In situ capping is a remediation alternative for contaminated sediments which has been implemented to contain contaminants in sediments in rivers, lakes and ponds. One concern with in situ capping is that the additional load due to the in situ cap may cause consolidation-induced mobilization of non aqueous phase liquids (NAPL). Therefore, it is important to understand the consolidation behavior of NAPL contaminated soils. The difficulties of testing river-bed sediments are that these sediments usually are very soft, have very high porosities, and are very compressible. In addition, the contaminants in these sediments should be contained during testing. The primary objective of this research is to investigate the behavior of NAPL contaminated sediments under anisotropic consolidation. A modified triaxial testing system was developed to simulate the consolidation of very soft sediment specimens along with a reconstituted NAPL contaminated specimen preparation procedure. Kaolinite and Anacostia River sediments were used for the sediments’ solids phase. A low viscosity mineral oil, Soltrol 130, was used to represent the NAPL phase. Tap water was used as the water phase. PM199TM, a type of organophilic clay manufactured by CETCO, was used as well to study its effectiveness in containing expelled NAPL. Two sets of consolidation tests were performed: 1) tests on sediment specimens at various NAPL contents and porosities; and 2) tests on specimens contaminated with NAPL with organophilic clays either placed as a layer on top or mixed within the sediment. The results showed that NAPL mobilization was negligible below a threshold NAPL content. Hydraulic conductivities increased with increasing NAPL content up to four orders of magnitude. The tests with organophilic clay showed that when large enough amounts are used, NAPL expulsion can be completely stopped. Organophilic clay reached its full capacity independent of the NAPL content of the underlying sediment. / text

Made available in DSpace on 2015-04-01T12:17:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8060834 bytes, checksum: 46436eaf2034d7b7700046ec7ccf41c0 (MD5) Previous issue date: 2013-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Currently there are increasing studies on bentonite clays are organically modified. Since the method involves the addition of surfactants (sufactantes) ionic or nonionic most studied in the synthesis of organoclays, so that the synthesis can be performed in two ways: by ion exchange (the chemical reaction of double exchange) and ion -dipole (organic molecules are adsorbed on the surface of clay). Thus, the present work aims to study the sorption / cation exchange of ionic and nonionic surfactants on the surface of bentonite clays making them organophilic. In the process of organophilization bentonite clays have used two industrialized Brasgel PA and the Bentongel that their concentrations were varied from 3.16 to 7.16% by weight of clay. Was used to organophilization one nonionic surfactant amine ethoxylate grade 5 TA 50, where its concentration pierced 40-60 g/100g. After organophilizated clays were filtered, dried in an oven for 48 hours and passed in ABNT No. 200, to be well characterized. The sorption isotherms were constructed using data from thermogravimetry (TG), and adjusted to the linear model and Freundlich. From the isotherms was possible to infer the mechanism involved in the sorption is adsorption and cooperative multilayer adsorption, and the type of clay, the type of surfactant and the viscosity of the medium, variables influenced sorption. According to the results, it was possible to infer that clays with higher sorption capacity were Bentongel and Brasgel concentration of 3.16% when the WB organophilizated the Bentogel concentration of 7.16% organophilizated when the MT 50 and the Brasgel concentration 3.16% when organophilizated with TA 50. / Atualmente são crescentes os estudos sobre as argilas bentoníticas que são modificadas organicamente. Sendo o método que envolve a adição de tensoativos (sufactantes) iônicos ou não iônicos o mais estudado na síntese de argilas organofílicas, desta forma a síntese pode ser realizada de duas formas: por troca de íons (reação química de dupla troca), e íon-dípolo (moléculas orgânicas são adsorvidas na superfície da argila). Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo estudar a sorção/troca catiônica de tensoativos iônicos e não iônicos na superfície das argilas bentoníticas tornando-as organofílicas. No processo de organofilização foram utilizadas duas argilas bentoníticas industrializadas, a Bentongel e a Brasgel PA que tiveram suas concentrações variadas de 3,16-7,16% em peso da argila. Foi utilizado para organofilização um tensoativo não-iônico a amina etoxilada de grau 5 TA 50, onde sua concentração varou de 40-60 g/100g. Após organofilizadas as argilas foram filtradas, secas em estufa por 48h e passadas em peneira ABNT nº 200, para assim serem caracterizadas. As isotermas de sorção foram construídas através dos dados de termogravimetria (TG), e ajustadas ao modelo linear e de Freundlich. A partir das isotermas foi possível inferir que o mecanismo envolvido na sorção é a adsorção cooperativa e adsorção em multicamadas, sendo o tipo de argila, o tipo de tensoativo e a viscosidade do meio, variáveis influenciáveis na sorção. De acordo com os resultados foi possível inferir que as argilas com maiores capacidade de sorção foram a Bentongel e Brasgel de concentração 3,16% quando organofilizada com o WB, a Bentongel de concentração 7,16% quando organofilizada com o TA 50 e a Brasgel de concentração 3,16% quando organofilizada com o TA 50.

Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2017-06-07T17:27:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) 2012-DISSERTACAO-JorgeViniciosCavalcanti.pdf: 1073139 bytes, checksum: e3e36d565d85384f95a68e72422f8186 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T17:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) 2012-DISSERTACAO-JorgeViniciosCavalcanti.pdf: 1073139 bytes, checksum: e3e36d565d85384f95a68e72422f8186 (MD5) Previous issue date: 2008-04-14 / Esta pesquisa teve como principal objetivo a obtenção de um argila organofílica com capacidade de promover a separação do composto fenol, encontrado nos efluentes aquosos de indústrias petroquímicas. O procedimento experimental objetivando a obtenção da argila organofílica foi iniciado por um tratamento da argila esmectítica em seu estado natural, com carbonato de sódio. Esse tratamento teve como meta intensificar as propriedades tixotrópicas da esmectita in natura pelo aumento de água nas regiões intercamadas dos argilominerais, promovido pelo acréscimo do teor do cátion sódio, decorrente da troca catiônica, em estado de hidratação. A etapa final da obtenção da argila organofílica correspondeu a um tratamento da argila sódica, inicialmente preparada, com sal quaternário de amônio comercial. O estado de hidratação da região intercamadas da argila sódica se constituiu um fator facilitador do ingresso, nessa região, do cátion orgânico. A técnica de separação do fenol, fundamentada em processos adsortivos, se constituiu na alternativa de tratamento, aplicando-se a argila organofílica transformada a partir de uma esmectita regional, como material adsorvente. O desenvolvimento desta pesquisa envolveu o processo adsortivo aplicado aos sistemas operacionais em batelada, abordando escalas laboratoriais. Avaliações cinéticas e de equilíbrio foram executadas a fim de se obter os parâmetros essenciais à elaboração dos modelos representativos deste sistema adsortivo, como a determinação do tempo de equilíbrio, da capacidade máxima de adsorção, da constante de equilíbrio adsortivo e da constante cinética adsortiva, fundamentais para estabelecer bases, em estudos futuros complementares, para um projeto de um adsorvedor em leito fixo na extrapolação da escala laboratorial para piloto. Os resultados do processo adsortivo indicaram que a argila organofílica teve uma eficiência de remoção superior a 80% em relação à concentração inicial de fenol, sugerindo, portanto, a utilização da mesma como material adsorvente. Os estudos realizados possibilitaram a recomendação da argila in natura tratada com carbonato de sódio e da argila sódica tratada com sal quaternário de amônio, respectivamente, como fluidos tixotrópicos de perfuração de poços de petróleo base água e base óleo, segundo às Normas N-2604 e N-2258 da PETROBRAS. / This research had as main objective the attainment of organophilic clay with capacity to promote the separation of phenol, found in effluent the watery ones of petrochemical industries. The experimental procedure objectifying the attainment of the organoclay was initiated by a treatment of natural clay with sodium carbonate. This treatment had as goal to intensify the thixotropic properties of the in natura smectite for the water increase in the interlayers regions of the mineral’s clay promoted by the addition of the sodium, related to the cationic exchange, in hydrating state. The final stage of the attainment of the organophilic clay corresponded to a treatment of the sodium clay, initially prepared, with commercial quaternary ammonium salt. The hydration state of the interlayer region of the sodium clay constituted a facilitate factor of the joining, in this region, of organic cation. The technique of separation of phenol, based on adsorptive processes, constituted an alternative treatment, applying itself organophilic clay transformed from a region smectite, as material adsorbents. The development of this research involved the applied adsorptive process to the operation systems in batch, relating laboratories scale. Kinetic evaluations and of equilibrium had been executed in order to get the essential parameters to the elaboration of the representative models of this adsorptive system, as the determination of the equilibrium time, maximum adsorption capacity, equilibrium adsorptive constant and kinetic adsorption constant, basic models to establish bases, in complementary future studies, for a project of a adsorption continuous in transforming the laboratorial scale for a pilot. The results of the adsorption process had indicated that the organophilic clay had an efficiency of superior removal 80% in relation to the initial phenol concentration, suggesting, therefore, the same use of as material adsorbents. The carried studies make possible the recommendation of the in natura clay treated with sodium carbonate and the sodium clay treated with ammonium quaternary salt, respectively, as thixotropic fluid of perforation of oil wells base water an base oil, second to the Norms N-2604 and N-2258 of PETROBRAS.