Os modos de interação de silsesquioxano poliédrico oligomérico (POSS) de gaiolas fechadas com distintos grupos funcionais foram avaliados na nanoestruturação de polipropileno isotático (iPP) via processamento reativo. Analisaram-se POSS com grupos substituintes isobutila, alila e vinila em concentrações de 0,5, 1, 2 e 5%m misturados a iPP fundido utilizando peróxido de dicumila (DCP) como iniciador. Na caracterização dos nanocompósitos foram utilizadas diversas técnicas. A morfologia foi avaliada através de cromatografia por exclusão de tamanho, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, microscopia de transmissão e difração de raios X. O comportamento viscoelástico dos materiais no estado fundido foi medido por reologia oscilatória e no estado sólido por análises dinâmico-mecânicas. As transições térmicas foram levantadas tanto por análises dinâmico-mecânicas como por calorimetria diferencial de varredura. Modificações morfológicas e viscoelásticas importantes foram observadas para os nanocompósitos em dependência do tipo e teor de POSS empregado. A adição do Octaisobutil-POSS (OI) sugere ação estabilizante radicalar e lubrificante para este POSS. Os efeitos da incorporação do Alilisobutil-POSS (AL) indicam que este atuou como agente plastificante em função da concentração. Com Octavinil-POSS (OV) os nanocompósitos parecem adquirir estrutura ramificada ou interligada em dependência da concentração. A ativação radicalar promovida pelo DCP mostrou-se fundamental na enxertia de alguns POSS. Assim, a forma e intensidade das interações entre nanocargas e matriz foram definidas pelos grupos funcionais e concentração dos POSS. Alterações observadas na morfologia, propriedades térmicas e viscoelásticas são resultantes dessas formas e graus de interação. Deste modo, foi possível propor mecanismos de interação e arranjos morfológicos entre iPP, DCP e POSS pela avaliação do conjunto de resultados obtidos. / The interaction modes of polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) of closed cages with distinct functional groups were evaluated on isotactic polypropylene (iPP) nanostructuration via reactive processing. POSS were analyzed with isobutyl, allyl and vinyl substituent groups in concentrations of 0.5, 1, 2 and 5m% mixed with melting iPP using dicumil peroxide (DCP) as initializer. Several techniques were used to characterize the nanocomposites. The morphology was evaluated through size exclusion chromatography, Fourier transformed infrared spectroscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. The samples viscoelastic behavior in melting state was measured by oscillatory rheometry and in solid state by dynamic mechanical analysis. The thermal transitions were obtained through dynamic mechanical analysis and differential scanning calorimetry. Important morphology and viscoelastic modifications were observed in nanocomposites by dependency on the type and content of POSS used. The addition of OctaIsobutyl-POSS (OI) suggests lubricant and radicalar stabilizing action for this POSS. The AllylIsobutyl-POSS (AL) incorporation effects indicate that this one acted as plasticizing agent in function of concentration. With OctaVinyl-POSS (OV), the nanocomposites seem to acquire ramified or interlinked structure in dependency on concentration. The radicalar activation promoted by DCP was decisive in the grafting efficiency for some POSS. Therefore, the mode and the interaction intensity between nanoparticles and polymeric matrix were defined by functional groups and POSS concentration. Changes observed in morphology, thermal and viscoelastic properties as in solid state as in melting state are results of these modes and interaction degrees. It was possible to propose interaction mechanisms and morphology arrangements among iPP, DCP and POSS by evaluation of the obtained results as a whole.

