suggests that the sample prepared with Cloisite® 20A and concentration of 10phr presented the higher level of exfoliation. Dynamic-mechanical analysis showed a glass transition temperature shift (tan d peak) for the adhesives prepared with Cloisite® 20A, suggesting the formation of nanocomposites. The storage modulus of these adhesives, in the range from 70 to 93oC, showed values lower than the reference and other adhesives, being the adhesive with 20A and 10 phr the lowest modulus and the adhesive with 20A and 5 phr the intermediate value for the modulus. The testing done with the adhesive tapes, showed more balanced properties for the adhesive prepared with Cloisite® 20A and 5 phr, suggesting an optimal value for the modulus. This adhesive kept peel and tack properties close to the reference and showed improvements in properties like: 70 and 93oC shear and SAFT. Flammability testing was not conclusive because all samples were considered flammable and lots of variability was oberved in the burning times obtained. / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ana Rita Morales / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:32:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_LucileneBetegade_D.pdf: 25147063 bytes, checksum: a98b5c9f475d3fb0e39af5793bb3acee (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Sete bentonitas foram avaliadas quanto ao potencial na obtenção de formas organofílicas, através da caracterização por difração de raios-X para avaliar os espaçamentos basais, pelo teste de inchamento, em água e em xileno, para avaliar o caráter a hidrofílico e organofóbico, por energia dispersiva de raios-X para identificar os elementos presentes, e da capacidade de troca de cátions pelo método de adsorção do azul de metileno. Somente uma não apresentou potencial para organofilização e foi descartada. As bentonitas que apresentaram potencial para serem organofilizadas, foram tratadas com um sal quaternário de amônio por troca de cátions em dispersão aquosa, metodologia convencionalmente usada, e intercalação em meio semi-sólido, como metodologia alternativa. Posteriormente, as bentonitas foram caracterizadas por difração de raios-X, para avaliar intercalação dos cátions orgânicos, pelo teste de inchamento, em água e em xileno, para avaliar o caráter organofílico e hidrofóbico adquirido, por energia dispersiva de raios-X para identificação dos elementos presentes. Adicionalmente, ambas bentonitas sódicas e organofilizadas, foram caracterizadas por análise termogravimétrica para avaliar a estabilidade térmica e o teor de cátions orgânicos incorporado, por microscopia eletrônica de varredura para avaliar a morfologia das partículas e por medida da área específica baseada na adsorção de nitrogênio. Todas as bentonitas adquiriram caráter organofílico. Foram preparados nanocompósitos com polipropileno e as bentonitas organofílicas obtidas. Após o processamento, foi feita uma caracterização por difração de raios-X e por microscopia eletrônica de transmissão para avaliar a dispersão das bentonitas organofílicas na matriz polimérica e o tipo de estrutura formada. Foram obtidos nanocompósitos com estruturas esfoliadas, parcialmente esfoliadas e intercaladas, e intercaladas. O estudo mostra uma grande potencialidade das bentonitas em estudo na obtenção de bentonitas organofílicas para nanocompósitos poliméricos, bem como a eficiência da metodologia de organofilização em meio semi-sólido. / Abstract: Seven bentonites were evaluated to verify the potential to obtain the organophilic clay. The characterization by X-ray diffraction to evaluate the basal spacings was made, as well as the characterization by swelling capacity test, in water and in xylene, to evaluate the hydrophilic and organophobic character, by X-ray dispersive energy to indentify the present elements, and by cations exchange capacity using the method of blue methylene adsorption. Only one bentonite didn't show potential to be organophilized and was rejected. The bentonites that showed potential to be organophilized, were treated with a quaternary ammonium salt by cation exchange in aqueous dispersion, the conventional methodology used, and by intercalation in semi-solid medium, as an alternative methodology. Subsequently, they were characterized by X-ray diffraction, to evaluate the intercalation of the organic cations, by the swelling capacity test, in water and in xylene, to evaluate the organophilic and hidrophobic acquired, by X-ray dispersive energy to identify the present elements. Furthermore, both sodium and organophilized bentonites were characterized by thermogravimetric analysis to evaluate the thermal stability and the tenor of organic cations incorporated, by scanning electronic microscopy to evaluate the morphology of the particles, and by measurement of specific area based on the adsorption of nitrogen. All bentonites acquired organophilic character. Nanocomposites with polypropylene as matrix and the organophilic bentonites obtained were prepared. After the processing, a characterization by X-ray diffraction and by transmission electronic microscopy to evaluate the dispersion of the organophilic bentonites in the polymeric matrix and the type of structure formed were made. Nanocomposites with exfoliated, or partially exfoliated and intercalated, and intercalated structures were obtained. The study shows a large potential of the bentonites in study in obtaining organophilic bentonites for polymeric nanocomposites, as well as the efficiency of the methodology of organophilization in semi-solid medium. / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química