Este trabalho teve como objetivo principal a preparação e caracterização de filmes de alginato de sódio plastificado com glicerol. Foram preparadas amostras de filmes variando-se a concentração de ácido acético ou de perclorato de lítio, com a finalidade de otimizá-los como eletrólitos sólidos poliméricos (ESP) em dispositivos eletroquímicos, como sensores e baterias. Após o preparo dos filmes, estes foram caracterizados por análise elementar (AE), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X, termogravimetria (TG), análise térmica mecânico dinâmica (DMTA), espectroscopia no UV-VIS, espectroscopia de infravermelho (IR) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Os filmes preparados com alginato de sódio foram plastificados com 0,6 g de glicerol e apresentaram transparência nos comprimentos de onda da luz visível, boa condutividade iônica e maleabilidade. Através dos difratogramas de raios-X pode-se observar que os filmes possuem predominantemente caráter amorfo. O filme de alginato de sódio dopado com 0,3 mL ácido acético apresentou a melhor condutividade (8,7x10-5 S cm-1 a temperatura ambiente e de 1,15x10-3 S cm-1 a 80°C). Para amostras com quantidades maiores de ácido acético os filmes tornaram-se quebradiços e opacos. Para as amostras preparadas com perclorato de lítio a melhor condutividade obtida foi com o filme preparado utilizando 15% em massa de perclorato de lítio: 3,1x10-4 S cm-1 a temperatura ambiente e 1,2x10-3 S cm-1, a 80°C. As análises dos valores de condutividade em função da temperatura das amostras de alginato de sódio revelaram que este segue o modelo Vogel-Tamman-Fulcher (VTF) de condução, onde a movimentação das cadeias poliméricas auxilia na condução iônica. O valor de energia de ativação foi de 36,14 kJ mol-1 para a amostra com 0,3 mL de ácido acético foi de 36 kJ mol-1 para a amostra com 0,4 mL de ácido. Para os filmes preparados com 15% em massa de perclorato de lítio foi de 18,43 kJ mol-1. Essas novas membranas demonstraram ser candidata promissora para aplicação em diversos dispositivos eletroquímicos. / The aim of this study was the preparation and characterization of sodium alginate membranes plasticized with glycerol. The samples were obtained with different concentration of acetic acid or lithium perchlorate in order to use them as solid polymer electrolytes (SPE) in electrochemical devices, such as sensors and batteries. The films were characterized by elemental analysis (EA), scanning electron microscopy (SEM), X-ray, thermogravimetry (TG), dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA), UV-visible spectroscopy, infrared spectroscopy (IR) and electrochemical impedance spectroscopy (IES). The samples plasticized with 0.6 g of glycerol showed good transparency, good ionic conductivity and flexibility. X-ray diffractograms evidenced predominantly amorphous state of the samples. The best ionic conductivity results of 8.7 x 10 -5 S cm -1 at room temperature and 1.15 x 10 - 3 S cm -1 at 80 ° C were obtained with sodium alginate samples containing 0.3 mL of acetic acid. Samples with larger amounts of acid became brittle and opaque. The best conductivity values of 3.1 x10 -4 S cm -1 at room temperature and 1, 2 x10 -3 S cm -1 at 80 ° C were obtained for the samples containing 15 wt.% of lithium perchlorate.. The analysis of the conductivity as a function of temperature revealed that they follow the Vogel-Tamman-Fulcher (VTF) conductivity model. The activation energy were 36, 14 kJ mol -1 for the sample with 0.3 mL of acetic acid and 36 kJ mol -1 for the sample with 0.4 mL of acid. The sample with 15 wt.% of lithium perchlorate showed activation energy of 18.43 kJ mol -1. This new ionic conducting membranes are good candidates to be used as electrolytes in electrochemical devices.