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Orientador: Leila Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T10:58:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_Jenerde_M.pdf: 3164863 bytes, checksum: 8449d73e4bcbb869e01f38cb81b7f962 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Filmes poliméricos são amplamente utilizados no setor alimentício e médico hospitalar e as principais aplicações são como embalagens, substratos para fitas e curativos. A escolha do melhor material está intrinsecamente ligada às suas propriedades e também ao custo de cada polímero. Por isso é extremamente relevante a preocupação com o processo de degradação, que influencia diretamente as propriedades dos polímeros e é o resultado do ataque físico e/ou químico proporcionado pelo ambiente (temperatura, umidade, radiações ionizantes), tempo de exposição e condições de processamento e de serviço. Neste trabalho buscou-se analisar a prevenção destes processos degradativos em filmes de polipropileno bi-orientado - BOPP, polímero comercialmente atraente pela sua versatilidade, por meio do uso de aditivos antioxidantes e de absorvedores de radiação UV comerciais, estes últimos na forma de compostos orgânicos e de nanopartículas inorgânicas, aplicados no filme em massa ou em recobrimentos especialmente formulados para este fim. O uso do recobrimento teria ainda como vantagem adicional, a possibilidade de aplicação durante o processo de impressão, protegendo não só o filme como também as cores da impressão, permitindo, além disso, a partir de um filme commodity e formulações de recobrimento feitas sob medida para cada cliente, inclusive de pequeno porte, a obtenção de filmes especiais a um menor custo. Amostras de filmes preparados foram envelhecidas artificialmente e naturalmente e suas propriedades foram monitoradas em ensaios de resistência à tração (tensão na ruptura e alongamento), medida do índice de carbonila por espectroscopia de infravermelho, medida da absorção de radiação ultravioleta por meio de espectrofotometria de UV/visível e análise térmica (temperatura de transição vítrea e de fusão). O trabalho gerou resultados promissores, conclusão obtida pela análise dos ensaios mecânicos, sendo que a tensão de ruptura de um dos filmes aditivados no recobrimento, submetido ao intemperismo por 24 semanas, foi de 1,5 kg/cm versus 1 kg/cm no filme virgem (sem aditivos) submetido a 11 semanas. Houve redução na taxa de degradação medida nos ensaios de absorção de infravermelho, sendo o índice de carbonila mantido a patamares de 0,01 para filmes aditivados versus 0,7 para filmes não aditivados, quando sujeitos a degradação acelerada em equipamento QUV. Houve aumento da absorção de radiação ultravioleta em até 75% comparativamente ao filme virgem, resultado obtido pela adição de absorvedores orgânicos ou também de nanopartículas de óxido metálico / Abstract: Polymeric films are very used on products for food and hospital markets, mainly for packaging, adhesive tapes backing and dressings. The material's choose for both markets are done based on polymer properties and cost. Due this reason, it is too relevant to worry with degradation of material that influences the polymer properties. The degradation process comes from chemical and physical attack. An example is the environmental conditions, like temperature, humidity, radiation, exposure time and process/service conditions. This work looked for to evaluate and to prevent this degradation process that occur on bi-oriented polypropylene films (BOPP) through the use of different additives, like antioxidants and UV absorbers, organic compounds/inorganic nanopartículas, that can be applied on the film by different process, like inside its matrix or through varnish coatings. Samples of said films was aged on different conditions, natural or accelerated aged, and its properties was evaluated through different techniques, like tension/elongation, carbonyl index, FTIR, UV-Vis absorbance and thermo analysis (TGA, DSC). Through these techniques, it was evaluated the achieved protection grade of the film when treated by: UV absorber and Antioxidant applied by coating varnish UV absorber and antioxidant applied inside its matrix Nanoparticle of ZnO applied inside its matrix. The coating with varnishes can be easily made by a printing process. This process to protect the film was chosen in the work in order to study its influence to protect not only the film, but also the inks printed over it, allowing the use of a commodity film. This way, it is possible to get a tailor-made film, in order to achieve desired properties with a low cost process. It was possible to achieve promising results. This conclusion was made based on the tests results, like: the tensile strength analysis of films subjected to weather aging for 24 weeks shown results of 1.5 kg/cm against 1 kg/cm of virgin film aged during 11weeks; FTIR shown a reduction on the polymer degradation rate measured by infrared absorption; the carbonyl index of films with additives, when submitted to QUV or weather aging, maintained at levels of 0.01 versus 0.7 of virgin polymers; it was possible to achieve 75% of UV absorption if compared to virgin