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

Orientador: Prof. Dr. Wendel Andrade Alves / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2017. / Os nanocompósitos baseados em biopolímeros mostram-se materiais promissores na construção de dispositivos para aplicações na área biomédica. Dentre estes, o poli(álcool vinílico) vem sendo amplamente empregado em sistemas de curativos inteligentes, uma vez que permite a incorporação de drogas e de proteínas preservando a atividade farmacológica. Neste trabalho, apresentamos a proposta de um material, preparado por eletrofiação, composto pelo poli(álcool viníco) (PVA) parcialmente hidrolisado (matriz polimérica) e de nanotubos de titanato de sódio (NTTi), que possui propriedades bactericidas (fase dispersa). O material foi avaliado à temperatura ambiente nas concentrações de 0% a 10% de NTTi. As propriedades morfológicas e estruturais dos nanocompósitos foram investigadas por diferentes técnicas analíticas, espectroscópicas e microscópicas. Os resultados obtidos mostraram que, os NTTi promoveram variações microestruturais na rede polimérica, impactando no diâmetro médio das fibras (~140-220 nm), na cristalinidade (43 - 50%) e na porosidade (68 - 58%). Como consequência, tais variações foram associadas ao comportamento viscoelástico da matriz. O aumento da concentração de NTTi contribuiu para uma redução nos valores dos módulos de armazenamento (~350 ¿ 220 MPa) e perda (~30 ¿ 25 MPa) o que indica uma melhora na propriedade de tenacidade. Os testes de permeação em células de Franz por 48 horas mostraram que, nos tipos de mantas de PVA (0% e com 5,0% NTTi) avaliadas o processo de permeação da albumina sérica bovina (BSA) se inicia a partir de seis horas de coleta e é mais regular na manta contendo 5,0% de NTTi. / Biopolymers based nanocomposites are promising materials for the construction of devices for biomedical applications. Among these, polyvinyl alcohol has been widely used in intelligent dressing systems, since it allows the incorporation of drugs and proteins preserving the pharmacological activity. In this work, we present the proposal of a material, prepared by electrospinning, composed of partially hydrolyzed polyvinyl alcohol (PVA) (polymer matrix) and sodium titanate nanotubes (NTTi), which has bactericidal (dispersed phase) properties. The electrospun fibrous mats was evaluated at room temperature at concentrations of 0% to 10% NTTi. The morphological and structural properties of the nanocomposites were investigated by analytical, spectroscopic and microscopic techniques. The results showed that the NTTi promoted microstructural variations in the polymer matrix, impacting the mean fiber diameter (~ 140-220 nm), the crystallinity (43 - 50%) and the porosity (68 - 58%). Consequently, such variations were associated with the viscoelastic behavior of the matrix. The increase in NTTi concentration contributed to a reduction in storage modulus values (~ 350 - 220 MPa) and loss (~ 30 - 25 MPa) indicating an improvement in tenacity property. Permeation tests on Franz cells for 48 hours showed that the permeation of bovine serum albumin (BSA) occurs in both PVA mats (0% and 5.0% NTTi), but it is easier the membrane only of PVA.