O processamento da cana gera vários co-produtos tais como, o bagaço e a palha, sendo esta considerada um dos principais resíduos gerados devido à mecanização da colheita. Assim, a disponibilidade e a composição desse resíduo de cana-de-açúcar têm impulsionado muitas pesquisas para o desenvolvimento de tecnologias que proporcionem o seu aproveitamento efetivo. Este trabalho teve como objetivo a separação dos principais componentes da palha de cana-de-açúcar para a obtenção de insumos químicos com maior valor econômico, sendo proposta a obtenção, caracterização e modificação da celulose desta biomassa vegetal, a ser utilizada na síntese da carboximetilcelulose (CMC) partindo da celulose branqueada por meio da combinação do processo químico com o enzimático, utilizando xilanase. Foi também avaliada a influência nas propriedades mecânicas, termogravimétricas e morfológicas das poliuretanas, ao adicionar-se celulose a esses polímeros obtidos a partir de óleo de mamona (Ricinus communis L.). A palha de cana foi pré-tratada por explosão a vapor e submetida à deslignificação alcalina. Foi realizado, posteriormente, o tratamento utilizando-se xilanase e então, a polpa foi branqueada com peróxido de hidrogênio. A polpa branqueada obtida foi utilizada para obtenção de CMC. Foi determinado o ganho de massa após a reação de obtenção e o grau de substituição da CMC obtida. A polpa deslignificada (celulose) foi utilizada como reforço para obtenção de biocompósitos com poliuretana obtida a partir do óleo de mamona. Os biocompósitos obtidos foram analisados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TGA), foram determinadas as propriedades mecânicas, microscopia eletrônica de varredura e estudo de absorção de água. A adição de fibras de palha em matriz de PU de óleo de mamona melhorou as propriedades mecânicas comparado à matriz pura, e uma possível redução no custo sugere uma aplicação industrial do produto final. / The sugarcane processing generates various agricultural byproducts such as bagasse and straw, which is considered one of the main waste generated due to the mechanization of the harvest in Brazil. Thus, the availability and composition of sugarcane straw have driven a great effort to develop technologies that provide its effective utilization. This study aimed to separate the main components of sugarcane straw to obtain chemical products with higher economic value, and the proposed obtainment is the modification and characterization of cellulose biomass to be used in the synthesis of carboxymethylcellulose (CMC) based on the bleached pulp through a combination of chemical process with the enzyme, using xylanase. It was also studied the influence in mechanical, thermal and morphological properties of polyurethane obtained from castor oil (Ricinus Communis L.) reinforced composites. Sugarcane straw was pretreated by steam explosion, delignified, treated with xylanase and bleached with hydrogen peroxide. The bleached cellulose obtained was used to produce CMC. It was determined the mass gain and the degree of substitution of the obtained CMC. The delignified pulp (cellulose) was used as reinforcement in composites of polyurethane obtained from castor oil. The biocomposites were analysed by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TGA), and it was also determined the mechanical properties, scanning electron microscopy (SEM) and water absorption. The incorporation of sugarcane straw fibers in the polyurethane matrix improved the mechanical properties compared with the pure matrix, and a possible reduction in the costs of production suggests a industrial application of the material.

Esta tese apresenta os resultados do estudo de eletrólitos poliméricos protônicos obtidos a base de gelatina e quitosana, modificadas através da adição de glicerol e formaldeído - ácidos acético ou clorídrico foram adicionados para promover a condutividade iônica dos filmes. Foram também preparadas blendas a partir de gelatina com quitosana, assim como filmes a base de gelatina e nanopartículas. Com exceção dos filmes com nanopartículas, todos eles possuem boa transparência, estabilidade térmica, maleabilidade, aderência ao vidro e apresentam uma superfície homogênea, sem trincas ou rachaduras. As temperaturas de transição vítrea (Tg) dos eletrólitos foram obtidas do estreitamento de linha de RMN. A taxa de relaxação spin-rede do \'ANTPOT. 1 H\' em função da temperatura mostrou um máximo bem definido cuja posição depende da concentração de ácido no caso da gelatina e da quantidade de glicerol no caso da quitosana, refletindo a alta mobilidade do próton nestes eletrólitos. As técnicas de RPE, onda contínua e pulsada, foram utilizadas para o estudo de eletrólitos dopados com \'CU\'CL\'O IND.4\'. Os valores de condutividade iônica dos eletrólitos são da ordem de \'10 POT.-5\' S/cm para os filmes de gelatina (com ácido acético ou clorídrico), quitosana e blendas e entre \'10 POT.-6\' a \'10 POT.-8\' para os eletrólitos de gelatina com nanopartículas. Estes estudos revelaram que a concentração de ácido acético ou clorídrico (na gelatina), influencia a condutividade iônica dos eletrólitos, mas, para o caso das blendas esta influência é pequena. No caso dos filmes de gelatina com nanopartículas, a condutividade diminui de forma significativa. Em relação aos eletrólitos de quitosana a condutividade iônica é influenciada pela quantidade de glicerol adicionado. Verificou-se que o aumento da temperatura até 80°C promove o aumento da condutividade iônica para todos os filmes estudados. / This thesis shows the results from the study of protonic polymer electrolytes obtained from gelatin and chitosan, modified by the addition of glycerol and formaldehyde - acetic and hydrochloric acids are added to promote the ionic conductivity of the films. Blends based on chitosan and gelatin were also prepared, as well as films based on gelatin and nanoparticles. With the exception of the films with nanoparticles, all samples presented good transparency, thermal stability, flexibility, adhesion to glass and homogeneous surface without cracks. The glass transition temperature (Tg) of the electrolytes were obtained from the NMR line narrowing. The spin-lattice relaxation rate of the \'ANTPOT. 1 H\' spin-network as a function of temperature showed a well-defined maximum whose position depends on the concentration of acid in the case of gelatin and on the glycerol content in the case of chitosan, reflecting the high mobility of the protons in the electrolytes. Continuous wave and pulsed EPR techniques were used to study the electrolytes doped with \'CU\'CL\'O IND.4\'. The values of the ionic conductivity of the electrolytes are of the order of \'10 POT.-5\' S/cm for the films of gelatin (with acetic or hydrochloric acids), chitosan and blends and from \'10 POT.-6\' to \'10 POT.-8\' for the electrolytes of gelatin with nanoparticles. These studies revealed that the concentration of acetic or hydrochloric acids (in gelatin), influences the ionic conductivity of the electrolytes but, in the case of blends, this influence is small. In the case of the films based on gelatin with nanoparticles, the ionic conductivity decreases significantly. In relation to the electrolyte based on chitosan, the ionic conductivity is influenced by the amount of glycerol added. It was found that increasing the temperature to 80°C promotes the increase of ionic conductivity for all films studied.