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-09-12T18:19:47Z No. of bitstreams: 1 MatisvilandelSantos.pdf: 2612585 bytes, checksum: 2a853802a5a10d5104c4c14808b7ab75 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-12T18:19:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MatisvilandelSantos.pdf: 2612585 bytes, checksum: 2a853802a5a10d5104c4c14808b7ab75 (MD5) Previous issue date: 2017-08-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Organochlorine (OCs) pesticides are persistent, bioaccumulative substances in the food chain, with high mobility in the environment. This is of concern, because vry often these compounds are detected in surface and groundwater, affecting thus quality of water resources and biodiversity. Because of the serious contamination of aquatic ecosystems by OCs, it is necessary to develop new and eficiente adsorbent materials for remediation of already contaminated areas. The objective of this work was to prepare and to characterize organophilic clays chemically treated with the hexadecyltrimethyl-ammonium bromide salt (HDTMA-Br), aiming their use as an adsorbent material for the removal of residues of OCs in the environment. In order to analyze the OCs, was optimized a methodology based on solid phase extraction followed by gas chromatography with electron capture detector (SPE-GC/ECD). The characterization of the material was carried out by determination of the cation exchange capacity (CTC), as well as X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR) and electron microscopy of scanning (SEM). The adsorptive capacity of the organophilic clay was determined by kinetic adsorption tests and adsorption isotherms. Chromatographic method, besides high selectivity, showed adequate linearity (arounding 0.25 to 20.0 µg.L-1), sensitivity (LODs varying from 0.03 to 0.79 µg.L-1 and LOQs varying from 0.13 to 2.63 µg.L-1) and precision for trace analysis (CVs varying between 2.16 to 26.69 µg.L-1). The natural clay presented adequate cation exchange capacity (CTC) for organophilization and the results of the characterization indicated the intercalation of HDTMA salt cations between the intermediate layers of the modified clays. The kinetic adsorption assays performed revealed 125% COC as the best adsorbent, exhibiting affinity for aldrin and 4,4'-DDT pesticides. The experimental data were better fitted to the pseudo-first-order and pseudo-second order model for the 4,4'-DDT and aldrin compounds, respectively. The Langmuir isotherm model described better the adsorption of the 4,4'-DDT compound, whereas the Freundlich model represented better the adsorption of the aldrin compound, indicating a very favorable adsorption condition. / Pesticidas organoclorados (POCs) são substâncias persistentes, bioacumulativos na cadeia alimentar, com grande mobilidade no ambiente e frequentemente detectados em águas superficiais e subterrâneas, causando preocupação com relação à qualidade dos recursos hídricos e à biodiversidade. Devido à contaminação dos ecossistemas aquáticos por POCs, são necessários que sejam desenvolvidos novos e eficientes adsorventes para remediação das áreas já contaminadas. O objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar argilas organofílicas quimicamente tratadas com o sal brometo de hexadeciltrimetilamônio (HDTMA-Br), objetivando seu uso como material adsorvente para remoção de resíduos de POCs no ambiente. Para análise dos POCs, otimizou-se uma metodologia baseada na extração em fase sólida seguida por cromatografia gasosa com detector por captura de elétrons (SPE-GC/ECD). A caracterização das argilas foi realizada mediante determinação da capacidade de troca de cátions (CTC), bem como por análises por difração de raios-x (DRX), espectroscopia no infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A capacidade adsortiva das argilas organofílicas foi determinada por ensaios cinéticos e isotermas de adsorção. O método cromatográfico, além de elevada seletividade, apresentou adequadas linearidade (0,25 a 20 