Orientador: Ana Rita Morales / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_PauloHenriquedaSilvaLeite_D.pdf: 3760291 bytes, checksum: 22f96d47dee695897cde8e5abc1fc578 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A modificação de matrizes poliméricas isolantes em semicondutoras ou condutoras pela incorporação de cargas de carbono é amplamente difundida. O Negro de Fumo (NF) é a carga condutora mais utilizada e os Nanotubos de Carbono são considerados uma alternativa pelas suas propriedades diferenciadas. Neste trabalho estudou o comportamento destas cargas em nanocompósitos de PMMA obtidos por polimerização in situ. Para a análise da condutividade elétrica dos materiais resultantes foi considerada a teoria da percolação aplicando-se o modelo do volume excluído, que prevê a ocorrência de uma concentração crítica conhecida como o limiar de percolação. O trabalho foi dividido em etapas. Primeiramente foram estudadas as condições de dispersão e de polimerização para a obtenção dos nanocompósitos, obtendo-se as curvas de percolação da condutividade elétrica dos nanocompósitos e determinando o limiar de percolação para os sistemas com Nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) e NF de alta estrutura. Considerando-se a hipótese de que a combinação de cargas condutoras com diferentes geometrias pode apresentar efeitos diferentes da soma das cargas individuais, investigou-se o efeito da mistura NTCPM e NF em comparação com nanocompósitos das mesmas cargas individuais. Foram encontrados valores de condutividade próximos ao de semicondutores, e limiares de percolação de quase 8 vezes menor para NTCPM em relação ao NF. Para os sistemas híbridos, ou seja, sistemas de misturas das cargas, o limiar de percolação ocorreu para concentração total abaixo dos valores dos nanocompósitosos com as cargas unitárias, indicando o efeito de sinergismo. Por análise de microscopia eletrônica de transmissão observou-se que, morfologicamente, os NTCPM atuaram como filamentos ligando os agregados de NF, o que pode explicar o efeito observado para a menor concentração necessária para a percolação. A modelagem da condutividade elétrica de compósito polimérico com uma carga condutora é muito importante e pode prever o comportamento condutivo dos materiais. Para os sistemas híbridos pouco tem se avançado com relação à modelagem, e isto motivou a segunda parte deste trabalho, quando se levantou a hipótese de que é possível o desenvolvimento de um programa capaz de simular o limiar de percolação e o efeito de sinergismo, utilizando-se o método de Monte Carlo e programado em linguagem Fortran. A simulação foi feita levando-se em consideração a geometria das cargas condutoras para o sistema em duas dimensões. Este método mostrou-se eficaz na previsão do limiar de percolação dos sistemas híbridos e simples sendo uma importante contribuição para a previsão do comportamento de materiais o que permite a redução da quantidade de amostras a ser preparadas num estudo experimental / Abstract: The insulating polymer matrices modification with conductive carbon fillers is widely known. Carbon black is the most used conductive filler and Carbon Nanotubes are considered an important alternative because of its unique properties. The present work studied these fillers behavior in PMMA nanocomposites obtained by in situ polymerization. The electrical conductivity of the materials was analyzed considering the percolation theory by the excluded-volume model, which predicts the critical concentration known as the percolation threshold. The work was divided into steps. First, the nanocomposites dispersion and polymerization conditions were studied, obtaining the percolation curve of the electrical conductivity and determining the percolation threshold for carbon nanotube multi-walled (MWCNT) and high-structure carbon black (CB) nanocomposites. Aiming the hypothesis that conductive fillers combination with different geometries could provide different effect than the additive one, the present study analyzed the effect of the MWCNT and CB mixture on the electrical and dispersion properties of nanocomposites, comparing with individual fillers nanocomposites. The conductive value founded near the semiconductor and percolation threshold 8 times lower for NTCPM that for NF. Hybrid nanocomposites, the percolation threshold achieved total concentration below the singles fillers nanocomposites, showing the synergism effect. From the Transmission Electronic Microscopy, we could notice that, morphologically, the MWCNT acted as filaments linking clusters of the CB, what can explain the lower concentration required for the percolation threshold. Modeling of the electrical conductivity of carbon-filler-filled polymer composites is very important for predicting the conductive behavior of the materials and for material design. There are only few works related to modeling hybrid systems and this motivated the second part of this study considering the hypothesis that could be possible the prediction of the percolation threshold and the synergism effect by a simulator based on the Monte Carlo method programed in FORTRAN. This method demonstrated to be efficient in predicting the hybrid fillers and single fillers systems percolation, which can allow a decrease in the number of samples in an experimental study / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

