Orientadores: Júlio Roberto Bartoli, Marcos Akira D'Ávila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T09:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galvan_Danieli_M.pdf: 5419216 bytes, checksum: 3bbb69d4a9a4e73278d7ed9781b01c43 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho estudou a preparação e caracterização de híbridos de polímero-argila, tendo a poli(acrilonitrila-butadieno-estireno) (ABS) como matriz polimérica e duas argilas montmorilonitas organofílicas (MMTO) distintas e sua mistura binária 1:1 como fases dispersas. O objetivo foi avaliar os efeitos das variáveis: tipo de argila e processo nas propriedades físicas dos híbridos de ABS/MMTO. A seleção das argilas MMTO comerciais (Cloisite 30B e Cloisite 20A) baseou-se nas possíveis afinidades químicas de cada uma delas com as distintas fases do terpolímero ABS. Na preparação dos híbridos através do processo de intercalação no estado fundido, em extrusora com rosca-dupla co-rotacional, foi investigado o efeito do torque da rosca (ou tempo de residência na extrusora), na dispersão das argilas na matriz ABS. Os compostos obtidos foram caracterizados através de análises de difração de raios-X, termogravimetria, ensaios de tração uniaxial e resistência ao impacto, flamabilidade e análises reológicas do fundido em regime permanente e oscilatório em altas e baixas taxas de cisalhamento. A difração de raios-X indicou que os híbridos obtidos apresentavam estruturas intercaladas, que proporcionaram aumento nos módulos de elasticidade por tração e por cisalhamento (armazenamento e perda). As análises reológicas dos híbridos ABS mostram o surgimento de um caráter pseudo-sólido, em especial para os híbridos contendo a MMTO com maior afinidade química (Cloisite 30B) à fase SAN do terpolímero. Este comportamento indicaria uma provável dispersão em escala nanométrica da Cloisite 30B nos híbridos ABS, seja como único componente na fase dispersa ou na sua mistura binária com a Cloisite 20A. Este resultado caracterizaria os materiais obtidos como nanocompósitos. Melhorias significativas nas propriedades mecânicas de tração também foram verificadas nos híbridos a base de Cloisite 30B. Já os ensaios de rigidez ao impacto e as análises de estabilidade térmica não apresentaram resultados satisfatórios. Entretanto a adição de MMTO eliminou o gotejamento de material incandescente apresentado pelo ABS durante a queima (norma UL 94 HB). A utilização de um menor torque na rosca, ou seja, maior tempo de residência dos híbridos na extrusora, parece favorecer a dispersão/intercalação das argilas na matriz de ABS. Entretanto, o efeito deste fator foi confundido com variações na concentração nominal de argila / Abstract: This work studied the preparation and characterization of hybrids of polymer-clay, where the polymeric matrix was the poly(acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS) and two different organically modified montmorillonite (OMMT) and their mixture (1:1) were used as dispersed phase. The aim was evaluate the effect of kind of clay and process parameters on physical properties of ABS/OMMT hybrids. Two grades of commercial OMMT organoclay (Cloisite 20A and Cloisite 30B) were investigated, with distinct chemical affinities according to terpolymer phases, and a binary mixture of these clays. The hybrids were prepared by melt intercalation process, on a co-rotating twin-screw extruder, the effect of screw torque (or residence time on extruder) on clay dispersion in the polymeric matrix was investigated. The hybrids were characterized by analysis of X-ray diffraction, thermogravimetry, mechanical properties (uniaxial tensile and impact strength), flammability, and rheological analysis in steady and oscillatory states, at high and low shear rates. The X-ray diffractions indicated that the ABS hybrids present an intercalated structure, which improved the tensile elastic modulus and shear modulus (storage and loss). The rheological analysis of ABS hybrids shows the emergence of a pseudo-solid character, especially to the hybrids containing the OMMT with higher chemical affinity (Cloisite 30B) to SAN phase of the terpolymer. This behavior would indicate a probable nanometric scale dispersion of the Cloisite 30B on the hybrids of ABS, even in the single form or in a binary mixture, likely characterizing them as nanocomposites. Significant improvements in the tensile mechanical properties were also verified on the hybrids based on Cloisite 30B. Nevertheless the impact strength and thermal stability analysis did not show satisfactory results. The flammability test (UL 94 HB standard) of ABS hybrids showed a non-dripping effect of incandescent material during burning. The use of a lower screw torque, higher residence time of the hybrids on extruder, seems to favor clay dispersion/intercalation on the ABS matrix, however, the effect of this factor was confounded with some variations in the organoclay nominal content / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Carmen Gilda Barroso Tavares Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T18:23:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_SabinadaMemoriaCardosode_D.pdf: 7127568 bytes, checksum: 0ebd83d085ffff7fe81cf8749ab309fb (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A coesão de um grupo de profissionais de diversas áreas onde haverá troca de informações para a concretização de um biomaterial é