O presente trabalho apresenta a síntese e a caracterização de derivados de quitosana, bem como o preparo e caracterização de filmes de nanocompósitos à base de quitosana comercial (ou seus derivados), argila (MMT) e nanopartículas de prata (NPs-Ag), obtidas via Fotoquímica. Para tanto, foram preparados, a partir da quitosana comercial (QC), os derivados: quitosana desacetilada (Q30des), quitosana purificada (QP), quitosanas parcialmente despolimerizas (QD30, QD21 e QD5), quitosanas hidrofílicas (QD21-40DEAE e QD5-49DEAE) e quitosanas anfifílicas (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD e QD5-49DEAE-17DD). O grau médio de desacetilação das QC, QP e Q30des e de substituição por grupos DEAE e dodecila foram determinados por Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN de 1H). Ademais, os biopolímeros foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho (FTIR-ATR), Viscosimetria, Análise Termogravimétrica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Em seguida, foi estudada a síntese de nanopartículas de prata, sob radiação UV, em filmes de nanocompósitos de quitosana comercial ou seus derivados e argila. Em um primeiro momento, estudou-se a formação das NPs-Ag em filmes de QC com diferentes formulações e posteriormente em filmes de derivados de quitosana contendo 10% de MMT (m/m). A técnica de Difração de Raios-X (DRX) foi utilizada para a determinação do espaçamento interlamelar da argila montmorilonita pura e nos compósitos preparados. A síntese das NPs-Ag foi acompanhada por Espectrofotometria de Absorção Molecular no UV-vis, e monitorada após um ano de sua formação, sendo suas características morfológicas, bem como a dispersão da argila nos nanocompósitos examinados por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Por fim, a atividade antimicrobiana dos filmes de nanocompósitos foi avaliada pelo método de Disco de Difusão contra as bactérias Escherichia coli e Bacillus subtilis. / The present work presents the synthesis and characterization of chitosan derivatives, as well as the preparation and characterization of nanocomposite films based on commercial chitosan (or its derivatives), clay (MMT) and silver nanoparticles (NPs-Ag) obtained by photochemical method. Therefore, were prepared from commercial chitosan (QC): deacetylated chitosan (Q30des); purified chitosan (QP); partially depolymerized chitosans (QD30, QD21 and QD5); hydrophilic chitosans (QD21-40DEAE and QD5-QD5) and amphiphilic chitosans (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD and QD5-49DEAE-17DD). The deacetylation degrees of QC, QP and Q30des were determined by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1H-NMR). This technique also used to determine the degrees of substitution by DEAE and dodecyl groups. In addition, the biopolymers were characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR), Viscosimetry, Thermogravimetry and Scanning Electron Microscopy. Moreover, the NPs-Ag synthesis under UV radiation was studied on nanocomposite films of commercial chitosan or its derivatives and clay. At first, the Ag-NPs formation was studied on QC films with different formulations and secondarily, on films of chitosan derivatives containing 10 wt % of MMT. The X-Ray Diffraction (XRD) was used to determine the interlamellar spacing of pure montmorillonite clay and in the nanocomposites prepared. The synthesis of the NP-Ag was accompanied by UV-vis Spectroscopy. Its morphological characteristics, as well as the clay dispersion in the nanocomposites were examined by Electron Transmission Electron Microscopy (TEM). Finally, the antimicrobial activities of materials were investigated by the disk diffusion method against the bacteria Escherichia coli e Bacillus subtilis.