O objetivo deste trabalho foi a produção de blendas a partir de zeína e amido de milho, procurando unir de forma otimizada as propriedades dos polímeros e suas características de processabilidade e o entendimento da correlação estrutura-propriedades destas blendas. Misturas de amidolzeína foram preparadas nas proporções de 0/100, 10190, 20180, 30170, 50150, 80120 e 10010 massa/massa%, utilizando glicerol como plastificante nas proporções de 22, 30 e 40% em relação a massa total dos polímeros. As formulações foram processadas em um misturador interno, tipo Haake, conectado ao reômetro de torque a 160°C. As misturas obtidas foram moldadas por compressão a 160°C. As propriedades das blendas foram aliadas por ensaios de absorção de umidade, difração de raios X, ensaios mecânicos (tração), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), análise termo dinâmica-mecânica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica. As blendas com 22% de glicerol foram avaliadas também quanto a biodegradabilidade, utilizando a técnica de biodegradação aeróbia. A adição da zeína facilitou o pmcessamento das misturas, conforme o observado durante o processamento no reômetro de torque. A presença da zeína não afeta a cristalinidade do amido nas blendas e não ocorre a formação de novas estruturas cristalinas devido a mistura. As blendas amidolzeína apresentaram menor estabilidade térmica que o amido termoplástico e zeína plastificada separadamente e a estabilidade térmica das blendas diminuiu com o aumento do teor de glicerol. As propriedades mecânicas das blendas foram dependentes do teor de zeína e de glicerol. A adição de zeína na lenda provocou aumento no módulo de elasticidade e na resistência a tração e diminuição da deformação , enquanto que o gliceml provocou diminuição em todas estas propriedades. As blendas apresentaram-se imiscíveis em todas as composições estudadas. A zeína plastificada mostrou biodegradação mais acentuada que o amido termoplástico e as blendas apresentaram biodegradação intermediária entre o amido e a zeína. / In this work were investigated blends from zein, which is a com protein, with com starch. The objective of this work was optimizing the polymers properties and their processing characteristics and looking for a structure-properties correlation of these blends. The mixtures of pure polymers and starchlzein blends were prepared using glycerol as plasticizer in a batch mixer connected to a torque rheometer. The zein content varied from 20 to 80% and three levels of glycerol were used, 22, 30 and 40 % of total starch plus zein weight, on a dry basis. The mixtures obtained were molded by compression at 160 OC. The blends were characterized by water absorption experiments, wide-angle X-ray diffraction, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), tensile test, dynamical mechanical thermal analysis (DMTA), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy. Additionally the biodegradability of starchtzein blends were evaluated by aerobic test. The torque behavior of the starchtzein blends shows that zein acts as a processing agent, reducing the melt viscosity of the mixture and facilitating the plasticization of starch. No evidence of the zein affecting the type or amount of crystal structure of thermoplastic starch was observed. The zein proved to be effective to reduce the water absorption of the blends. Mechanical properties of blends depends on the glycerol and zein contents. Young\'s modulus and ultimate tensile strength increase sharply with increasing zein content, while that the glycerol caused reduction on these properties. The blends were immiscible and phase invesion was observed. The results of biodegradation aerobic showed that after 45 days the zeína unfastened greater COz mass than the starch. This indicates that the zein biodegradation occurs more easily than the starch. The blends presented intermediate biodegradtion between the starch and the zein.