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

This work describes the production and characterization of colloidal solution of silver nanoparticles (AgNPs) and insertion of this colloidal solution in a polymeric ma-trix of epoxy resin. The first stage of this work was the preparation of AgNPs in colloi-dal solution, using AgNO3 as the precursor, ethylene glycol as a medium and dispersant sodium citrate as reducing agent and stabilizer. Were also measured the temporal sta-bility of the solution of AgNPs for possible use over time. The colloidal solution of Ag-NPs was characterized by UV-Vis, DLS (dynamic light scattering) and Zeta potential and through its measures. We found that the colloidal solution of AgNPs is composed of stable nanoparticles, and spherical with average diameter around 10 to 12 nm. In the second stage the preparation and characterization of polymeric matrix of epoxy resin with different solution concentrations (2 ml, 5 ml, 8 ml and 10 ml) of AgNPs inseted manually into the matrix. Structural characterization of components of the polymeric matrix was performed using the techniques of FTIR spectroscopy (Fouri-er transform infrared) and Raman. The indication of the presence of AgNPs and their state of dispersion in the epoxy matrix was studied by UV-Vis spectroscopy and TEM (transmission electron microscopy), and through the results showed the presence of nanoparticles in a dispersed and an average size around 50 nm. Thermogravimetric analysis (TGA) to check the maximum thermal stability of nanocomposite were per-formed. The TGA results indicated that the degradation temperature of the polymer underwent a slight decrease with increasing the volume of solution to resin AgNPs in-serted. In addition, analysis was performed microhardness of the epoxy resin produced with different concentrations of AgNPs solution and subjected to heat treatment. Ac-cording to the microhardness tests, the presence of ethylene glycol in the epoxy matrix significantly altered their microhardness values, acting as a plasticizer. / Neste trabalho descreve-se a produção e caracterização de solução coloidal de nanopartículas de prata (AgNPs) e a inserção dessa solução coloidal em uma matriz polimérica de resina epóxi. A primeira etapa desse trabalho consistiu na síntese de AgNPs em solução coloidal, utilizando AgNO3 como o precursor, o etilenoglicol como meio dispersante e o citrato de sódio como agente redutor e estabilizante. Também foram realizadas medidas de estabilidade temporal da solução de AgNPs, para possí-veis usos ao longo do tempo. A solução coloidal de AgNPs foi caracterizada pela espec-troscopia UV-Vis, DLS (espalhamento dinâmico da luz) e potencial Zeta, e através de suas medidas, constatou que a solução coloidal de AgNPs foi composta de nanopartí-culas estáveis, esféricas e com diâmetro médio em torno de 10 12 nm.Na segunda etapa foi realizada a preparação e caracterização de matriz polimé-rica de resina epóxi com diferentes concentrações (2 ml, 5 ml, 8 ml e 10 ml) de solução de AgNPs inseridas manualmente à matriz. A caracterização estrutural dos componen-tes da matriz polimérica foi realizada utilizando-se as técnicas de espectroscopia por FTIR (infravermelho por transformada de Fourier) e Raman. A indicação da presença das AgNPs e do seu estado de dispersão na matriz epóxi foi estudado empregado a espectroscopia UV-Vis e MET (microscopia eletrônica de transmissão), e por meio dos resultados, constatou-se a presença das nanopartículas de forma dispersa e com um tamanho médio em torno de 50 nm. Foram realizadas análises termogravimétricas (TGA) para verificar a estabilidade térmica da resina epóxi. Os resultados de TGA indi-caram que a máxima temperatura de degradação do polímero sofreu uma leve redu-ção com o aumento do volume de solução de AgNPs inserida à resina. Além disso, também foram realizadas análises de microdureza Vickers da resina epóxi produzida com diferentes concentrações de solução de AgNPs e submetidas a tratamento térmi-co. De acordo com os ensaios de microdureza, a presença do etilenoglicol na matriz epóxi alterou significativamente seus valores de microdureza, atuando como plastifi-cante.