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Orientador: Antonio Riul Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-02T14:50:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ly_KallyCheinSheng_M.pdf: 2442128 bytes, checksum: 86716c6c19fa3a9db425b32c36463141 (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: Materiais biomiméticos são inspirados em estruturas biológicas para a obtenção de propriedades e funcionalidades específicas. Dentre os materiais biomiméticos, os que são capazes de se regenerar (self-healing) despertaram grande interesse pelo potencial de aplicação em diversas áreas. Para ilustrar, alguns materiais autorregeneráveis poliméricos apresentam regeneração múltipla, necessitando apenas de água para que a regeneração ocorra em alguns minutos, aumentando consideravelmente a proteção mecânica da superfície contra desgastes, danos mecânicos entre outros. Entretanto, múltiplas imersões em água ou em meios aquosos pode degradar o material e neste contexto este projeto visa incorporar a hidrofobicidade a um sistema regenerável. Desta forma, o material regenerável hidrofóbico, durante sua regeneração imersa em água, poderá diminuir a interação da superfície não danificada com a água, reduzindo corrosões e degradações devido a meios aquosos. Estudamos a nanoestruturação de materiais através da técnica de automontagem por adsorção física (LbL, do inglês Layer-by-Layer) utilizando os polieletrólitos poli(etileno imina) (PEI) e poli(ácido acrílico) (PAA), a fim de produzir revestimentos capazes de se regenerar a danos mecânicos micrométricos. Adicionalmente, foram incorporados a estes dois materiais nanofolhas de óxido de grafeno reduzido (rGO) funcionalizados com poli(cloridrato de alilamina) (GPAH) e poli(estireno-sulfonato de sódio) (GPSS), com o intuito de verificarmos um aumento de resistência a abrasão do material e alterações nas propriedades elétricas na nanoestrutura formada para aumentar o potencial de aplicação em eletrônica flexível. A arquitetura molecular (GPAH-PEI/GPSS-PAA)60 foi caracterizada com espectroscopia Raman, medidas de ângulo de contato, microscopia de força atômica, medidas elétricas e nanoindentação. Foi observada boa regeneração do material após 15 minutos de imersão em água a temperatura ambiente em um dano mecânico da ordem de 10 micrômetros. Também observamos boa hidrofobicidade do filme LbL (GPAH-PEI/GPSS-PAA)60 ( teta = 136º), e medidas de microscopia de força atômica e perfilometria indicaram, respectivamente, rugosidade superficial de 55 nm em uma área de (2 ?m x 2 ?m) e espessura de filme de 30 ?m. A análise Raman apontou para uma forte interação das nanofolhas de rGO com os polímeros, corroborando o tem caráter elétrico isolante do filme (GPAH-PEI/GPSS-PAA)60, que apresentou função trabalho ~ 5,2 eV e condutividade elétrica da ordem de 10-7 S/cm, que acreditamos resultar das fortes interações das nanofolhas com os polímeros. Por fim, medidas de nanoindentação indicaram que a incorporação de nanofolhas de GPSS e GPAH aumentou em 10 vezes a dureza do nanocompósito formado, sem comprometer a regeneração / Abstract: Biomimetic materials are inspired in biological structures to obtain specific properties and functionalities and among them, those capable of self-healing brought great interest due to high potential of application in different areas. To illustrate, some polymeric self-healing materials present multiple regeneration in the presence of water, with the regeneration occurring within a few minutes, increasing considerably the mechanical protection of a surface against wear and mechanical damage among others. Nevertheless, multiple immersions in water or in aqueous media can degrade the material and in this context this project aims the incorporation of hydrophobicity to a self-healing system. In this way, the self-healing, hydrophobic material during its immersion in water may decrease the interaction of the damaged surface with water, reducing corrosion and degradation due to aqueous media. We study the nanostructuration f materials through the layer-by-layer (LbL) technique using poly(ethylene imine) (PEI) and poly(acrylic acid) (PAA) in order to produce self-healing coatings from micrometric mechanical damages. In addition, we also incorporate to these materials reduced graphene oxide (rGO) functionalized with poly(allylamine hydrochloride) (GPAH) and poly(styrene-sodium sulfonate) (GPSS), with the purpose of verifying an increase in the mechanical abrasion resistance of the material and changes in the electrical properties of the nanostructures formed to increase the potential application in flexible electronics. The molecular architecture (GPAH-PEI/GPSS-PAA)60 was characterized by Raman spectroscopy, contact angle measurements, atomic force microscopy, electrical measurements and nanoindentation. It was observed good self-healing capacity after 15 min f immersion in water at room temperature in a mechanical scratch of the order of 10 micrometers. It was also observed good hydrophobicity in the (GPAH-PEI/GPSS-PAA)60 LbL film ( teta = 136º) and atomic force microscopy and perfilometer indicate, respectively, surface roughness of 55 nm in a (2 ?m x 2 ?m) area and film thickness of 30 ?m. Raman analysis pointed out to a strong physical interaction between the rGO nanoplatelets with the polymeric materials, corroborating the strong insulating nature of (GPAH-PEI/GPSS-PAA)60 film that displayed a work function of 5.2 eV and electrical conductivity of 10-7 S/cm, which we believe results from the strong interactions of the nanosheets with the polymers. Finally, nanoindentation measurements indicated that the incorporation of GPAH and GPSS nanoplatelets increased hardness by 10 times, without compromising the regeneration / Mestrado / Física / Mestra em Física / 1543078/2015 / CAPES