fator decisivo para reunir todos os requisitos necessários de caracterizações físicas, químicas e biológicas e assim garantir biocompatibilidade e biofuncionalidade, associadas à interação entre o tecido vivo e o biomaterial. Scaffold biodegradável que combina a bioatividade de hidroxiapatita (HA) e a degradabilidade ajustável de matriz de poliuretano (PU) obtido a partir do PVAl foi desenvolvido nesta pesquisa e submetido à caracterizações morfológicas, mecânicas e biológicas. Este novo tipo de scaffold não é tóxico, apresenta interconexão de poros e microporos nas paredes dos poros, boa resistência mecânica e boa ativação de crescimento celular, propriedades que satisfazem as exigências do uso clínico. As análises através de microscopia eletrônica de varredura mostram além da conexão de poros as nanopartículas de hidroxiapatita distribuídas de maneira uniforme na matriz do bionanocompósito. Os valores médios de resistêcia à compressão da matriz e do bionanocompósito foram próximos de 60 MPa tanto para PVAl-PU como para PVAl-PU/HA com 25% de HA, e 105 MPa PVAl-PU/HA com 33% de HA. Após 24 horas de implante o biomaterial PVAl-PU/HA já apresentou em observação por MEV, detalhe de células aderidas, sugestivas provavelmente de células de fibroblasto, espraiamento com formação de uma camada celular compacta e homogênea e após 14 dias do implante foi observada a interação do biomaterial com as camadas do tecido subcutâneo e a invasão do crescimento celular pelos poros interconectados do scaffold. Portanto o scaffold desenvolvido neste trabalho é indicado com expectativas promissoras para implantes ósseos / Abstract: The cohesion of a group of professionals from many areas, exchanging information to concretize a bio material, is a crucial factor to gather all of the requirements of physical, chemical, and biological characterization and therefore ensure biocompatibility and bio functionality, associated to the interaction of the living tissue and the biomaterial. In this research it was developed and subjected to morphological, mechanical and biological characterization, a biodegradable scaffold that combines the bioactivity of hydroxyapatite (HA) and the adjustable degradability of polyurethane matrix (PU) obtained from the PVA1. This new kind of Scaffold is non toxic, has interconnected pores and micropores at the pore's wall, great mechanical resistance and great cellular growing activation. These properties meet the clinical use requirements. The scanning electronic microscopy analysis shows, beside the pore connection, the hydroxyapatite microparticles arranged evenly in the bionanocomposite. The medium values of compression resistance of the matrix and of the bionanocomposite were close to 60 MPa for PVA1-PU well as PVA1-PU/HA with 25% of HA, and 105 MPa PVA1-PUH/HA with 33% of HA. After 24 hours of insertion, the biomaterial PVA1-PU/HA presented as seen in MEV observation, adherent cells, probably coming from fibroblast cells, spreading with a cellular compact and homogeneous layer and, after 14 days of the insertion, it was observed the biomaterial interaction with the layers of the subcutaneous tissue and the invasion of the cellular growing through the scaffold's interconnected pores. Therefore, the osseous scaffold is indicated with promissing expectations to implants / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

Orientadores: Julio Roberto Bartoli, Humberto Gracher Riella / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:19:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mazzucco_MateusDeLorenziCancelier_M.pdf: 25131087 bytes, checksum: 9d983cb4726735834e67d038fd3a6235 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a relação entre estrutura e propriedades de híbridos de montmorilonitas organicamente modificadas (MMTO) e terpolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), compatibilizados com o copolímero de estirenoetileno- butadieno-estireno (SEBS) ou de estireno-butadieno-estireno (SBS) preparados via intercalação no estado fundido em extrusora de rosca-dupla. Quatro formulações de híbridos foram propostas segundo um planejamento fatorial de experimentos 22 para estudar o efeito dos fatores compatibilizante (SEBS e SBS) e composição da MMTO (Cloisite 30B e mistura Cloisite 30B+Cloisite 20A (1:1)). A mistura binária de argilas foi proposta para verificar a viabilidade em balancear o caráter hidrofílico e hidrofóbico dos surfactantes destes dois tipos de argilas. As etapas de processamento foram: 1) Preparação de quatro concentrados na proporção mássica de 49,5: 40: 10: 0,5 de ABS/argila/compatibilizante/antioxidante em misturador interno; 2) Diluição para 4% em massa de MMTO; 3) extrusão do composto; 4) Granulação em moinho e moldagem por injeção dos corpos de prova. O efeito destes fatores e suas interações foram avaliados através de análises de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), termogravimetria (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC), ensaios de tração uniaxial, resistência ao impacto, flamabilidade e análises reológicas do fundido em regime permanente e oscilatório em altas e baixas taxas de cisalhamento. As análises de DRX e de MET indicaram que os híbridos apresentaram estruturas intercaladas (ABS/20A30B/SEBS) e parcialmente esfoliadas (ABS/30B/SBS), essencialmente na fase SAN dos híbridos. As análises por MEV mostraram morfologias distintas da superfície de