film. All the different additives and process conditions presented some advantage if compared with virgin polymer, as presented by this work / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Paulo José do Amaral Sobral / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:03:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Molina_FrancieleMariaPelissari_D.pdf: 36133234 bytes, checksum: 708a6141c5f96de8a9fbf9b6d371fa0f (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho de doutorado teve como objetivo estudar o potencial de uso do amido, farinha e nanofibras obtidos a partir de bananas verdes da variedade Terra (Musa paradisiaca) na elaboração de filmes biodegradáveis. Na primeira etapa do trabalho, o amido e a farinha de banana foram caracterizados quanto às propriedades físicoquímicas, funcionais e térmicas. Ambas as matérias-primas apresentaram considerável conteúdo de amido (94,8 e 83,2%, respectivamente) com alto teor de amilose (35,0 e 23,1%, respectivamente) e amido resistente (49,5 e 50,3%, respectivamente), além de fibras, proteínas e lipídios. Numa segunda etapa, filmes a partir de farinha de banana foram elaborados segundo um planejamento experimental. Os resultados obtidos foram analisados estatisticamente empregando a metodologia de superfície de resposta, que juntamente com a função de desejabilidade permitiu a obtenção da formulação e condições de processo ótimas (concentração de glicerol de 19%, temperatura de processo de 81 ºC, temperatura de secagem de 54 ºC e umidade relativa de 48%). Os filmes produzidos sob essas condições apresentaram tensão na ruptura de 9,2 MPa, elongação de 24,2%, módulo de Young de 583,4 MPa, permeabilidade ao vapor de água de 2,1 x 10-10 g/m.s.Pa e opacidade de 51,3%. Na terceira etapa do trabalho, foram elaborados filmes de farinha e amido de banana para determinar o efeito das fibras, proteínas e lipídios sobre as propriedades dos filmes. O filme de farinha de banana foi mais flexível, solúvel em água e opaco, e menos cristalino e resistente mecanicamente quando comparado com o filme de amido de banana. A partir da microestrutura, observou-se que o filme de farinha apresentou imperfeições na sua superfície e uma seção transversal menos densa com pequenas fissuras quando comparado com o filme de amido. Na quarta etapa, a casca da banana (subproduto do processamento da fruta) foi utilizada como matéria-prima para a obtenção de nanofibras de celulose, empregando tratamento químico e mecânico. A influência do número de passagens (0, 3, 5 e 7) das suspensões em um homogeneizador de alta pressão sobre a estrutura das nanofibras foi estudada. Os tratamentos foram efetivos no isolamento de fibras de banana na escala nanométrica (10,9 - 22,6 nm). Conforme o aumento do número de passagens no homogeneizador, nanofibras de celulose mais estáveis, cristalinas e de menor comprimento foram obtidas. Na última etapa, as nanofibras isoladas foram incorporadas na elaboração de nanocompósitos de amido da mesma fonte. As propriedades desses nanocompósitos foram comparadas com as de um filme de amido sem adição de nanofibras (controle), a fim de estudar o efeito deste reforço. Os nanocompósitos apresentaram uma melhora significativa nas propriedades tensão na ruptura, módulo de Young, resistência à água, opacidade e cristalinidade. Uma homogeneização mais drástica (7 passagens) promoveu a degradação das nanofibras, acarretando numa piora das propriedades do nanocompósito resultante, portanto, a condição de tratamento mecânico mais adequada foi de 5 passagens. As propriedades dos nanocompósitos foram relacionadas com as características físico-químicas das nanofibras incorporadas e também com a boa compatibilidade apresentada entre os biopolímeros amido e nanofibras, uma vez que estes foram obtidos da mesma fonte vegetal / Abstract: This doctor thesis aimed to study the potential use of the starch, flour, and nanofibers obtained from unripe bananas of the variety "Terra" (Musa paradisiaca) to develop biodegradable films. In the first stage of the work, banana starch and flour were characterized on the basis of their physicochemical, functional, and thermal properties. Both raw materials exhibited considerable starch content (94.8 and 83.2%, respectively) with high amylose (35.0 and 23.1%, respectively) and resistant starch (49.5 and 50.3%, respectively), besides fibers, proteins, and lipids. In the second stage, films based on the banana flour were prepared according to an experimental design. The results were statistically analyzed using the response surface methodology which, along with the desirability function, furnished the optimum formulation and process conditions (19% for glycerol concentration, 81 ºC for process temperature, 54 ºC for drying temperature, and 48% for relative humidity). Films produced under these conditions presented tensile strength of 9.2 MPa, elongation at break of 24.2%, Young's modulus of 583.4 MPa, water vapor permeability (WVP) of 2.1 x 10-10 g/m.s.Pa, and opacity of 51.3%. In the third stage of the work, films from banana flour and starch were produced and the effect of fibers, proteins, and lipids on the properties of the flour film was studied. The results