Nos últimos anos, a incorporação de partículas inorgânicas em uma matriz polimérica com a finalidade de se obter sistemas híbridos orgânico/inorgânico utilizando diferentes técnicas de polimerização tem recebido grande atenção. Neste sentido, preservar e controlar as propriedades físico-químicas das partículas inorgânicas torna-se essencial para manter a integridade destas em nanoescala, bem como para obtenção de dispersões uniformes, magnificando os efeitos de reforço e demais ganhos de propriedades desejadas para a matriz polimérica. Quando se utiliza partículas inorgânicas anisotrópicas tais como a montmorilonita, silicato lamelar mais utilizado para obtenção de nanocompósitos do tipo polímero/silicato lamelar, este controle apresenta-se como um problema particularmente desafiador. Nesse contexto, a polimerização radicalar controlada (PRC) vem se destacando como uma importante via para atingir os objetivos mencionados acima, encontrando-se na literatura diversas estratégias de síntese em meio a solventes orgânicos na qual a efetiva nanoencapsulação de partículas inorgânicas dá-se por meio do crescimento de cadeias poliméricas na superfície destas estruturas inorgânicas. Entretanto, poucos trabalhos são encontrados envolvendo rota de obtenção semelhante em meio aquoso, tais como suspensão, emulsão e miniemulsão, processos estes que possuem grande interesse industrial, ambiental e viabilidade real de ampliação de escala quanto à produção.Desta forma, o objetivo deste projeto de pesquisa concentra-se na síntese e na caracterização de nanocompósitos do tipo polímero/silicato lamelar via polimerização radicalar controlada em emulsão. As polimerizações radicalares controladas de estireno em emulsão, via mecanismo de transferência reversível de cadeia por adição-fragmentação (RAFT), foram conduzidas na presença de argila montmorilonita (MMT) e mediadas por dois macroagentes de transferência de cadeia com grupo funcional tri-tioéster, sendo o primeiro constituído de cadeia polimérica não iônica de monoetil éter de poli(etilenoglicol) (MPEG-CPP) e outro derivado do MPEG-CPP contendo adicionalmente um bloco ionizável de poli(ácido metacrílico) incorporado à cadeia polimérica (MPEG-b-PMAA-CPP). Foram avaliados inicialmente os parâmetros de adsorção dos macroagentes MPEG-CPP e MPEG-b-PMAA-CPP na superfície da MMT bem como a influência das variáveis do processo de polimerização na adsorção dos macroagentes na MMT e na estabilidade coloidal dos complexos macroagente RAFT / MMT formados. Posteriormente foram avaliados os efeitos do pH, das concentrações dos macroagente RAFT e de MMT, bem como do tipo de iniciador na cinética de polimerização em emulsão \"ab-initio\" de estireno, conduzidas na ausência de surfatantes. As técnicas utilizadas nos estudos de adsorção e para a caracterização das argilas, dos látices híbridos e dos materiais nanocompósitos incluem: espectroscopia de UV-vis, espalhamento dinâmico de luz (DLS), espalhamento eletroforético de luz (ELS), cromatografia de permeação em gel (GPC), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). / In recent years, the incorporation of inorganic particles in a polymer matrix in order to obtain hybrid organic/inorganic systems using different polymerization techniques have received great attention. In this sense, preserve and manage the physical and chemical properties of inorganic particles is essential to maintain its integrity at the nanoscale, as well as to obtain uniform dispersions of them, magnifying the effects of reinforcement and other desired properties into the polymer matrix. When using anisotropic inorganic nanoobjects such as montmorillonite, the most used layered silicate to obtain polymer / layered silicate nanocomposites, this control is presented as a particularly challenging problem. In this context, the controlled radical polymerization (CRP) has been highlighted as an important way to achieve the goals mentioned above, several strategies of organic solvent-borne synthesis can be found in literature in which the effective nanoencapsulation of inorganic particles is given by through the growth of polymer chains on the surface of these inorganic structures. However, few works are found involving obtaining similar route in water-borne, such as suspension, emulsion, miniemulsion, these procedures have great interest in industrial, environmental and actual feasibility of expanding scale in manufacture. Thus, the objective of this research project focuses on the synthesis and characterization of nanocomposite-type polymer / layered silicate via controlled radical polymerization in emulsion media. The controlled radical polymerizations in emulsion, via transfer mechanism for the reversible addition-fragmentation chain (RAFT) have been conducted in the presence of montmorillonite clay (MMT) and mediated by two macroRAFT agents with functional tri-thioesters groups, being the first one constituted by a nonionic poly(ethylene glycol) methyl ether polymeric chain (MPEG-CPP) and the second on being MPEG-CPP derived but containing additionally an ionizable block of poly(methacrylic acid) inserted to its polymeric chain. The parameters of adsorption of MPEG-CPP and MPEG-b-PMAA-CPP agent on the surface of MMT as well as the influence of the polymerization process variables on the adsorption of PEO-RAFT in MMT and colloidal stability of the complex formed macroRAFT agents / MMT were firstly evaluated. Subsequently, the influence of pH, macroRAFT agents and MMT concentrations as well as the type of initiator on the kinetics of RAFT emulsion polymerization were equally evaluated. The techniques used the for adsorption studies and characterization of clays, latexes of hybrid materials and nanocomposites include: UV-vis spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), electrophoretic light scattering (ELS), gel permeation chromatography (GPC), thermogravimetric analysis (TGA), dynamic scanning calorimetry (DSC) and transmission electron microscopy (TEM).