fratura na tração para os híbridos com SBS e SEBS sendo o SEBS caracterizado por uma fratura dúctil. As análises reológicas dos híbridos mostraram o surgimento de um caráter pseudo-sólido, com aumento significativo nos módulos de armazenamento e na viscosidade complexa, em especial para os híbridos com SBS. Este comportamento revela uma provável dispersão em escala nanométrica das argilas nos híbridos ABS, seja na forma simples ou mistura binária de MMTO. A resistência ao impacto, de todos os híbridos, foi significativamente reduzida devido às micro ou nano partículas de argila que podem atuar como defeitos aumentando aconcentração das tensões localizadas. Melhorias significativas nas propriedades mecânicas de tração quanto ao módulo de elasticidade foram verificadas nos híbridos com SBS em relação ao ABS de referência, por sua vez os híbridos com SEBS mostraram um expressivo comportamento dúctil. No ensaio de flamabilidade na horizontal (norma UL 94 HB) verificou-se uma supressão do gotejamento de material incandescente durante a queima dos híbridos contendo SBS, gotejamento observado nos híbridos com SEBS e no ABS de referência, este comportamento favorável é provavelmente devido à viscosidade do híbrido fundido SBS ser o dobro do SEBS. O estudo da cinética de degradação termo-oxidativa dos híbridos mostrou que a energia de ativação dos híbridos compatibilizados com SEBS é significativamente maior do que os híbridos com SBS, provavelmente devido à hidrogenação do butadieno no SEBS que melhora a sua estabilidade térmica. O grau de dispersão obtido pelas argilas permite designar estes híbridos como nanocompósitos de ABS / Abstract: The present work, shows a study about the relationship between structure and properties of hybrids of organically modified montmorillonites (MMTO) and terpolymer of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), compatibilized with styrene-ethylene-butadienestyrene (SEBS) or styrene-butadiene-styrene (SBS) prepared by melt blending process. Four formulations of hybrids were proposed in a 22 factorial design of experiments to study the effect of factors compatibilizer (SEBS and SBS) and composition of OMMT (Cloisite 30B and Cloisite 30B + Cloisite 20A mixture (1:1)). The binary mixture of clay was proposed to verify the feasibility of balancing the hydrophobic and hydrophilic character of surfactants these two types of clays. The processing steps were: 1) Preparation of four masterbatches in mass ratio of 49,5: 40: 10:0,5 of ABS/clay/compatibilizer/antioxidant in an internal mixer; 2) Dilution to 4% by weight of OMMT; 3) Extrusion of the compound; 4) Granulation in mill and injection molding of test specimens. The effect of these factors and their interactions were evaluated through analysis of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetry (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), uniaxial tensile tests, impact strength, flammability and rheological analysis at high and low shear rates. The analyses of XRD and TEM showed that hybrids had structures intercaled (ABS/20A30B/SEBS) and partially exfoliated (ABS/30B/SBS) essentially in the SAN phase of the hybrids. The analyses by SEM showed different morphologies of the fracture surface in tensile for hybrids with SBS and SEBS, being the SEBS characterized by a ductile fracture. The analyses rheological of hybrids showed the appearance of a pseudo-solid behavior, with a significant increase in storage modulus and complex viscosity, in particular for hybrids with SBS. This behavior reveals a probable dispersion in nano scale of clays in hybrids ABS, either as single or binary mixture of MMTO. The impact strength of all hybrids were significantly reduced due to micro or nano clay particles that can act as defects increasing the concentration of localized stresses. The mechanical properties showed positive results of tensile as so elastic modulus observed in hybrids with SBS in relation to pristine ABS, while hybrids with SEBS showed a significant ductile behavior. In horizontal flammability test (UL 94 HB) verified a suppression of dripping of incandescent material during the burning of hybrids containing SBS, drip observed in hybrids with SEBS and pristine ABS reference, this behavior is probably due to the viscosity of hybrid melted SBS be the double of SEBS. The study of the kinetics of thermo-oxidative degradation of hybrids showed that the activation energy of the hybrid compatibilized with SEBS is significantly greater than the hybrids with SBS, probably due to hydrogenation of the butadiene on SEBS which improves their thermal stability. The degree of dispersion obtained by clays allows to designate these hybrids how nanocomposites ABS / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