Orientador: Maria do Carmo Gonçalves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T19:34:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DeFarias_MarceloAlexandre_D.pdf: 6813625 bytes, checksum: 734f14c74ec0690013d0549463dd8b09 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O principal objetivo desta tese consiste na síntese de nanopartículas de prata e de sílica e sua posterior modificação de superfície. Visando atribuir um caráter hidrofóbico às nanopartículas, sintetizou-se o copolímero em bloco de poliestireno-bloco-poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PS-b-PVP), via técnicas de polimerização radicalar controlada. A metodologia utilizada produziu copolímeros de PS-b-PVP com baixa polidispersidade e massa molar controlada, capazes de estabilizar a emulsão de água em clorofórmio. Nanopartículas de prata (AgNP) produzidas à temperatura ambiente exibiram diâmetros médios de 8 e 11 nm, utilizando PVP ou PS-b-PVP como agentes estabilizantes, respectivamente. Nanopartículas de sílica (SiO2NP) foram sintetizadas pelo método de Stöber e apresentaram diâmetros aproximados de 40, 80 e 150 nm. Também foram utilizadas SiO2NP comerciais, que apresentaram duas populações com diâmetros médios de 12 e 25 nm, além de aglomerados. Por este motivo, a adsorção de PVP ou de PS-b-PVP à superfície das SiO2NP só foi caracterizada adequadamente com as SiO2NP sintetizadas. Mapas elementares de carbono, obtidos por imagem espectroscópica de elétrons (ESI-TEM) de dispersões de AgNP ou SiO2NP, mostraram que ambas as nanopartículas tiveram sua superfície modificada por PVP ou PS-b-PVP. Adicionalmente, as nanopartículas foram incorporadas em matrizes de poliestireno-bloco-polibutadieno-bloco-poliestireno (SBS) para produção de nanocompósitos. Observou-se por espalhamento de raios X de baixo ângulo (SAXS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) que filmes de SBS puros apresentaram elevado grau de auto-organização da microestrutura de cilindros empacotados hexagonalmente, devido às condições de tratamento térmico e de casting utilizadas. Os nanocompósitos contendo SiO2NP apresentaram o mesmo comportamento termomecânico que a matriz de SBS, embora perturbações na microestrutura da matriz tenham sido observadas. Imagens de microscopia de força Kelvin mostraram a presença de domínios com potenciais elétricos distintos, indicando a ocorrência de uma forte interação entre o SBS e as AgNP/PS-b-PVP. Análises de DMA e TEM sugeriram que as AgNP/PS-b-PVP apresentaram maior interação com os cilindros de PS da matriz de SBS, em comparação com as AgNP/PVP. O conjunto de resultados obtidos neste trabalho indica que foi possível modificar superficialmente as nanopartículas inorgânicas empregando o copolímero PS-b-PVP / Abstract: The main objective of this thesis is the synthesis and surface modification of silver and silica nanoparticles. Aiming towards a hydrophobic character for the nanoparticles, the polystyrene-block-poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PS-b-PVP) amphiphilic block copolymer was synthesized by controlled radical techniques. This methodology produced PS-b-PVP block copolymers with low polydispersity and controlled molar mass, which are able to stabilize water/chloroform emulsions. Silver nanoparticles (AgNP) produced at room temperature showed 8 and 11 nm mean diameters when using PVP or PS-b-PVP, respectively. Silica nanoparticles (SiO2NP) synthesized by Stöber method showed 40, 80 and 150 nm mean diameters. Commercial SiO2NP was also used and presented two populations with mean diameters of 12 and 25 nm, as well as agglomerates. The adequate characterization of PVP or PS-b-PVP adsorption onto SiO2NP surfaces was only possible using the SiO2NP obtained by the Stöber method. Carbon maps, obtained by electron spectroscopic imaging (ESI-TEM) showed that AgNP and SiO2NP were both surface modified by PVP or PS-b-PVP. Additionally, the nanoparticles were incorporated into polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) matrices to produce nanocomposites. Small angle X ray scattering (SAXS) and transmission electron microscopy (TEM) showed that SBS films presented a high self-assembly degree of the hexagonally packed cylinder due to annealing and casting conditions. Similar thermal-mechanical behavior was observed for the nanocomposites containing SiO2NP in relation to pure SBS, although perturbations in the SBS microstructure had also been observed. Kelvin force microscopy (KFM) showed domains with different electrical potentials, indicating a strong interaction between SBS and AgNP/PS-b-PVP. DMA and TEM analysis suggested that AgNP/PS-b-PVP interacted preferentially with SBS matrix PS cylinders. The results obtained in this work indicate that the inorganic nanoparticle surfaces were successfully modified by the PS-b-PVP copolymer / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