showed that the flour film was more flexible, soluble in water and opaque as well as less crystalline and mechanically resistant than the starch film. Compared with the starch film, the microstructure of the flour film has flawed surface, less dense cross-section, and small cracks. In the fourth stage, the banana peel (byproduct from fruit processing) was treated chemically and mechanically, to obtain cellulose nanofibers. The influence of the number of passages (0, 3, 5, and 7) in a high-pressure homogenizer on the structure of the nanofibers was investigated. The treatments were able to isolate the banana fibers in the nanometer scale (10.9 - 22.6 nm). Increasing the number of passages in the homogenizer afforded more stable, more crystalline, and less long cellulose nanofibers. In the last stage, the cellulose nanofibers were incorporated into starch nanocomposites from the same source. The properties of these nanocomposites were compared with those of a starch film without nanofibers (control), in order to study the effect of this reinforcement. The nanocomposites exhibited significantly improved tensile strength, Young's modulus, water resistance, opacity, and crystallinity. A more drastic homogenization (seven passages) degraded the nanofibers, deteriorating the properties of the resulting nanocomposite. Thus, the most suitable mechanical treatment condition involved five passages. The properties of the nanocomposites are a function of the characteristics of the nanofibers, such as crystallinity, zeta potential, and aspect ratio; they also depend on the compatibility between the starch and the nanofibers, which were obtained from the same plant source / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Orientador: Oswaldo Luiz Alves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:35:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_AnaCarolinaMazarinde_D.pdf: 5504556 bytes, checksum: ff8566e313e82701925549e2ecd544ab (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O óxido de grafeno (GO) é uma forma quimicamente modificada de grafeno que possui grupos funcionais contendo oxigênio (epóxi, carboxila, carbonila, e hidroxila) distribuídos sobre a base e as bordas de suas folhas. Devido à abundância dos grupamentos oxigenados, o GO tem sido usado como uma plataforma para suportar e estabilizar nanoestruturas metálicas, tais como nanopartículas de prata (NPAgs), visando aplicações biológicas. Além disso, devido à sua excelente capacidade de dispersão e elevada área superficial, o GO tem sido considerado uma carga promissora para a construção de compósitos poliméricos. Neste trabalho, relatamos a síntese do GO e dos nanocompósitos de óxido de grafeno funcionalizado com NPAgs (GO-Ag) os quais podem ser utilizados como agentes antibacterianos de amplo espectro. O GO foi sintetizado por meio do método de Hummers modificado, e o GO-Ag foi preparado através da redução in situ dos íons de prata por citrato de sódio. As folhas de GO foram funcionalizadas com NPAgs esféricas de diâmetro médio de 9,4 nm. Estes nanocompósitos exibiram excelente atividade antimicrobiana contra as principais bactérias em ambiente hospitalar, tais como Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Acinetobacter baumannii, e Staphylococcus aureus resistente à meticilina. Os nanocompósitos GO-Ag também foram aplicados como eficazes agentes antimicrobianos a fim de evitar a proliferação bacteriana em membranas de micro e ultrafiltração. Neste sentido, membranas antimicrobianas de acetato de celulose (CA) foram fabricadas a partir da incorporação de GO e GO-Ag na matriz polimérica (CA-GOAg). Após a funcionalização, as membranas permeáveis modificadas com GO-Ag foram capazes de inativar cerca de 90% das células de E. coli em comparação com as membranas de CA não modificadas. Os resultados sugerem que a incorporação de nanocompósitos GO-Ag é uma abordagem promissora para controlar o desenvolvimento da adesão bacteriana em membranas de purificação de água. Com relação à demanda de novos materiais com elevada estabilidade e com capacidade de proteção contra radiação ultravioleta (UV), foram fabricados filmes compósitos transparentes a partir de acetato de celulose e óxido de grafeno. A caracterização físico-química revelou que as folhas de GO estão bem dispersas por toda a matriz polimérica, proporcionando filmes compósitos lisos e homogêneos. Em comparação com os filmes pristinos de CA, os filmes compósitos exibiram melhor capacidade de proteção contra radiação UV combinado com transparência óptica à luz visível, o que reforça a sua aplicação como revestimentos transparentes com proteção UV para alimentos, produtos farmacêuticos, biomédicos, e produtos eletrônicos / Abstract: Graphene oxide (GO) is a chemically modified form of graphene that possesses oxygen-containing groups (epoxy, carboxyl, carbonyl, and hydroxyl) distributed on the plane and edges of the sheets. Owing to the abundance of oxygenated groups, GO has been used as a platform to support and stabilize metallic nanostructures such as silver nanoparticles (AgNPs), aiming biological applications. In addition, GO has been considered a promising material for building polymeric composites