No description available.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-16T14:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340536.pdf: 3036922 bytes, checksum: 8cbfa1657eb6dfe98cfa4f8af2a8970b (MD5) Previous issue date: 2016 / O objetivo desse trabalho foi desenvolver nanopartículas de zeína carregadas com os óleos essenciais de orégano e tomilho e seus respectivos componentes majoritários timol e carvacrol, e suas aplicações em filmes. As nanopartículas estudadas revelaram estabilidade no armazenamento, (4 ºC e 20 ºC) durante 90 dias quanto à atividade antioxidante, eficiência de encapsulação, índice de polidispersão e potencial zeta; atividade antimicrobiana frente às bactérias Listeria monocytogenes ATCC 7644, Staphylococcus aureus ATCC 2593, Escherichia coli ATCC 25922 e Salmonella enterica subsp.enterica serovar. Typhimurium e liberação controlada ao longo do tempo. As nanopartículas carregadas apresentaram características distintas aos óleos essenciais e aos compostos puros não encapsulados, sendo comprovada pelas técnicas estudadas. Com intuito de desenvolver um filme nanocompósito com propriedades bioativas, dispersões de nanopartículas de zeína carregadas com timol e carvacrol foram incorporadas nas concentrações de 30, 50 e 70 % (v/v) na solução filmogênica de poli (óxido de etileno) (PEO) a 3 % (m/v), A interação entre as nanopartículas e o PEO foi confirmada pelas técnicas de Calorimetria Exploratórial Diferencial, Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier e Microscopia Eletrônica de Varredura. Análises reológicas das soluções fimogênicas indicaram um aumento do índice de consistência com comportamento não-newtoniano com o incremento das concentrações de nanopartículas. Com a incorporação das nanopartículas foram observadas melhorias nas propriedades térmicas e manutenção da plasticidade dos filmes, acréscimo na atividade antioxidante, aumento da hidrofobicidade, manutenção da luminosidade dos filmes de PEO e aumento da coloração e opacidade dos filmes.<br> / Abstract : The aim of this study was to develop and apply in films zein nanoparticles loaded with the essential oils of oregano and thyme and their majority components thymol and carvacrol. The studied nanoparticles showed storage stability (4 and 20 ° C) for 90 days of the antioxidant activity, encapsulation efficiency, polydispersity index and zeta potential; antimicrobial activity against bacterias Listeria monocytogenes ATCC 7644, Staphylococcus aureus ATCC 2593, Escherichia coli ATCC 25922 e Salmonella enterica subsp.enterica serovar. Typhimurium, and controlled release over time. The loaded nanoparticles showed distinct characteristics in relation to the essential oils and pure compounds not encapsulated, as proved by the studied techniques. In order to develop a nanocomposite film with bioactive properties, dispersions of zein nanoparticles loaded with thymol and carvacrol were incorporated at concentrations of 30, 50 and 70% (v / v) of the filmogenic solution of poly (ethylene oxide) (PEO) 3% (m / v). The interaction between the nanoparticles and PEO was confirmed by the techniques Calorimetry Exploratórial Differential, Infrared Spectroscopy with Fourier Transform and Scanning Electron Microscopy. The Rheological Analysis of the filmogenic solutions indicated an increase in the consistency index with non-Newtonian behavior while increasing concentrations of nanoparticles. By the nanoparticles incorporation, improvements were observed in the thermal properties and maintenance of the plasticity of the film, increasing in the antioxidant activity, increased hydrophobicity, luminosity maintenance of PEO films and increased color and opacity of the films.

Orientador: Julio Roberto Bartoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T21:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanin_AileenNicoleFowler_M.pdf: 11356850 bytes, checksum: cf01903240aa482d9b8d8f3559af3823 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Adesivo Sensíveis à Pressão (PSA) são adesivos poliméricos usados principalmente em fitas e etiquetas. De modo geral, existem três tipos de adesivos PSA: a base de solvente, a base d'água e "hot melt". Os adesivos a base de solvente apresentam algumas limitações como flamabilidade e toxicidade, mas ainda são amplamente usados, devido às propriedades finais que apresentam, como boa adesividade a substratos polares c boa adesão com alguns plásticos. Geralmente, os compostos poliméricos para PSA utilizam cargas minerais devido à redução de custo e às propriedades finais que os PSA podem apresentar, como propriedades dielétricas, resistência à umidade e tensão na ruptura. Por outro lado, nanocompósitos estão mostrando grandes vantagens em várias aplicações poliméricas, melhorando suas propriedades térmicas, mecânicas e retardância à chama. Adesivos PSA nanocompósitos a base de solvente foram preparados pelo processo de esfoliação-solução de compostos a base de borracha natural e argilas organicamente modificadas. Um planejamento fatorial de experimentos, 22 com replicata, foi utilizado para verificar a influência dos fatores da composição: concentração e tipos de argilas modificadas, nas propriedades físicas dos adesivos. Um composto adesivo de referencia (PSA convencional) foi também preparado utilizando CaCOH3, carga de uso comum nessas formulações. Os adesivos foram caracterizados através das suas propriedades adesivas (coesão ou "shear", adesão ao aço ou "peel" ,tlato à superfície ou "tack") gel e resistência à propagação de chama. A maioria dessas propriedades apresentou significância estatística em ao menos um dos fatores de composição estudados, tipo ou concentração de nanoargila. Os ensaios de resistência á propagação de chama mostraram melhoria nas propriedades de resistência à propagação da chama em todos os adesivos com argilas modificadas, comparados ao composto de referência. Análises TGA indicaram o mesmo comportamento de variação de massa em função da temperatura para lodos os adesivos. As análises DMTA dos adesivos mostraram diferenças entre os dois