µg.L-1), sensibilidade (LDs variando de 0,03 a 0,79 µg.L-1 e LQs variando de 0,13 a 2,63 µg.L-1) e precisão para análises de traços (CVs variando entre 2,16 e 26,69 % entre medidas realizadas no mesmo dia). A argila natural apresentou capacidade de troca catiônica (CTC) adequada para a organofilização e os resultados da caracterização indicaram a intercalação de cátions do sal HDTMA entre as camadas intermediarias das argilas modificadas. Os ensaios cinéticos de adsorção realizados revelaram a argila organofílica 125% CTC como melhor adsorvente, apresentando afinidade para os pesticidas aldrin e 4,4’-DDT. Os dados experimentais ajustaram-se melhor ao modelo de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem para os compostos 4,4’-DDT e aldrin, respectivamente. O modelo de isoterma de Langmuir descreveu melhor a adsorção do composto 4,4’-DDT, enquanto que o modelo de Freundlich representou melhor a adsorção do composto aldrin, indicando condição de adsorção bastante favorável.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:53:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotalDarciely.pdf: 8060837 bytes, checksum: 01b4f8dca928b568f0603b1f9ec59d31 (MD5) Previous issue date: 2013-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Currently there are increasing studies on bentonite clays are organically modified. Since the method involves the addition of surfactants (sufactantes) ionic or nonionic most studied in the synthesis of organoclays, so that the synthesis can be performed in two ways: by ion exchange (the chemical reaction of double exchange) and ion -dipole (organic molecules are adsorbed on the surface of clay). Thus, the present work aims to study the sorption / cation exchange of ionic and nonionic surfactants on the surface of bentonite clays making them organophilic. In the process of organophilization bentonite clays have used two industrialized Brasgel PA and the Bentongel that their concentrations were varied from 3.16 to 7.16% by weight of clay. Was used to organophilization one nonionic surfactant amine ethoxylate grade 5 TA 50, where its concentration pierced 40-60 g/100g. After organophilizated clays were filtered, dried in an oven for 48 hours and passed in ABNT No. 200, to be well characterized. The sorption isotherms were constructed using data from thermogravimetry (TG), and adjusted to the linear model and Freundlich. From the isotherms was possible to infer the mechanism involved in the sorption is adsorption and cooperative multilayer adsorption, and the type of clay, the type of surfactant and the viscosity of the medium, variables influenced sorption. According to the results, it was possible to infer that clays with higher sorption capacity were Bentongel and Brasgel concentration of 3.16% when the WB organophilizated the Bentogel concentration of 7.16% organophilizated when the MT 50 and the Brasgel concentration 3.16% when organophilizated with TA 50. / As argilas bentoníticas, tem uma imensa variedade de aplicações, fato esse que se deve pelo motivo da mesma apresentar uma alta capacidade de troca de cátions, que é uma consequência do alto grau de substituição isomórfica e de possuírem uma determinada facilidade de intercalação de compostos orgânicos e inorgânicos, esses são fatos que também contribuem para que as mesmas sejam amplamente estudas. Atualmente são crescentes os estudos sobre as argilas bentoníticas que são modificadas organicamente. Sendo o método que envolve a adição de tensoativos (sufactantes) iônicos ou não iônicos o mais estudado na síntese de argilas organofílicas, desta forma a síntese pode ser realizada de duas formas: por troca de íons (reação química de dupla troca), e íon-dípolo (moléculas orgânicas são adsorvidas na superfície da argila). sendo os sais quaternários de amônio geralmente os mais utilizados na transformação das argilas bentoníticas em organofílicas. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo estudar a sorção/troca catiônica de tensoativos iônicos e não iônicos na superfície das argilas bentoníticas tornando-as organofílicas. Os resultados dos experimentos de sorção foram obtidos através do ajuste de parâmetros de modelos matemáticos conhecidos aos dados experimentais, sendo o modelo linear e o de Freundlich os que mais se ajustaram as isotermas de sorção, por meio das isotermas de sorção e foi possível inferir que os tensoativos (TA 50 e WB) sorvidos nas argilas Bentongel e Brasgel, foram intercalados na superfície da argila em camadas, por meio do processo de adsorção cooperativa.