because of its excellent dispersibility and high surface area. In this work, we report the synthesis of GO and GO functionalized with AgNPs (GO-Ag) for use as a broad-spectrum antibacterial agent. GO was synthesized through the modified Hummers method, and the GO-Ag was prepared through the in situ reduction of silver ions by sodium citrate. Spherical AgNPs with average size of 9.4 nm were found well-dispersed throughout the GO sheets. This nanocomposite exhibited excellent antimicrobial activity against common nosocomial bacteria such as Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Acinetobacter baumannii, and methicillin-resistant Staphylococcus aureus. GO-Ag nanocomposites were also applied as an effective antimicrobial agent in order to prevent the bacterial proliferation on micro and ultrafiltration membranes. Cellulose acetate (CA) membranes were then fabricated from the incorporation of GO and GO-Ag into the polymeric matrix (CA-GOAg). After functionalization, the permeable CA membranes modified with GO-Ag were able to inactivate mostly 90% of E. coli cells compared to the non-modified CA membranes. The results suggest that the incorporation of GO-Ag nanocomposites is a promising approach to control biofouling development in water purification membranes. Concerning the demand for novel ultraviolet shielding materials with high stability, transparent and UV-shielding composite films were fabricated by casting a mixture of GO with cellulose acetate (CA). The physicochemical characterization revealed that GO sheets were well-dispersed throughout the polymeric matrix, providing smooth and homogeneous composite films. By comparison with pristine CA films, the composite films displayed an improved UV-shielding capacity combined with optical transparency under visible light, which underscores their application as transparent UV-protective coatings for food, pharmaceutical, biomedical, and electronic products / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutora em Ciências

Neste trabalho foram investigadas a morfologia, a estrutura cristalina e as propriedades térmicas e reológicas de uma blenda de polipropileno isotático (i-PP) e copolímero de etileno, propileno e dieno (EPDM), preparada em laboratório, por processo de mistura reativa, com a adição de argila Cloisite 15A e submetida à deformação uniaxial por tração e compressão à temperatura ambiente. As técnicas utilizadas para caracterização foram a Difração de Raios-X (DRX), o Espalhamento de Raios-X de Baixo Ângulo (SAXS), a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), a Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), a Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), a Análise Termogravimétrica (TGA) e a Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). A MEV permitiu observar que ocorreu interação entre a blenda e a argila, o que foi corroborado pelas imagens de MET, a qual permitiu verificar a existência de argila intercalada entre as lamelas da blenda, bem como a existência de alguns pontos de aglomeração da argila na blenda. A análise de DRX também confirmou a intercalação da argila pelo polímero. Da mesma forma, o SAXS nos mostrou que existe um aumento no espaçamento lamelar, com a introdução da argila. Por fim, foi observado também que a deformação uniaxial por compressão do material provocou a quebra de domínios cristalinos na blenda, enquanto na deformação uniaxial por tração o grau de cristalinidade inicial foi mantido. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-10-07T17:04:58Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Arthur Thompson.pdf: 2821768 bytes, checksum: 1e4375e8bb47bdeb964a7ef45a77ae48 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-07T17:04:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Arthur Thompson.pdf: 2821768 bytes, checksum: 1e4375e8bb47bdeb964a7ef45a77ae48 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / In this work were investigated the morphological, themal and rheological properties of a isotactic polypropylene/ethylene-propylene-diene terpolymer rubber/nanoclay Cloisite 15A composite, prepared by mixed melt and submitted to uni-axial plane-strain compression and stretching deformations, both at room temperature. The techniques used for characterization were Wide Angle X-ray Diffraction (WAXD), Small Angle X-ray Scattering (SAXS), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The SEM images showed that interaction occured between the clay and the blend, which was corroborated by the TEM images, where it was show the intercalation between blend and clay, as well as the existence of some points of clay’s aglomeration in the blend. The WAXD analysis also confirmed the intercalation of the clay in the blend. Furthermore, the SAXS showed an increase in the lamellar long period with the addition of clay. With the mapping of chemical elements we could see the dispersion of clay’s organometalics into the blend. Finally, it was verified that the uni-axial plain strain compression deformation of the composites contribute to the break of crystalline domains in the blend, while in the uniaxial stretching deformation the degree of initial cristallinity was sustained.