tipos de argilas modificadas quanto às suas Tg. Nas análises XRD dos adesivos não foram identificados picos de difração característicos das argilas, talvez devido à diluição das amostras ou até à desejada esfoliação. Nas análises de SEM dos compostos adesivos observou-se uma tênue forma lamelar devido às argilas e as análises EDS dos compostos indicaram a presença de Si e Al, constituintes da argila modificada / Abstract: Pressure sensitive adhesives (PSA) are polymeric adhesives used for mainly in tapes and labels. Usually, there are 3 types of PSA: solvent based, water based and hot melt. Solvent based adhesives have few limitations, like flammability and toxicity, but they are still often used, due to their properties as good adhesion to polar substrates and good bonding with some plastics. The compounds for pressure sensitive adhesives, in general, use fillers due to cost reduction and properties they can give, like dielectric properties, water resistance and tensile strength. On the other side, nanocomposites are showing great advantages on several polymers applications improving thermal resistance, flame retardancy and mechanical properties. Nanocomposites for solvent-based adhesives were prepared by an exfoliation-solution process of natural rubber and organically modified clay compounds. A Design of Experiment (DOE). 22 with replication, was used to verify the influence of compounding factors; concentration and grades of nanoclays.A control adhesive compound was prepared using CaCO3, very common filler for adhesive fonnulations. The PSA were characterized by their adhesive properties (cohesion or shear, adhesion to steel or peel test, tack), gel and flammability. Almost all these properties showed statistical significance at least for one of the compounding factors, grade or concentration of nanociay. The flammability tests showed an improvement on the flame retardancy properties for all the nanoclays adhesives compared to the control compound. TGA analyses showed the same pattern of mass reduction as a function of temperature for all the adhesives. DMTA showed differences between the 2 kinds of nanoclays regarding Tg. XRD analyses did not show any diffraction peak related to the clays, likely due to the diluted samples or even to an exfoliation. SEM analyses showed a slightly lamellar pattern of clays and EDS analyses of the compounds confirmed the presence of Si and Al, elements of the nanoclays / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Yoon Kil Chang / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:58:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Biasutti_ElizaAugustaRolim_D.pdf: 5427328 bytes, checksum: bb45f1359e2ca61015efd7dd7e6eddc1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os plásticos de amido apresentam aplicações limitadas devido às pobres propriedades mecânicas e processabilidade, além de serem hidrofílicos. Para superar estas deficiências, a associação do amido com outros polímeros biodegradáveis ou a adição de nanoargilas são formas de se obter materiais de baixo custo, com melhores propriedades e compostáveis. O objetivo geral deste trabalho foi o desenvolvimento e avaliação de blendas poliméricas e nanocompósitos, obtidos por extrusão, extrusão de filme tubular e injeção, cujo principal componente da matriz polimérica foi o amido. No artigo I, para estudar o efeito da nanoargila sobre as propriedades mecânicas e estruturais de blendas poliméricas extrusadas de amido e gelatina, quatro misturas foram obtidas, sendo que as proporções de amido, gelatina, glicerol e água (100:20:40:40) foram mantidas constantes, enquanto o teor de nanoargila das blendas variou de 0 a 2,5%. Os resultados de difração de raios-X dos nanocompósitos revelaram a expansão dos espaços interlamelares consistentes com um processo de intercalação e, consequentemente, foi observado o aumento da resistência à tração (RT). No artigo II, para obtenção dos filmes de blendas poliméricas de amido de milho nativo (AN) e amido reticulado (AM) e poli (adipato de butileno-co-tereftalato) (PBAT) o processo de extrusão de filme tubular foi empregado. Para definição das misturas para produção dos filmes foi usada a metodologia de planejamento de misturas. As propriedades de tração dos filmes foram determinadas nas direções de fabricação (DF) e transversal (DT). Verificou-se que tanto para RT na DF quanto para o alongamento na ruptura (AR) na DF, os maiores valores de resposta, 5,48 MPa e 41,79%, respectivamente, foram encontrados para as composições localizadas próximo ao vértice do triângulo, correspondente às menores concentrações de AM e maiores concentrações de AN. Através da análise do perfil de desejabilidade, obteve-se a mistura ótima, correspondente à formulação com 60% de AN, 10% de AM e 30% de PBAT, que foi avaliada quanto às propriedades de barreira e estruturais (Artigo III). O filme de AN/AM/PBAT 60:10:30 apresentou coeficientes de permeabilidade ao vapor de água e ao oxigênio de 7,56 x 10-6 g. m-1.Pa-1.dia-1 e de 4997 cm3.