O Brasil é produtor de argilas e conta com grandes reservas deste recurso natural. Porém, grande parte da sua produção é comercializada seca e moída. O desenvolvimento de argilas para seu uso como reforço em nanocompósitos poliméricos constitui uma opção para os produtores desta matéria prima que teriam assim um produto com maior valor agregado. Este trabalho visa avaliar o potencial uso como nanocarga de duas argilas nacionais provenientes da Bacia de Taubaté, São Paulo, denominadas ALIGRA e SANTA FÉ. As frações de tamanho de partícula médio menor de 0,02 mm, obtidas por peneiramento á úmido da argila homogeneizada e seca, foram utilizadas no desenvolvimento do trabalho experimental. Os estudos de caracterização, envolvendo análise granulométrica, química, mineralógica, morfológica, térmica e textural, revelaram características muito semelhantes em ambas às argilas. Fração argila, maior de 70% em massa. Composição química conforme a definição química de uma argila e os teores de seus componentes mostram valores intermédios entre as apresentadas pelas bentonitas e argila caulinítica usadas com fins de comparação. Ressaltamse boas propriedades adsorventes. Área superficial específica BET ao redor de 120 m2/g, valor maior do que o apresentado por muitas bentonitas naturais (74,5 m2/g). Predominantemente mesoporosas, com poros, maiormente em forma de fenda, característicos da estrutura em camadas das argilas. Baixa capacidade de troca catiônica, 12 meq/100g. Difratogramas de raios-X revelaram a predominância do estratificado ilita/esmectita, caulinita e quartzo na argila ALIGRA, e de ilita, caulinita e quartzo na argila SANTA FÉ. Prosseguiu-se com a argila ALIGRA a preparação da argila organofílica. A argila organofílica foi obtida por troca catiônica com o sal quaternário de amônio: cloro cetril trimetil amônio, depois de homogeneizada em sódio com cloreto de sódio. Análises FTIR e TGA indicaram que houve inserção dos cátions orgânicos. Testes preliminares foram feitas, preparando misturas das argilas com matriz de polipropileno e usando como agente compatibilizante polipropileno enxertado com anidrido maleico. Resultados de ensaios de tração reportam algumas melhoras nas propriedades testadas com as composições preparadas com as argilas purificadas. Com as composições com argilas organofílicas somente foi melhorado o alongamento na rotura. Estudos ais aprofundados são recomendados. / Brazil is a producer of clay and has large reserves of this natural resource. However, most of its production is sold dried and milled." The development of clays for use as reinforcement in polymer nanocomposites is an option for these raw material producers, who would thus have a product with higher added value. This study aims to evaluate the potential use as nanofiller of two national clays from Taubaté basin, São Paulo, called ALIGRA and SANTA FE. In this experiment, the fractions of particles with average size of less than 0.02 obtained through wet sieving were used. The characterization studies involving granulometric, chemical, mineralogical, morphological, thermal and textural analysis, revealed very similar characteristics in both the clays. Clay fraction (< 2&#956;m) is higher 70%. Chemical composition as the definition of clay and its components show intermediate values between those present by bentonite and kaolinitic clays used here for purposes of comparison. It should be underlined good adsorptive properties. Specific surface area BET (aBET) around of 120 m2/g, this value is higher than showed by many bentonites (74.5 m2/g). They are predominantly mesoporous, the pores predominantly in slit-shape in accordance to the characteristic layered structure of the clays. Low cationic exchange capacities (CEC), 12 meq/100 g. XRD results for samples saturated with ethylene glycol and heated revealed the predominance of illite/smectite, kaolinite and quartz in ALIGRA clay, and illite, kaolinite and quartz in the clay SANTA FE. Work continued with the clay ALIGRA the preparation of organoclay. The organoclay was obtained by ion exchange with the quaternary ammonium salt: cetril trimethyl ammonium chloride, after homogenized in sodium with sodium chloride. FTIR and TGA analyzes indicated that there was integration of organic cations Preliminary tests were performed by preparing mixtures of clays with a polypropylene matrix, and using polypropylene grafted with maleic anhydride as a compatibilizer. Results of tensile tests made in the polypropilene- purified clay compositions have reported some improvements in some tested properties. With polipropilene-organofilized compositions only improved elongation on break. More detailed studies are which would be required.