Devido à preocupação com o meio ambiente e o volume crescente de resíduos plástico em aterros sanitários, os polímeros biodegradáveis estão sendo estudados extensivamente. Um deles é o PLA. Apesar de possuir propriedades comparáveis a polímeros commodities e polímeros de engenharia, ainda é necessário melhorar certas características do PLA, como resistência ao impacto. Para isso, a nanocelulose (NC) pode ser usada sem alterações significativas na biodegradação polimérica. Este estudo teve como objetivo obter a nanocelulose, caracteriza-la e incorpora-la ao poli(ácido láctico) (PLA), assim como, estudar as propriedades térmicas, morfológicas e mecânicas do compósito obtido. A NC foi obtida por hidrólise ácida utilizando ácido fosfórico e posteriormente foi silanizada com três silanos distintos. As nanopartículas foram caracterizadas por Birrefringência, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Termogravimetria (TG), Potencial Zeta, Espectroscopia Vibracional de Absorção no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Difração de Raio X (DRX). Com as imagens obtidas pelo MET foi possível medir o tamanho das partículas de NC. E então obter a razão de aspecto de 82 e o limite de percolação de 1,1% em massa, confirmando a morfologia de nanofibra. De acordo as analises TG\'s, a presença de NC silanizada aumentou o início da degradação térmica. Os compósitos, contendo 3% em massa de NC, foram obtidos por fusão em câmara de mistura e moldados por injeção. Os compósitos foram caracterizados por FTIR, Cromatografia de Permeação em Gel (GPC), TG, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG), Impacto e Tração. As análises dos compósitos mostraram que a NC atuou como agente de nucleação, facilitando a cristalização do PLA, além de a NC ter atuado como reforço na matriz polimérica melhorando as propriedades mecânicas. / Due to concern for the environment and the growing volume of plastic waste in landfills, biodegradable polymers are being studied extensively. One of them is the PLA. Despite properties comparable to commodities polymers and engineering polymers, it is still necessary to improve certain characteristics of PLA, such as impact resistance. For this, the nanocelulose (CN) can be used without significant changes on the polymeric biodegradation. This study aimed to obtain nanocelulose, characterizes it and incorporates it to polylactic acid (PLA), even as, studies of thermal, morphological and mechanical properties of the composites processed. The CN was obtained by acid hydrolysis using phosphoric acid and it was, subsequently, silanized with three different silanes. The nanoparticles were characterized by Birefringence, Transmission Electron Microscopy (TEM), Thermogravimetry (TG), Zeta Potential, Spectroscopy Absorption Vibrational Infrared Fourier Transform (FTIR) and X-Ray Diffraction (XRD). By images taken by TEM was possible to measure the size of particles CN. So, obtain the aspect ratio of 82 and the percolation limit of 1.1 wt%, demonstrating morphology of nanofiber. According to TG analysis, the beginning of thermal degradation increased when CN Pure was compared with modified CN. The composite, containing 3 wt% CN, were obtained by melt in mixing chamber and then injection molded. The composites were characterized by FTIR, Gel Permeation Chromatography (GPC), TG, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM), Impact and Tensile Strength. The results showed that the CN acts as a nucleating agent in PLA, facilitating the crystallization and acts as reinforcement in polymer matrix to improve the mechanical properties.