µm.m-2.dia-1.atm-1, respectivamente. A análise das micrografias de microscopia eletrônica de varredura dos filmes mostrou uma estrutura heterogênea e a presença de grânulos de amido intactos, também visualizados nas micrografias de luz polarizada. Os espectrogramas de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e módulo de refletância total atenuada, revelaram que não houve uma boa compatibilização entre os amidos e o PBAT. O ensaio de degradação em solo simulado revelou que após 27 dias, o filme de AN/AM/PBAT 60:10:30 não apresentava fragmentos visíveis, enquanto o filme de PBAT puro havia perdido somente 1,5 % de sua massa inicial. No artigo IV, blendas de AN e PBAT foram obtidas por injeção para avaliar a variação das propriedades mecânicas, em função do tempo de permanência no solo. Verificou-se que, de uma forma geral, a blenda de AN/PBAT 50:50 apresentou uma redução na RT em função do tempo de enterramento no solo (cerca de 50% após 30 dias em solo), enquanto que a blenda de AN/PBAT 60:40 apresentou um comportamento completamente distinto, exibindo um aumento da RT em função do tempo de permanência no solo. Concluiu-se, portanto, que a obtenção de blendas poliméricas e nanocompósitos, à base de amido, empregando-se os processos de extrusão, extrusão de filme tubular e injeção, é uma alternativa tecnologicamente viável para o estudo e desenvolvimento de produtos plásticos biodegradáveis/compostáveis / Abstract: Starch plastics have limited applications due to poor mechanical properties and processability, in addition to being hydrophilic. To overcome these shortcomings, the combination of starch with other biodegradable polymers or the addition of nanoclays are ways to obtain low-cost compostable materials with improved properties. The aim of this work was the development and evaluation of polymeric blends and nanocomposites, obtained by extrusion, blown film extrusion and injection, whose main component of the polymeric matrix was starch. In article I, to study the effect of nanoclays on the mechanical and structural properties of extruded starch-gelatin blends, four mixtures were obtained with proportions of starch, gelatin, glycerol and water (100:20:40:40) that were kept constant while the nanoclay content ranged from 0 to 2.5%. The X-ray diffraction results revealed an expansion of the interlayer spaces consistent with an intercalation process, and, consequently, tensile strength (RT) increases were observed. In article II, to obtain films of polymeric blends of native cornstarch (AN), cross-linked starch (AM) and polybutylene adipate co-terephthalate (PBAT), the process of blown film extrusion was employed. To set the raw material mixtures for film production the methodology of mixture design was used. The tensile properties of the films were determined in the manufacture (DF) and transverse (DT) directions. It was found that both RT and elongation at break, both in the DF, the highest responses, 5.48 MPa and 41.79% respectively, were found for the compositions located near the apex of the triangle, corresponding to lower concentrations of AM and higher concentrations of AN. By analyzing the profile of desirability, the optimum mix ratio was obtained, corresponding to the formulation with 60% native cornstarch, 10% crosslinked starch and 30% PBAT, which was evaluated for barrier and structural properties (article III). The film of AN/ AM/ PBAT 60:10:30 showed coefficients of permeability to water vapor and oxygen of 7.56 x 10-6 g. m-1.Pa-1.day-1 and 4997 cm3.µm.m-2.day-1.atm-1, respectively. The film MEV analysis showed a heterogeneous structure and the presence of intact starch granules, also visualized through polarized light microscopy. FTIR-ATR analysis revealed that there not was a good match between the starches and PBAT. The degradation test in simulated soil showed that the film, after 27 days, did not present visible fragments in soil, while the PBAT lost just 1.5% of its initial mass. In article IV, AN and PBAT blends were obtained by injection to evaluate the changes on mechanical properties as a function of length of stay in simulated soil. It was found that, in general, the blend of AN/ PBAT 50:50 showed a reduction in the RT as a function of time in the soil (about 50% after 30 days), while the blend of AN/ PBAT 60:40 presented a completely different behavior, showing an increase of RT as a function of time in soil. Therefore, obtaining starch-based polymeric blends and nanocomposites, using the processes of extrusion, blown film extrusion and injection, is a technologically feasible alternative for the study and development of biodegradable/ compostable plastic products / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Juliano Alves Bonacin / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_PamylaLayenedos_M.pdf: 4212017 bytes, checksum: 32d8be4cbad15f721c18e5490e98cb35 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O azul da Prússia (AP) é um dos mais antigos compostos de coordenação e pode ser utilizado na modificação de sensores eletroquímicos para a detecção de H2O2, o AP pode catalisar a redução do peróxido e por isso é conhecido como "artificial peroxidase". Entretanto, filmes de AP não apresentam boa estabilidade eletroquímica e alternativas como a obtenção de nanocompósito baseados em AP e grafeno podem ser utilizadas para contornar o problema. O grafeno é um material com alta condutividade, flexibilidade e resistência à tração, pode ser obtido pelo método de Hummers que consiste na redução do óxido de grafeno e neste caso é chamado de óxido de grafeno reduzido. Assim, o objetivo deste trabalho é a obtenção fotoquímica de um nanocompósito baseado em azul da Prússia (AP) e óxido de grafeno reduzido (rGO) que permite uma combinação das propriedades eletrocatalíticas do AP e condutoras do