Neste trabalho foram investigadas a morfologia, a estrutura cristalina e as propriedades térmicas e reológicas de uma blenda de polipropileno isotático (i-PP) e copolímero de etileno, propileno e dieno (EPDM), preparada em laboratório, por processo de mistura reativa, com a adição de argila Cloisite 15A e submetida à deformação uniaxial por tração e compressão à temperatura ambiente. As técnicas utilizadas para caracterização foram a Difração de Raios-X (DRX), o Espalhamento de Raios-X de Baixo Ângulo (SAXS), a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), a Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), a Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), a Análise Termogravimétrica (TGA) e a Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). A MEV permitiu observar que ocorreu interação entre a blenda e a argila, o que foi corroborado pelas imagens de MET, a qual permitiu verificar a existência de argila intercalada entre as lamelas da blenda, bem como a existência de alguns pontos de aglomeração da argila na blenda. A análise de DRX também confirmou a intercalação da argila pelo polímero. Da mesma forma, o SAXS nos mostrou que existe um aumento no espaçamento lamelar, com a introdução da argila. Por fim, foi observado também que a deformação uniaxial por compressão do material provocou a quebra de domínios cristalinos na blenda, enquanto na deformação uniaxial por tração o grau de cristalinidade inicial foi mantido. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / In this work were investigated the morphological, themal and rheological properties of a isotactic polypropylene/ethylene-propylene-diene terpolymer rubber/nanoclay Cloisite 15A composite, prepared by mixed melt and submitted to uni-axial plane-strain compression and stretching deformations, both at room temperature. The techniques used for characterization were Wide Angle X-ray Diffraction (WAXD), Small Angle X-ray Scattering (SAXS), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The SEM images showed that interaction occured between the clay and the blend, which was corroborated by the TEM images, where it was show the intercalation between blend and clay, as well as the existence of some points of clay’s aglomeration in the blend. The WAXD analysis also confirmed the intercalation of the clay in the blend. Furthermore, the SAXS showed an increase in the lamellar long period with the addition of clay. With the mapping of chemical elements we could see the dispersion of clay’s organometalics into the blend. Finally, it was verified that the uni-axial plain strain compression deformation of the composites contribute to the break of crystalline domains in the blend, while in the uniaxial stretching deformation the degree of initial cristallinity was sustained.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, we study the magnetic properties of CoFe2O4 nanoparticles dispersed in silica (SiO2) matrix. Samples were produced by the sol-gel method and synthesized at different temperatures. The average distance between the particles and thus the nature of inter-particle interactions were controlled for using different concentrations of iron and cobalt salts and the starting material tetraethylorthosilicate (TEOS). The samples were characterized by thermogravimetry (TG), X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and magnetization as a function of magnetic field and temperature. Thermogravimetric analysis showed that the weight loss increases with increasing concentration of salts in the starting solution. The results of X-ray diffraction combined with the transmission electron microscope images confirmed the presence of CoFe2O4 nanoparticles dispersed into the SiO2 matrix. Magnetization measurements showed a typical behavior generally showed by a magnetic nanoparticles system, that is, the observation of a peak in the curve FC-ZFC with a thermal hysteresis in the low temperature region. In particular, we observed a dependence of the coercive field with temperature of CoFe2O4 nanoparticles that did not follow the predictions of the model Bean-Livingston. We believe that this fact is linked more to the effect of size distribution than the possible effects of interaction between the nanoparticles. In this regard, a model considering a particle size distribution in the coercivity of nanoparticles was used. The model was able to fit the experimental data to wide temperature range. / Neste trabalho, nós estudamos as propriedades magnéticas de nanopartículas de CoFe2O4 dispersas em uma matriz de sílica (SiO2). As amostras foram produzidas através do método sol-gel para diferentes temperaturas de síntese. A distância média entre as partículas e, deste modo, a natureza das interações inter-partículas foram controladas utilizando diferentes