Nanocompósitos híbridos a base de resinas epoxídicas e argilas organofílicas têm sido desenvolvidos resultando em materiais com características mecânicas e térmicas melhoradas em relação aos compósitos convencionais. Entretanto, a incorporação de argila modificada altera as características reocinéticas de cura do polímero epoxídico ao mesmo tempo em que influencia nas características microestruturais responsáveis pelas propriedades mecânicas finais do compósito. Na literatura poucos estudos foram feitos sobre o efeito da carga nanoestruturada sobre as características reocinéticas de cura e também a aplicação de técnicas analíticas dielétricas que permitam o monitoramento do processo de cura nas condições atuais de trabalho. O estudo das características reocinéticas, dinâmico-mecânicas e dielétricas de compósitos de matriz epoxídica reforçado com argila do tipo montmorilonita organofílica foi realizado neste trabalho. Foram usados três tipos de argilas montmoriloníticas organofílicas comerciais Cloisite, com diferentes agentes modificadores e capacidade de troca iônica. Foi determinado pela análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC) que a cinética de cura do sistema epóxi-anidrido, constituído por resina éter diglicidílico de bisfenolA (DGEBA), agente endurecedor anidrido hexahidroftálico (HHPA) e acelerador benzildimetilamina (BDMA), curado em dois estágios de temperatura, a 85 e 150oC, obedece ao modelo cinético de Sourour-Kamal no estágio de 85oC e ao modelo cinético de ordem n no estágio de 150oC. A análise cinética mostrou o efeito de aceleração da cura pelos diferentes tipos e composições de argilas. A análise dinâmico-mecânica (DMA) revelou dois picos nas curvas da tangente de perda, tan d, relacionados com as etapas de reação autocatalítica e de ordem n no estágio de cura a 85oC. Entretanto, os resultados do DMA não evidenciaram o efeito de aceleração da argila sobre a cura dos compósitos. Por outro lado, a análise dielétrica (DEA) apresentou resultados equivalentes aos da análise por DSC, evidenciando o papel de acelerador da cinética de cura da argila organofílica. A difração de raios X mostrou que as argilas sofreram intercalação no processo de cura. Como conclusão, o trabalho mostrou que as técnicas de análise cinética por DSC e DEA podem determinar a influência dos diferentes tipos e composições de argilas organofílicas. Não se determinou a influência específica que um tipo de argila teve sobre as características cinéticas e mecânicas dos compósitos nas composições estudadas. / Hybrid nanocomposites based upon epoxy resin and organophylic clay mixes have been intensively studied because of their better mechanical and thermal properties as compared to conventional composites. Nevertheless when the organoclay is added to the epoxy reactive medium it does affect the thermoset polymer chemorheological behavior. Such interaction can define the composite ultimate mechanical properties. In the literature few works were done concerning the influence of nanostructured filler on the reactive medium chemorheology. Also the use of dielectric analysis as a tool for monitoring and evaluating the curing process of nanostructured composite will be of practical interest because this analytical technique can be used to study the curing process under actual processing condition. The aim of this work is the study of chemorheological, dynamic mechanical, and dielectric analysis of epoxyorganoclay composites. Composites prepared with epoxy-anhydride resin and three different modified organoclays were analysed through differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), dielectric analysis (DEA), and X-ray diffraction. The epoxy system is a diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) resin, a hexahydrophtalic anhydride as curing agent, and benzyldimethylamine (BDMA) as accelerator mechanically mixed with commercial organoclay Cloisite and heat treated in two stages: one, at 85oC where the chemical reaction occurs; and a second higher temperature stage, at 150oC, where the full cure is attained. The kinetics analysis revealed that the lower temperature cure obeys the Sourour-Kamal model, whereas the higher temperature post cure stage follows the order n model kinetics. The kinetics analysis also revealed the effect of clay as accelerator. The DMA tan d presented two distinct peaks related to the autocatalytic and n-order kinetics steps. However, the DMA results did not showed any evidence of the accelerating effect of clay. On the other side the DEA analysis presented equivalent results of DSC. The X-ray difractograms showed clay intercalation on composites studied. As conclusion the DSC and DEA techniques can be used as analytical tool to determine the influence of incorporation of organoclay on reactive polymer medium.