Esta tese focaliza o desenvolvimento de sistemas nanoestruturados através da intercalação de espécies moleculares e supramoleculares em matrizes lamelares de xerogel de pentóxido de vanádio, visando sua utilização como interfaces em dispositivos sensoriais. Nela se explora principalmente as características dos sistemas supramoleculares, dando destaque ao fato de estarem intimamente relacionadas com a natureza das espécies neles presentes, bem como com o tipo de interação, organização e disposição das mesmas. Nesse contexto, são descritos trabalhos desenvolvidos com V2O5.H2O, o material base do projeto, em combinação com outros materiais, para gerar compósitos com potenciais aplicações na área de sensores. Nessa linha são apresentados principalmente os resultados obtidos para a intercalação de metaloporfirinas no pentóxido de vanádio. Também foi dedicada especial atenção à 4,5-diamino-2,6-dimercaptopirimidina (DADMcP), como espécie intercalante em matriz de pentóxido de vanádio, motivado pelas suas propriedades eletroquímicas interessantes para aplicações em baterias de alta densidade de carga. / Nanostructured systems based on the intercalation of molecular and supramolecular species into lamellar vanadium pentoxide xerogels are focused on this Thesis. The exciting characteristics of the supramolecular systems which are closely related to the nature, interaction and organization of the chemical species involved, have been exploited aiming their application in sensor devices. Special emphasis has been given to the research dealing with vanadium(V) oxide in combination with many other suitable species for generating composite materials exhibiting potential application for sensing purposes. Along this line, the results obtained from the intercalation of metalloporphyrins into the lamellar vanadium(V) oxide matrix have been discussed in great detail. Another system, consisting of 4,5-diamine-2,6-dimercaptopyrimidine (DADMcP) as the intercalating species in vanadium(V) oxide, has also been investigated, stimulated by its promising use in high charge density batteries.

O presente trabalho apresenta a síntese e a caracterização de derivados de quitosana, bem como o preparo e caracterização de filmes de nanocompósitos à base de quitosana comercial (ou seus derivados), argila (MMT) e nanopartículas de prata (NPs-Ag), obtidas via Fotoquímica. Para tanto, foram preparados, a partir da quitosana comercial (QC), os derivados: quitosana desacetilada (Q30des), quitosana purificada (QP), quitosanas parcialmente despolimerizas (QD30, QD21 e QD5), quitosanas hidrofílicas (QD21-40DEAE e QD5-49DEAE) e quitosanas anfifílicas (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD e QD5-49DEAE-17DD). O grau médio de desacetilação das QC, QP e Q30des e de substituição por grupos DEAE e dodecila foram determinados por Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN de 1H). Ademais, os biopolímeros foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho (FTIR-ATR), Viscosimetria, Análise Termogravimétrica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Em seguida, foi estudada a síntese de nanopartículas de prata, sob radiação UV, em filmes de nanocompósitos de quitosana comercial ou seus derivados e argila. Em um primeiro momento, estudou-se a formação das NPs-Ag em filmes de QC com diferentes formulações e posteriormente em filmes de derivados de quitosana contendo 10% de MMT (m/m). A técnica de Difração de Raios-X (DRX) foi utilizada para a determinação do espaçamento interlamelar da argila montmorilonita pura e nos compósitos preparados. A síntese das NPs-Ag foi acompanhada por Espectrofotometria de Absorção Molecular no UV-vis, e monitorada após um ano de sua formação, sendo suas características morfológicas, bem como a dispersão da argila nos nanocompósitos examinados por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Por fim, a atividade antimicrobiana dos filmes de nanocompósitos foi avaliada pelo método de Disco de Difusão contra as bactérias Escherichia coli e Bacillus subtilis. / The present work presents the synthesis and characterization of chitosan derivatives, as well as the preparation and characterization of nanocomposite films based on commercial chitosan (or its derivatives), clay (MMT) and silver nanoparticles (NPs-Ag) obtained by photochemical method. Therefore, were prepared from commercial chitosan (QC): deacetylated chitosan (Q30des); purified chitosan (QP); partially depolymerized chitosans (QD30, QD21 and QD5); hydrophilic chitosans (QD21-40DEAE and QD5-QD5) and amphiphilic chitosans (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD and QD5-49DEAE-17DD). The deacetylation degrees of QC, QP and Q30des were determined by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1H-NMR). This technique also used to determine the degrees of substitution by DEAE and dodecyl groups. In addition, the biopolymers were characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR), Viscosimetry, Thermogravimetry and Scanning Electron Microscopy. Moreover, the NPs-Ag synthesis under UV radiation was studied on nanocomposite films of commercial chitosan or its derivatives and clay. At first, the Ag-NPs formation was studied on QC films with different formulations and secondarily, on films of chitosan derivatives containing 10 wt % of MMT. The X-Ray Diffraction (XRD) was used to determine the interlamellar spacing of pure montmorillonite clay and in the nanocomposites prepared. The synthesis of the NP-Ag was accompanied by UV-vis Spectroscopy. Its morphological characteristics, as well as the clay dispersion in the nanocomposites were examined by Electron Transmission Electron Microscopy (TEM). Finally, the antimicrobial activities of materials were investigated by the disk diffusion method against the bacteria Escherichia coli e Bacillus subtilis.