concentrações dos sais de ferro e cobalto e do reagente de partida tetraetilortossilicato (TEOS). As amostras foram caracterizadas através de medidas de termogravimetria (TG), fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e magnetização em função do campo magnético e da temperatura. As análises termogravimétricas mostraram que a perda de massa aumenta com o aumento da concentração dos sais de partida na solução. Os resultados de difração de raios X combinados com as imagens de microscopia eletrônica de transmissão confirmaram a presença das nanopartículas de CoFe2O4 dispersas dentro da matriz de SiO2. As medidas de magnetização mostraram um comportamento típico de um sistema de nanopartículas magnéticas, ou seja, o aparecimento de um pico na curva de ZFC-FC com uma histerese térmica na região de baixas temperaturas. Em particular, nós observamos uma dependência do campo coercivo com a temperatura das nanopartículas de CoFe2O4 que não seguiu as previsões do modelo de Bean Livingston. Nós acreditamos que esse fato está ligado muito mais ao efeito da distribuição de tamanhos do que aos possíveis efeitos de interação entre as nanopartículas. Neste sentido, um modelo que considera a distribuição de tamanhos de partículas na coercividade das nanopartículas foi utilizado. O modelo foi capaz de ajustar os dados experimentais para amplo intervalo de temperatura.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The search for more productive seeds and with better transport and storage conditions has developed the interest of companies and researchers. In this section, nanotechnology, in particular, polymer / clay nanocomposites has proved to be an excellent alternative. By means of these nanomaterials it is possible to transport assets that allow the plant to better growth, productivity and germination rates, through the transport of fertilizers, agrochemicals or even essential micronutrients. The aim of this work was to synthesize and study nanocomposites polymer / clay; poly (hydroxyethyl methacrylate), pure laponite (pHEMA / Lap) and enriched with manganese micronutrients (pHEMA / LapMn). These materials aim to provide water and concomitantly provide nutrients to the seeds. The best formulation for the samples, amounts of polymer and clay was studied, and from this the micronutrient was incorporated into the formulation. The materials were characterized by absorption spectroscopy in the infrared region (FTIR), X-ray diffractometry (XRD) and thermogravimetry (TG). In addition, the water uptake capacity of the samples was evaluated. TG results showed an increase in thermal stability due to the interaction of the polymer chain with the clay. The XRD study showed that pure Lap and Lap Mn presented similar basal spacing to that found in the literature and that the nanocomposite had an exfoliated structure of the materials. The observation of the degree of swelling of the samples showed that the nanocomposites showed a capacity of water absorption 10% higher than the pure hydrogel. The seed coating affected the germination rate of the seeds, showing an optimization of this process. / A busca por sementes mais produtivas e com melhores condições de transporte e armazenamento tem desenvolvido o interesse de empresas e pesquisadores. Nesta vertente, a nanotecnologia, em especial, os nanocompósitos polímero/argila tem se mostrado uma excelente alternativa. Por meio destes nanomateriais é possível transportar ativos que possibilitem a planta melhor crescimento, produtividade e taxas de germinação, por meio do transporte de fertilizantes, agroquímicos ou até micronutrientes essenciais. Neste trabalho buscou-se sintetizar e estudar nanocompósitos polímero/argila; poli(metacrilato de hidroxietila) (pHEMA), laponita pura (pHEMA/Lap) e enriquecida com micronutrientes manganês (pHEMA/LapMn). Estes materiais tem por objetivo fornecer água e concomitantemente fornecer nutrientes para as sementes. Estudou-se qual a melhor formulação para as amostras, quantidades de polímero e de argila e a partir desta incorporou-se o micronutriente a formulação. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), difratometria de raios X (DRX) e termogravimetria (TG). Além disso, a capacidade de absorção de água das amostras foi avaliada. Houve aumento da estabilidade térmica decorrente da interação da cadeia polimérica com a argila. O estudo por DRX mostrou que a Lap pura e a Lap Mn apresentaram espaçamento basal similar ao encontrado na literatura e que o nanocompósito apresentou estrutura esfoliada dos materiais. A observação do grau de intumescimento das amostras mostrou que os nanocompósitos apresentaram uma capacidade de absorção de água 10% superior à do hidrogel puro. O revestimento das sementes prejudicou a taxa de germinação das mesmas mostrando-se necessário uma otimização deste processo. / São Cristóvão, SE