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-26T15:00:31Z No. of bitstreams: 1 RENATA BARBOSA - TESE (PPGEP) 2009.pdf: 13292645 bytes, checksum: e1d1eb846f17881cd108a8bad8f924ec (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-26T15:00:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RENATA BARBOSA - TESE (PPGEP) 2009.pdf: 13292645 bytes, checksum: e1d1eb846f17881cd108a8bad8f924ec (MD5) Previous issue date: 2009-06-19 / Nanocompósitos de PEAD/argila bentonítica modificada e sem modificação foram preparados por meio do processo de intercalação por fusão. Realizou-se, previamente um estudo sistemático com quatro sais quaternários de amônio e em três tipos de argilas bentoníticas. Em seguida, fez-se a escolha de um sal quaternário de amônio e de uma argila bentonítica para dar continuidade ao trabalho. A argila escolhida foi organofilizada usando-se diferentes percentuais de sal quaternário de amônio 100%, 125% e 150% baseados na capacidade de troca de cátions (CTC) da argila. Ficou evidente por difração de raios- X (DRX) que os sais foram incorporados à estrutura da argila confirmando assim sua organofilização. Em princípio, todos os sais poderão ser usados para a organofilização da argila e, consequentemente nos sistemas de nanocompósitos PEAD/argila organofílica. Porém, foi verificado que o tipo de ânion presente pode influenciar a estabilidade térmica do sal quaternário de amônio. Os nanocompósitos foram preparados em uma extrusora de rosca dupla contrarrotacional e, em seguida, corpos de prova foram moldados por injeção. Para a avaliação da inflamabilidade dos sistemas foi utilizado o teste de queima na posição horizontal segundo a norma (UL-94HB) e o método do Calorímetro de Cone. O comportamento térmico dos nanocompósitos foi avaliado por temperatura de deflexão térmica (HDT) e termogravimetria (TG). As técnicas de DRX e microscopia eletrônica de transmissão (MET) foram utilizadas para caracterizar a morfologia e analisar o grau de expansão das argilas preparadas bem como o grau de esfoliação dos nanocompósitos. As propriedades mecânicas de tração e impacto também foram analisadas. Para efeito de comparação, determinadas composições foram extrudadas utilizando-se duas configurações de roscas da extrusora ZSK-30 corrotacional, com objetivos de variar as condições de processo e melhorar as propriedades dos nanocompósitos obtidos. Observou-se que o percentual de sal de amônio e o tipo de compatibilizante polar influenciam nas propriedades finais dos nanocompósitos. / High Density Polyethylene (HDPE) nanocomposites containing unmodified and modified bentonite clay were prepared by melt intercalation technique. Initially, four quaternary ammonium salts and three types of bentonitic clays were studied. Afterwards, one type of salt and one type of clay were chosen for the study. The clay was organophilized using 100,125 and 150wt% of quaternary ammonium salt based on cationic exchange capacity (CEC) of the clay. It was evident from the X-ray diffraction (XRD) that the salts were incorporated into the clay structure confirming its organophilization. In general, all salts may be used for clay organophilization and hence, on HDPE/Organophilic clay nanocomposites. However, it was verified that the type of anion present may influence the thermal stability of the quaternary ammonium salt. The nanocomposites were prepared in a counter-rotating twin screw extruder and the samples were prepared by injection molding. For the evaluation of the flammability, horizontal burn (UL-94HB) and cone calorimeter methods were used. The thermal behavior of the nanocomposites was analyzed by Heat Distortion Temperature (HDT) and Thermogravimetry (TG). XRD and Transmission Electron Microscopy (MET) techniques were used to characterize the morphology and analyze the degree of expansion of the prepared clays, and also the degree of exfoliation of the nanocomposites. Mechanical properties (Tensile and Impact strength) were also analyzed. Some compositions were extruded using two screw configurations of ZSK-30 co-rotacional extruder with the aim of improving the properties of the nanocomposites obtained by varying the processing conditions. It was observed that the percentage of the ammonium salt and the type of polar compatibilizer influence the final properties of the nanocomposites.