rGO para a aplicação em sensores eletroquímicos. Além disso, espera-se uma maior estabilidade eletroquímica deste material. Os materiais óxido de grafeno reduzido e azul da Prússia foram obtidos separadamente pelos métodos químicos e fotoquímicos com a utilização de LEDs. Os resultados mostraram vantagens do método fotoquímico como o controle da morfologia e do tamanho dos cristais de azul da Prússia. O grau de redução dos materiais baseados em grafeno foi controlado com o tempo de irradiação no LED e isso foi refletido em suas propriedades eletroquímicas, com uma resposta linear da corrente de pico em função do grau de redução. O nanocompósito foi obtido pelo método fotoquímico in situ, e isso foi comprovado pelas técnicas DRX, espectroscopias Raman e UV-Vis. As micrografias obtidas por FEG-SEM mostraram a presença de cubos de AP sobre toda a superfície do óxido de grafeno reduzido. Espera-se que a interação entre o AP e rGO permita uma maior estabilidade eletroquímica do material que será testado no sensoriamento de H2O2 / Abstract: Prussian blue is one of the oldest coordination compounds and can be used on the modification of electrochemical sensors for the detection of H2O2, PB can catalyze the reduction of hydrogen peroxide and, for that, it is known as "artificial peroxidase". However, PB films do not show good electrochemical stability and alternatives such as the obtention of nanocomposites based on PB and graphene can be used to work around this problem. Graphene is a material with high conductivity, flexibility and tensile strength. Graphene can be obtained by Hummers method, which consists of reducing graphene oxide, in which case it is called a reduced graphene oxide. The goal of this work is photochemically obtaining a nanocomposite based on Prussian blue (PB) and reduced graphene oxide (rGO) that allows a combination of the electrocatalytical properties of PB and high conductivity of rGO for use in electrochemical sensors. In addition, we expect a higher electrochemical stability of this material. Reduced graphene oxide and Prussian blue were obtained separately by chemical and photochemical methods using LED. The results show the advantages of photochemical method to control the morphology and size of Prussian blue crystals. The reduction extent of graphene-based material was controlled by the irradiation time of the LED and this was reflected in its electrochemical properties, with a linear response of the peak current depending on the reduction extent. The nanocomposite was obtained by in situ photochemical method, and this was confirmed by XRD techniques, Raman and UV-Vis. The micrographs obtained by FEG-SEM showed the presence of PB cubes on the entire surface of the reduced graphene oxide. It is expected that the interaction between the PB and rGO allowing greater electrochemical stability of the material to be tested in H2O2 sensing / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestra em Química

Orientador: Eliana Aparecida de Rezende Duek / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T23:48:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leal_ClaudeneteVieira_D.pdf: 6830750 bytes, checksum: e1a33a17e1e2276d0b1b5bace3231cb6 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Nanocompósitos poliméricos exibem potencial para aplicações como biomateriais, pois podem melhorar as propriedades dos polímeros por meio da associação com nanoestruturas, resultando em um material com propriedades estruturais e funcionais superiores. O objetivo desse trabalho foi o desenvolvimento e posterior caracterização de nanocompósitos de poli (L-ácido lático) (PLLA) e nanotubos de carbono (NTC). Os NTC têm sido pesquisados para aplicações biomédicas devido às suas excelentes propriedades, entretanto, os NTC possuem características estruturais que podem causar toxicidade em ambiente biológico. Nesse trabalho, primeiramente foi aplicado um método para purificar os NTC por modificação química com objetivo de melhorar a dispersibilidade e diminuir os efeitos tóxicos. Posteriormente foram preparados os nanocompósitos na forma de membranas de PLLA com NTC em diferentes concentrações, utilizando o método de evaporação de solvente. Foram realizadas caracterizações morfológicas com microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica, estudo do comportamento térmico por calorimetria exploratória diferencial e microscopia ótica com luz polarizada, e ensaios mecânicos sob módulo de tração, análise dinâmico-mecânica e nanoindentação. Na última etapa foi realizado teste in vitro de cultura de células. Resultados indicaram aumento da rugosidade das amostras após a adição de NTC, o estudo do comportamento térmico revelou que o NTC atua como agente nucleante nos nanocompósitos, promovendo a formação de maior quantidade de núcleos cristalinos na matriz polimérica. As propriedades mecânicas indicaram aumento no módulo de elasticidade, alongamento e dureza nos nanocompósitos. Na análise biológica, os resultados obtidos comprovaram que, após a adição de NTC, as células foram capazes de aderir e sustentar a proliferação celular sobre as membranas, apresentando favorável citocompatibilidade / Abstract: Polymer nanocomposites exhibit potential for applications as biomaterials because they can improve the properties of polymers by combination with nanostructures, resulting in a material with superior structural and functional properties. The