O Brasil é produtor de argilas e conta com grandes reservas deste recurso natural. Porém, grande parte da sua produção é comercializada seca e moída. O desenvolvimento de argilas para seu uso como reforço em nanocompósitos poliméricos constitui uma opção para os produtores desta matéria prima que teriam assim um produto com maior valor agregado. Este trabalho visa avaliar o potencial uso como nanocarga de duas argilas nacionais provenientes da Bacia de Taubaté, São Paulo, denominadas ALIGRA e SANTA FÉ. As frações de tamanho de partícula médio menor de 0,02 mm, obtidas por peneiramento á úmido da argila homogeneizada e seca, foram utilizadas no desenvolvimento do trabalho experimental. Os estudos de caracterização, envolvendo análise granulométrica, química, mineralógica, morfológica, térmica e textural, revelaram características muito semelhantes em ambas às argilas. Fração argila, maior de 70% em massa. Composição química conforme a definição química de uma argila e os teores de seus componentes mostram valores intermédios entre as apresentadas pelas bentonitas e argila caulinítica usadas com fins de comparação. Ressaltamse boas propriedades adsorventes. Área superficial específica BET ao redor de 120 m2/g, valor maior do que o apresentado por muitas bentonitas naturais (74,5 m2/g). Predominantemente mesoporosas, com poros, maiormente em forma de fenda, característicos da estrutura em camadas das argilas. Baixa capacidade de troca catiônica, 12 meq/100g. Difratogramas de raios-X revelaram a predominância do estratificado ilita/esmectita, caulinita e quartzo na argila ALIGRA, e de ilita, caulinita e quartzo na argila SANTA FÉ. Prosseguiu-se com a argila ALIGRA a preparação da argila organofílica. A argila organofílica foi obtida por troca catiônica com o sal quaternário de amônio: cloro cetril trimetil amônio, depois de homogeneizada em sódio com cloreto de sódio. Análises FTIR e TGA indicaram que houve inserção dos cátions orgânicos. Testes preliminares foram feitas, preparando misturas das argilas com matriz de polipropileno e usando como agente compatibilizante polipropileno enxertado com anidrido maleico. Resultados de ensaios de tração reportam algumas melhoras nas propriedades testadas com as composições preparadas com as argilas purificadas. Com as composições com argilas organofílicas somente foi melhorado o alongamento na rotura. Estudos ais aprofundados são recomendados. / Brazil is a producer of clay and has large reserves of this natural resource. However, most of its production is sold dried and milled." The development of clays for use as reinforcement in polymer nanocomposites is an option for these raw material producers, who would thus have a product with higher added value. This study aims to evaluate the potential use as nanofiller of two national clays from Taubaté basin, São Paulo, called ALIGRA and SANTA FE. In this experiment, the fractions of particles with average size of less than 0.02 obtained through wet sieving were used. The characterization studies involving granulometric, chemical, mineralogical, morphological, thermal and textural analysis, revealed very similar characteristics in both the clays. Clay fraction (< 2&#956;m) is higher 70%. Chemical composition as the definition of clay and its components show intermediate values between those present by bentonite and kaolinitic clays used here for purposes of comparison. It should be underlined good adsorptive properties. Specific surface area BET (aBET) around of 120 m2/g, this value is higher than showed by many bentonites (74.5 m2/g). They are predominantly mesoporous, the pores predominantly in slit-shape in accordance to the characteristic layered structure of the clays. Low cationic exchange capacities (CEC), 12 meq/100 g. XRD results for samples saturated with ethylene glycol and heated revealed the predominance of illite/smectite, kaolinite and quartz in ALIGRA clay, and illite, kaolinite and quartz in the clay SANTA FE. Work continued with the clay ALIGRA the preparation of organoclay. The organoclay was obtained by ion exchange with the quaternary ammonium salt: cetril trimethyl ammonium chloride, after homogenized in sodium with sodium chloride. FTIR and TGA analyzes indicated that there was integration of organic cations Preliminary tests were performed by preparing mixtures of clays with a polypropylene matrix, and using polypropylene grafted with maleic anhydride as a compatibilizer. Results of tensile tests made in the polypropilene- purified clay compositions have reported some improvements in some tested properties. With polipropilene-organofilized compositions only improved elongation on break. More detailed studies are which would be required.