Nanocompósitos híbridos a base de resinas epoxídicas e argilas organofílicas têm sido desenvolvidos resultando em materiais com características mecânicas e térmicas melhoradas em relação aos compósitos convencionais. Entretanto, a incorporação de argila modificada altera as características reocinéticas de cura do polímero epoxídico ao mesmo tempo em que influencia nas características microestruturais responsáveis pelas propriedades mecânicas finais do compósito. Na literatura poucos estudos foram feitos sobre o efeito da carga nanoestruturada sobre as características reocinéticas de cura e também a aplicação de técnicas analíticas dielétricas que permitam o monitoramento do processo de cura nas condições atuais de trabalho. O estudo das características reocinéticas, dinâmico-mecânicas e dielétricas de compósitos de matriz epoxídica reforçado com argila do tipo montmorilonita organofílica foi realizado neste trabalho. Foram usados três tipos de argilas montmoriloníticas organofílicas comerciais Cloisite, com diferentes agentes modificadores e capacidade de troca iônica. Foi determinado pela análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC) que a cinética de cura do sistema epóxi-anidrido, constituído por resina éter diglicidílico de bisfenolA (DGEBA), agente endurecedor anidrido hexahidroftálico (HHPA) e acelerador benzildimetilamina (BDMA), curado em dois estágios de temperatura, a 85 e 150oC, obedece ao modelo cinético de Sourour-Kamal no estágio de 85oC e ao modelo cinético de ordem n no estágio de 150oC. A análise cinética mostrou o efeito de aceleração da cura pelos diferentes tipos e composições de argilas. A análise dinâmico-mecânica (DMA) revelou dois picos nas curvas da tangente de perda, tan d, relacionados com as etapas de reação autocatalítica e de ordem n no estágio de cura a 85oC. Entretanto, os resultados do DMA não evidenciaram o efeito de aceleração da argila sobre a cura dos compósitos. Por outro lado, a análise dielétrica (DEA) apresentou resultados equivalentes aos da análise por DSC, evidenciando o papel de acelerador da cinética de cura da argila organofílica. A difração de raios X mostrou que as argilas sofreram intercalação no processo de cura. Como conclusão, o trabalho mostrou que as técnicas de análise cinética por DSC e DEA podem determinar a influência dos diferentes tipos e composições de argilas organofílicas. Não se determinou a influência específica que um tipo de argila teve sobre as características cinéticas e mecânicas dos compósitos nas composições estudadas. / Hybrid nanocomposites based upon epoxy resin and organophylic clay mixes have been intensively studied because of their better mechanical and thermal properties as compared to conventional composites. Nevertheless when the organoclay is added to the epoxy reactive medium it does affect the thermoset polymer chemorheological behavior. Such interaction can define the composite ultimate mechanical properties. In the literature few works were done concerning the influence of nanostructured filler on the reactive medium chemorheology. Also the use of dielectric analysis as a tool for monitoring and evaluating the curing process of nanostructured composite will be of practical interest because this analytical technique can be used to study the curing process under actual processing condition. The aim of this work is the study of chemorheological, dynamic mechanical, and dielectric analysis of epoxyorganoclay composites. Composites prepared with epoxy-anhydride resin and three different modified organoclays were analysed through differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), dielectric analysis (DEA), and X-ray diffraction. The epoxy system is a diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) resin, a hexahydrophtalic anhydride as curing agent, and benzyldimethylamine (BDMA) as accelerator mechanically mixed with commercial organoclay Cloisite and heat treated in two stages: one, at 85oC where the chemical reaction occurs; and a second higher temperature stage, at 150oC, where the full cure is attained. The kinetics analysis revealed that the lower temperature cure obeys the Sourour-Kamal model, whereas the higher temperature post cure stage follows the order n model kinetics. The kinetics analysis also revealed the effect of clay as accelerator. The DMA tan d presented two distinct peaks related to the autocatalytic and n-order kinetics steps. However, the DMA results did not showed any evidence of the accelerating effect of clay. On the other side the DEA analysis presented equivalent results of DSC. The X-ray difractograms showed clay intercalation on composites studied. As conclusion the DSC and DEA techniques can be used as analytical tool to determine the influence of incorporation of organoclay on reactive polymer medium.