Este trabalho traz como proposta a obtenção de nanocompósitos (PLA/HDPE-g-AM/HDPE-Verde/n-CaCO3) com propriedades mecânicas e de fluxo adequadas para aplicação no setor de embalagens. A produção desses nanocompósitos ocorreu por meio de uma mistura de PLA e polietileno proveniente de fonte renovável (HDPE-Verde), viabilizada pela ação do agente compatibilizante polietileno enxertado com anidrido maleico (HDPE-g-AM) e do aditivo carbonato de cálcio nanoparticulado (n-CaCO3), através do estudo das condições ótimas de processamento e composição, realizado por meio do Planejamento Fatorial Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). A obtenção deste balanço ótimo se deu ao se avaliar a influência dos fatores de estudo velocidade de rotação (100-400rpm), teor da fase dispersa PLA 2003D (0-35%) e teor da nanocarga mineral - n-CaCO3 (1-4%) sobre as propriedades mecânicas, térmicas, morfológicas e de fluxo dos nanocompósitos, através das variáveis de resposta - módulo de Young, resistência ao impacto, grau de cristalinidade (c) e índice de fluidez (MFI).Avaliações preliminares conduziram à escolha do PLA como fase dispersa dos compósitos. As variáveis de resposta do planejamento indicaram que a viscosidade dessas amostras é diretamente proporcional à concentração de n-CaCO3 e a velocidade de processamento, por promoverem, respectivamente, maior resistência ao escoamento e dispersão da carga. As composições apresentaram como característica resistência ao impacto similar ao comportamento do PLA puro e em contrapartida, módulo de Young similar a matriz de HDPE-Verde. A cristalinidade dos polímeros foi melhorada, observando-se uma ação mútua do HDPE-Verde e do PLA para este aumento, havendo ainda colaboração do n-CaCO3 e da velocidade de mistura. A morfologia dos compósitos foi função da velocidade que favoreceu maior dispersão e distribuição da fase dispersa e ainda por maiores teores de n-CaCO3 que ocasionaram a formação de gotas de PLA de menores dimensões, favorecendo uma estrutura mais homogênea. Maiores teores de PLA alteraram a morfologia dos compósitos, ocasionando a formação de grandes domínios dessa fase na forma de gota que atribuíram ao material maior rigidez. A avaliação individual do efeito do n-CaCO3 sobre o PLA e o HDPE-Verde individualmente apontaram que a ação da carga mineral em geral é benéfica para a melhoria das propriedades, com exceção da resistência ao impacto. Além disso, os resultados mostram que a compatibilizante HDPE-g-AM também minimiza a atuação da carga. Em relação à influência do HDPE-g-AM sobre a mistura HDPE-Verde/PLA é possível observar que a compatibilização da mistura tende a ocorrer, porém não de forma eficiente como o esperado

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No. of bitstreams: 1 DissVBS.pdf: 1740289 bytes, checksum: f0f9dfa6182cf0c0dfe8b39ff3cda89c (MD5) Previous issue date: 2015-11-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Poly(vinyl alcohol) - PVA is a high hydrophilic semicrystalline polymer which has excellent properties such as good chemical resistance and high biodegradability and biocompatibility. Due to its semi-crystalline nature, crystalline domains, under controlled conditions, may act as physical crosslinking points, while maintaining the integrity of the structure under swelling. This feature makes PVA hydrogels promising for the development of drug, or other bioactive substances, delivery systems. Another interesting feature of this kind of hydrogels is the ability to form high stable network from crystalline domains formed through freezing and thawing cycles. This method shows the formation of crystallites which act as physical crosslinks while maintaining the insolubility of the material in water. Recently many studies show the use of nanostructures to improve mechanics properties and diffusional behavior of small molecules. Paromomycin is an aminoglycoside antibiotic widely used for cutaneous leishmaniasis therapeutics in Brazil. In the last years some studies have revealed that the patience adhesion to the treatments of cutaneous leishmaniasis with ointments form is low. Therefore hydrogels are an interesting alternative to the ointment forms. As the main objective of this work was the preparation and characterization of poly(vinyl alcohol) hydrogels containing sepiolite nanoparticles for the preliminary feasibility of using as controlled release system for