Orientadores: Júlio Roberto Bartoli, Elizabeth Grillo Fernandes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T08:51:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cecci_RicardoRodrigoRamos_M.pdf: 4182332 bytes, checksum: 4424cc557c439a1602d15a95921a2b25 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nanotubos de carbono (NTCs) apresentam características interessantes para aplicações em eletrodos transparentes. Quando dispersos em escala nanométrica são transparentes ao espectro da luz visível e são capazes de conduzir eletricidade após atingirem percolação em matrizes poliméricas isolantes. Neste trabalho, é descrito o uso de nanotubos de carbono de camadas múltiplas (NTCMs) na produção de filmes poliméricos flexíveis transparentes e condutores como alternativa ao uso do óxido de índio dopado com estanho (ITO) em células solares orgânicas. Os nanotubos foram dispersos e purificados em solução aquosa de dodecil sulfato de sódio (SDS) pelos processos de sonicação e centrifugação, e a dispersão monitorada por espectroscopia UV-Vis e potencial ?. Os nanocompósitos foram produzidos via polimerização in situ do monômero metacrilato de metila (MMA) na presença de 0 a 1% p/p NTCs e os filmes depositados através da técnica de revestimento por rotação a alta velocidade (spin coating). A reação de polimerização foi acompanhada pela calorimetria exploratória diferencial (DSC). Verificou-se que na presença de NTCs, a taxa de conversão do monômero é acelerada. A cinética de degradação térmica foi avaliada pelo método de Broido utilizando a análise termogravimétrica (TGA). Foi observado que os NTCs aumentam a estabilidade térmica do PMMA, retardando a degradação por despolimerização. Estudos por espectroscopia FT-IR mostraram uma banda de absorção em 1601 cm-1, (C=C), a qual não é característica do PMMA, indicando que os NTCs participam da polimerização do PMMA. Para concentrações de até 1% p/p de NTCs, os filmes PMMA/NTC apresentaram excelentes propriedades ópticas. Ou seja, baixo coeficiente de absorção, na ordem de 103 cm-1, altos valores de gap óptico (Eopt), entre 3,2 e 4,14 eV, e alta transparência por todo espectro visível, entre 88 e 93%. Nas mesmas concentrações, foi observada uma diminuição substancial na resistividade elétrica dos filmes em 8 ordens de grandeza (de 1016 para 108 ?/quadrado), comparados ao filme de PMMA puro. Entretanto, a faixa de resistividade alcançada ainda é típica de materiais isolantes. Estudos de otimização poderiam originar filmes PMMA/NTC como uma alternativa promissora para ITO em OPVs / Abstract: Carbon nanotubes (CNTs) have interesting features for applications in transparent electrodes. When dispersed at the nanoscale, they become transparent within the visible range and are able to conduct electricity after reaching the percolation threshold in an insulating polymer matrix. In this work, the use of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) is described for the production of flexible transparent conducting polymer films as an alternative to the use of indium-tin oxide (ITO) in organic solar cells. The nanotubes were dispersed and purified in an aqueous solution of sodium dodecyl sulfate (SDS) by the process of sonication and centrifugation, and the dispersion monitored by UV-Vis spectroscopy and ? potential. The nanocomposites were produced via in situ polymerization of the monomer methyl methacrylate (MMA) in the presence of 0 to 1 %wt. of CNTs. The films were deposited by the spin-coating technique. The polymerization reaction was monitored by differential scanning calorimetry (DSC). It was found that in the presence of CNTs, the conversion rate of the monomer is accelerated. The kinetics of thermal degradation was measured according to the Broido's method by using thermogravimetric analysis (TGA). It was observed that CNTs increase the thermal stability of PMMA, slowing degradation by depolymerization. FT-IR data showed an absorption band at 1601 cm-1 (C = C), which is not characteristic of PMMA, indicating that the CNTs takes place in the polymerization of PMMA. For concentrations up to 1wt% of CNTs, the PMMA/CNT films had excellent optical properties, i.e., a low absorption coefficient in the order of 103 cm-1, wide optical gap (Eopt) between 3.2 and 4.14 eV, and high transparency within the whole visible range, between 88 and 93%. In the same concentrations, the electrical resistivity of the films dropped by 8 orders of magnitude (from 1016 to 108 ?/sqr), compared to the pure PMMA film. Even though this electrical resistivity value is typical of insulating materials, further optimization studies could provide PMMA/CNT films as a promising alternative to ITO in OPV / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química