purpose of this work was the development and further characterization of poly (L-lactic acid) (PLLA) and carbon nanotubes (CNT) nanocomposites. CNTs have been investigated for biomedical applications due to their excellent properties, however, pristine NTC have structural characteristics that may cause toxicity in biological environment. In this work, a method to purify the NTC by chemical modification in order to improve the dispersibility and to reduce the toxic effects was firstly applied. Subsequently, PLLA/NTC nanocomposite membranes were prepared at different concentrations by solvent casting. Samples were characterized by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, polarized optical microscopy, differential scanning calorimetry, dynamic mechanical analysis, tensile test, nanoindentation and X ray diffraction. In the last step, in vitro cell culture assay was performed. The results indicated an increase of the roughness of the samples after the addition of NTC. Thermal behavior study showed that the NTC act as a nucleation agent in nanocomposites, promoting the formation of a larger amount of crystal nucleous in the polymer matrix. Mechanical properties indicated an increase in elastic modulus, elongation and hardness in the nanocomposites. In biological testing, the results showed that, after addition of NTC, cells were able to adhere and sustain cellular proliferation on membranes and showed a favorable cytocompatibility / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

Este trabalho teve como objetivo estudar e caracterizar filmes de nanocompósitos de polipirrol dopado com índigo carmim e dodecilsulfato combinados com nanopartículas de ouro para aplicação como biossensores eletroquímicos de pesticida. Primeiramente sintetizou-se três filmes a 10 e 25 ºC por voltametria cíclica: polipirrol dopado com índigo carmim (PPi-IC), polipirrol dopado com índigo carmim contendo nanopartículas de ouro (PPi-IC-NPAu) e polipirrol dopado com índigo carmim e dodecilsulfato de sódio, contendo nanopartículas de ouro (PPi-IC-DS-NPAu). Nesses filmes foram realizadas caracterizações estruturais, morfológicas, ópticas e eletroquímicas, utilizando espectroscopia no infravermelho, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia UV-VIS-NIR e voltametria cíclica. Os filmes sintetizados a 10 ºC foram modificados com a enzima acetilcolinesterase (AChE), sendo posteriormente caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e voltametria cíclica. Os resultados obtidos mostraram que a interação da enzima com os filmes de polipirrol é dependente de sua composição. A presença de DS não favoreceu a sua imobilização, sendo assim, os filmes de PPi-IC e PPi-IC-NPAu foram os materiais mais adequados para a imobilização física da AChE, sendo capazes de detectar o pesticida metil paration (MP) através da porcentagem de pesticida inibido pela ação da AChE em relação ao cloreto de acetiltiocolina (ATCl). Essa detecção foi realizada por voltametria cíclica, onde a resposta do biossensor é medida a partir da diminuição da corrente produzida. Isso ocorre porque o MP se encontra em contato com a AChE e inibe a ação da mesma, impedindo a hidrólise da ATCl, o que faz diminuir a corrente, pois não há produção de tiocolina, que é produto da hidrólise e uma espécie eletroativa. Os filmes apresentaram sensibilidades (% de inibição por mmol L-1 de pesticida) de 1,9×106 (R2 0,976) e 2,7×106 (R2 0,964) e limites de detecção de 4,15 e 14,8 ng L-1, para PPi-IC-AChE e PPi-IC-NPAu-AChE respectivamente. / The goal of this work was to study and characterize nanocomposite films of gold nanoparticles with indigo carmine and dodecylsulfate doped polypyrrole for application as electrochemical biosensor for pesticide. Initially, three films were synthesized by cyclic voltammetry at 10 and 25 ºC: polypyrrole doped with indigo carmine (PPy-IC), polypyrrole doped with indigo carmine containing gold nanoparticles (PPy-IC-AuNP) and polypyrrole doped with indigo carmine and sodium dodecylsulfate containing gold nanoparticles (PPy-IC-DS-AuNP). These films were studied by structural, morphological, optical and electrochemical characterization, using infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, UV-VIS-NIR spectroscopy and cyclic voltammetry. The films synthesized at 10 ºC were modified with acetylcholinesterase (AChE) enzyme; followed by characterization with scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and cyclic voltammetry The results showed a preferential immobilization of the enzymes on films without DS, therefore, PPy-IC and PPy-IC-AuNP were the most suitable materials for the physical immobilization of AChE and for detection of methyl parathion (MP) pesticide through the percentage of pesticide inhibited by the action of AChE on acetylthiocholine chloride (ATCl). This detection was carried out by cyclic voltammetry, where the biosensor response is measured as a decrease of the produced current. The decrease in current occurs because MP reaches the AChE, inhibiting the action of the enzyme, avoiding the hydrolysis of ATCl, leading to the decrease of current as no thiocholine (an electroactive specie, product of the hydrolysis) is produced. The films presented sensitivities (inhibition percentage per mmol L-1) of 1.9×106 (R2 0.976) and 2.7×106 (R2 0.964) and detection limits of 4.15 and 14.8 ng L-1 for PPy-IC-AChE and PPy-IC-AuNP-AChE respectively.