paromomycin, hydrogels were prepared by cryogelation process. This ensures the formation of the hydrogel, as long as the crystalline domains formed during the PVA cycles act as crosslinking points, allowing the membranes water transport measurements of the drug in the presence of sepiolite. In this investigation membranes were characterized by differential calorimetry, thermogravimetry and X-ray diffraction. Furthermore polymer retention, swelling in simulated body fluid, hemocompatibility and drug delivery were studied to establish structure-properties correlations. The results show that cryogelation cycles significantly alter the swelling of the membranes; interactions polymer-nanoparticle increases the rigidity of the amorphous phase. Comparing to pure PVA hydrogels, in nanocomposites hydrogels the hemolysis decreased. Increasing the percentage of nanoparticles the membrane crystallinity decreases. The samples degradation profile, the thermal stability and drug delivery profile are not modified by the amount of nanoparticles incorporated. / Poli(álcool vinílico) - PVA é um polímero semicristalino altamente hidrofílico que possui excelentes propriedades, como boa resistência química e elevada biodegradabilidade e biocompatibilidade. Devido à sua natureza semicristalina, os domínios cristalinos, sob condições controladas de crescimento, podem atuar como pontos de reticulação físicos, mantendo a integridade da estrutura sob inchamento. Esta característica torna hidrogéis de PVA bastante promissores em relação ao desenvolvimento de sistemas de carreamento de fármacos e outras substâncias bioativas. Soluções aquosas de PVA podem formar hidrogéis com boas propriedades mecânicas através de ciclos de resfriamento e aquecimento. Este método resulta na formação de cristalitos que atuam como reticulações físicas, mantendo a insolubilidade do material em água. Recentemente muitos estudos mostram o uso de nanoestruturas para melhorar as propriedades mecânicas e o comportamento difusional de pequenas moléculas. Paromomicina é um antibiótico aminoglicosídeo muito utilizado para o tratamento de Leishmaniose cutânea (LC) no Brasil. Nos últimos anos, estudos mostraram que a adesão de pacientes ao tratamento de LC com pomadas é baixa. Portanto hidrogéis são uma interessante alternativa para este tratamento. Como o principal objetivo deste trabalho foi o preparo e a caracterização de hidrogéis poliméricos nanocompósitos de PVA contendo nanopartículas de SEP para a viabilidade preliminar do uso como sistema de liberação controlada para paromomicina, os hidrogéis foram preparados através de um processo de criogelificação. Este procedimento garante a formação do hidrogel, pois os domínios cristalinos do PVA formados durante os ciclos atuam como pontos de reticulação da membrana, permitindo a avaliação das medidas de transporte de água e do fármaco das membranas na presença de SEP. Neste estudo as membranas foram caracterizadas através de calorimetria diferencial, termogravimetria e difração de raios-X. Ainda foram feitos estudos de retenção polimérica, inchamento em plasma simulado, hemocompatibilidade, carreamento e liberação de fármaco. Os resultados mostram que os ciclos de criogelificação alteram significativamente o inchamento das membranas; as interações polímero-nanopartícula aumentam a rigidez da fase amorfa. O grau de hemólise diminui nos hidrogéis nanocompósitos quando comparados com os hidrogéis puros. O aumento da porcentagem de nanopartícula diminui a cristalinidade da membrana. O perfil de degradação, a estabilidade térmica das amostras e a liberação do fármaco não são modificados pela quantidade de nanopartícula incorporada.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Parte 1.pdf: 442291 bytes, checksum: f948228d7caa220f7398d3b07a84b8cc (MD5) Previous issue date: 2011-10-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Graphite is the cheapest and the most abundant source to obtain graphene. For a large scale production of graphene and its application in nanocomposites, reduction of graphite oxide (GO) method has been currently used. The graphite oxidation causes an introduction of functional groups which leads to an increase in graphite interlayer distance, producing GO. The GO can be reduced either by chemical or thermal methods. Several polymer matrices have been utilized to produce graphene nanocomposites, one of them is the epoxy resin. One