The polyaniline (PAni) is a conjugated polymer that had attracted attention in the last years, due to its easy to prepare, good environmental stability and high conductivity. Their applications include the use in recharged batteries, sensors, semipermeable membranes, anticorrosive coatings and electronic devices. Besides these characteristics, PAni cannot be easily obtained as a thickness fi lms and also with good mechanical properties, because this, its practical use is limited. Then the modification on its structure with the aim of to optimize the processability and the thermal properties, maintaining the conductivity inherent of the polymer, is of fundamental importance. This work has the objective of improve the electrical properties and the thermal resistance of hybrid materials based on a conjugated polymer (PAni), a biopolymer with filmogenic property (chitosan) and a clay (Nanomer I-24). The preparation of these hybrid materials was performed by in situ chemical polymerization in presence of p-toluene sulphonic acid as dopant. The samples obtained were characterizaed by Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimeter (DSC), to evaluate the thermal properties of the samples, confirming that this way of preparation permits that the temperature of processing be optimized to these hybrid materials. The Infrared (FTIR - Fourier transform infrared) and Raman spectroscopy were used to assign t he kind of interaction between the polymers, suggesting that a copolymerization between PAni and chitosan occurred. Conductivity and spectroelectrochemical measurements of the samples showed that the hybrid materials maintained their electrical and electrochromic properties. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A Polianilina (PAni) é um polímero conjugado que tem atraído bastante atenção nos últimos anos devido à sua facilidade de preparação, boa estabilidade ambiental e alta condutividade. Suas aplicações incluem o uso em baterias recarregáveis, sensores, membranas semipermeáveis, revestimentos anticorrosivos, e dispositivos eletrônicos. Apesar destas características, a PAni não pode ser obtida facilmente na forma de fi lmes finos com boas propriedades mecânicas e, por isso, seu uso prático é limitado. Sendo assim, é de fundamental importância a busca por modificações na sua estrutura que venham a otimizar a processabilidade e as suas propriedades térmicas, mas que retenham a condutividade inerente do polímero conjugado. Este trabalho tem como objetivo aperfeiçoar as propriedades elétricas e a resistência térmica de materiais híbridos a base de polímero condutor (PAni - Polianilina), biopolímero com propriedade filmogênica (Quitosana) e nanocargas minerais (argila Nanomer-I 24). A preparação dos materiais híbridos foi realizada através da polimerização química in situ na presença do ácido dopante p-tolueno sulfônico (p-TSA). As amostras obtidas foram caracterizadas por análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC) para avaliar suas propriedades térmicas, confirmando que esta forma de preparação possibilita temperaturas de processamento otimizadas para os materiais híbridos e a Difração de Raio – X (DRX) mostrou uma possível esfoliação da argila na matriz polimérica, caracterizando um nanocompósito. Os espectro de Infravermelho (FTIR) e Raman foi utilizada para atribuir o tipo de interação entre os polímeros, sugerindo que houve um processo de copolimerização entre a PAni e a Quitosana. As medidas de condutividade e a caracterização espectroeletroquimica das amostras obtidas mostraram que os materiais híbridos mantiveram as propriedades elétricas e eletrocrômicas inerentes a PAni.

In this work nanocomposites based on chitosan or carboxymethylcellulose, and different kinds of clays were prepared using polyethyleneglycol (PEG) as plasticizer. The samples obtained were characterized by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction, Thermal Analysis (TGA/DTG/DSC) and by mechanical characterization with the aim of investigate the interactions between chitosan and clay. From the analysis of the XRD spectrum, it was observed that the so produced nanocomposites presented na intercalated structure. The results obtained from TGA / DTG / DSC techniques showed that a reduction in the thermal stability and glass transition of the produced material occurred. The nanocomposites obtained from biopolymer/sodium bentonite (QuiBen) with PEG 5 % showed better mechanical properties in comparison to the pristine biopolymers due to the enhancement of their ntercalation into the silicate galleries. / Neste trabalho foram preparados nanocompósitos baseados em quitosana ou carborximetilcelulose e diferentes tipos de argilas usando polietileno glicol (PEG) como plastificante. As amostras obtidas foram caracterizadas através de espectroscopia de infravermelho (FTIR), difração de raios X (DRX), análises térmicas (TGA/DTG/DSC), e através de técnicas de análise de tensão e deformação com o objetivo de avaliar as interações entre os biopolímeros, o plastificante e as argilas. Através da analise dos espectros de DRX, foi observado que os nanocompósitos produzidos apresentaram estrutura intercalada. Os resultados obtidos através das técnicas de TGA/DTG/DSC mostraram que houve uma diminuição na estabilidade térmica e na temperatura de transição vítrea do material produzido. Os nanocompósitos obtidos a partir dos biopolímeros/Bentonita sódica com 5 % de PEG apresentaram melhores propriedades mecânicas do que os biopolímeros puros, devido a intercalação dos mesmos nas lamelas da argila.