of the challenges to produce polymer nanocomposites is the total dispersion of the nanofillers into the matrix and a strong matrix/nanofillers interfacial adhesion to obtain enhanced final properties. The aim of this work was the production of reinforcements for application in epoxy matrix nanocomposites. From natural graphite, some reinforcements were produced, such as sonicated graphite (SG), exfoliated graphite by supercritical fluid of carbon dioxide (GE-scCO2), GO, expanded GO (EGO) and chemical reduced GO (RGO). Among these, only the SG, GO and EGO were utilized in nanocomposites production at concentrations of 0.025, 0.05, 0.075 e 0.1 wt% in epoxy resin based on diglycidyl ether of bisphenol-A (DGBEA). The results showed the graphite oxidation method was efficient to produce GO and both, chemical and thermal reduction methods, increases the thermal stability of the material, indicating high reduction level which was also verified by X-ray diffraction. The graphite exfoliation by scCO2 demonstrated to be a promising method for graphene production, although it had a low production rate. The results did not show significant changes in thermal stability and electrical conductivity of the nanocomposites, indicating an absence of a threshold percolation with the amounts of reinforcements studied. The most promising system to enhance mechanical properties of epoxy resin nanocomposites is that one with EGO, since it showed a tenacity increase and an improvement of ~70% in tensile strength, although the Young s modulus decreased. The results showed the reinforcements produced from the natural graphite have a great potential to be applied in structural nanocomposites, however to get more significant results on the properties evaluated, higher amounts of reinforcements and different dispersion methods should be studied further. / O grafite é a fonte mais abundante e de baixo custo para obtenção de grafeno. Para uma produção em larga escala de grafeno e sua aplicação em nanocompósitos, o método de redução do óxido de grafite (OG) tem sido o mais utilizado. Com a oxidação do grafite, grupos funcionais, são introduzidos na sua estrutura e causam o afastamento dos planos cristalinos do grafite, produzindo o OG. Sua redução pode ser realizada tanto por métodos químicos quanto térmicos. Várias matrizes poliméricas estão sendo utilizadas na produção de nanocompósitos com grafeno, dentre elas a resina epoxídica. Um dos desafios é proporcionar a dispersão total do nanoreforço na matriz e promover uma forte adesão interfacial matriz/nanoreforço para se obter melhores propriedades finais. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi produzir reforços a partir do grafite natural para aplicação em nanocompósitos poliméricos de matriz epoxídica. A partir do grafite natural, foram produzidos alguns reforços, como o grafite sonificado (GS), grafite esfoliado por fluido supercrítico de CO2 (GE-scCO2), OG, OG expandido (OGE) e OG reduzido quimicamente (OGR). Dentre estes, apenas o GS, OG e OGE foram utilizados na produção dos nanocompósitos, utilizando as concentrações de 0,025, 0,05, 0,075 e 0,1% m/m do reforço em matriz de resina epoxídica à base de éter diglicidílico do bisfenol A (DGEBA). Os resultados indicaram que o método de oxidação do grafite foi eficaz na produção de OG e que tanto a redução química quanto a térmica aumentou a estabilidade térmica do material, evidenciando alto grau de redução, comprovado também por difratografia de raios-X. A esfoliação do grafite por scCO2 se mostrou um método promissor na obtenção de grafeno, embora os resultados obtidos indicaram baixo rendimento de produção. Não foram observadas alterações significativas na estabilidade térmica e na condutividade térmica dos nanocompósitos, indicando que não se formaram redes de percolação nas concentrações estudadas. Os sistemas contendo OGE mostraram ser os mais promissores na melhoria das propriedades mecânicas, pois apresentou maior tenacidade e um incremento de até ~70% na resistência à tração, embora o módulo de Young tenha sido reduzido. Com base nestes dados, pode-se dizer que os reforços produzidos a partir do grafite natural possuem grande potencial para aplicação em nanocompósitos estruturais, porém para se obter resultados mais significativos a respeito das propriedades avaliadas, maiores concentrações de reforço e diferentes técnicas de dispersão devem ser estudadas.