Esta tese apresenta os resultados do estudo de eletrólitos poliméricos protônicos obtidos a base de gelatina e quitosana, modificadas através da adição de glicerol e formaldeído - ácidos acético ou clorídrico foram adicionados para promover a condutividade iônica dos filmes. Foram também preparadas blendas a partir de gelatina com quitosana, assim como filmes a base de gelatina e nanopartículas. Com exceção dos filmes com nanopartículas, todos eles possuem boa transparência, estabilidade térmica, maleabilidade, aderência ao vidro e apresentam uma superfície homogênea, sem trincas ou rachaduras. As temperaturas de transição vítrea (Tg) dos eletrólitos foram obtidas do estreitamento de linha de RMN. A taxa de relaxação spin-rede do \'ANTPOT. 1 H\' em função da temperatura mostrou um máximo bem definido cuja posição depende da concentração de ácido no caso da gelatina e da quantidade de glicerol no caso da quitosana, refletindo a alta mobilidade do próton nestes eletrólitos. As técnicas de RPE, onda contínua e pulsada, foram utilizadas para o estudo de eletrólitos dopados com \'CU\'CL\'O IND.4\'. Os valores de condutividade iônica dos eletrólitos são da ordem de \'10 POT.-5\' S/cm para os filmes de gelatina (com ácido acético ou clorídrico), quitosana e blendas e entre \'10 POT.-6\' a \'10 POT.-8\' para os eletrólitos de gelatina com nanopartículas. Estes estudos revelaram que a concentração de ácido acético ou clorídrico (na gelatina), influencia a condutividade iônica dos eletrólitos, mas, para o caso das blendas esta influência é pequena. No caso dos filmes de gelatina com nanopartículas, a condutividade diminui de forma significativa. Em relação aos eletrólitos de quitosana a condutividade iônica é influenciada pela quantidade de glicerol adicionado. Verificou-se que o aumento da temperatura até 80°C promove o aumento da condutividade iônica para todos os filmes estudados. / This thesis shows the results from the study of protonic polymer electrolytes obtained from gelatin and chitosan, modified by the addition of glycerol and formaldehyde - acetic and hydrochloric acids are added to promote the ionic conductivity of the films. Blends based on chitosan and gelatin were also prepared, as well as films based on gelatin and nanoparticles. With the exception of the films with nanoparticles, all samples presented good transparency, thermal stability, flexibility, adhesion to glass and homogeneous surface without cracks. The glass transition temperature (Tg) of the electrolytes were obtained from the NMR line narrowing. The spin-lattice relaxation rate of the \'ANTPOT. 1 H\' spin-network as a function of temperature showed a well-defined maximum whose position depends on the concentration of acid in the case of gelatin and on the glycerol content in the case of chitosan, reflecting the high mobility of the protons in the electrolytes. Continuous wave and pulsed EPR techniques were used to study the electrolytes doped with \'CU\'CL\'O IND.4\'. The values of the ionic conductivity of the electrolytes are of the order of \'10 POT.-5\' S/cm for the films of gelatin (with acetic or hydrochloric acids), chitosan and blends and from \'10 POT.-6\' to \'10 POT.-8\' for the electrolytes of gelatin with nanoparticles. These studies revealed that the concentration of acetic or hydrochloric acids (in gelatin), influences the ionic conductivity of the electrolytes but, in the case of blends, this influence is small. In the case of the films based on gelatin with nanoparticles, the ionic conductivity decreases significantly. In relation to the electrolyte based on chitosan, the ionic conductivity is influenced by the amount of glycerol added. It was found that increasing the temperature to 80°C promotes the increase of ionic conductivity for all films studied.

O objetivo deste trabalho foi a produção de blendas a partir de zeína e amido de milho, procurando unir de forma otimizada as propriedades dos polímeros e suas características de processabilidade e o entendimento da correlação estrutura-propriedades destas blendas. Misturas de amidolzeína foram preparadas nas proporções de 0/100, 10190, 20180, 30170, 50150, 80120 e 10010 massa/massa%, utilizando glicerol como plastificante nas proporções de 22, 30 e 40% em relação a massa total dos polímeros. As formulações foram processadas em um misturador interno, tipo Haake, conectado ao reômetro de torque a 160°C. As misturas obtidas foram moldadas por compressão a 160°C. As propriedades das blendas foram aliadas por ensaios de absorção de umidade, difração de raios X, ensaios mecânicos (tração), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), análise termo dinâmica-mecânica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica. As blendas com 22% de glicerol foram avaliadas também quanto a biodegradabilidade, utilizando a técnica de biodegradação aeróbia. A adição da zeína facilitou o pmcessamento das misturas, conforme o observado durante o processamento no reômetro de torque. A presença da zeína não afeta a cristalinidade do amido nas blendas e não ocorre a formação de novas estruturas cristalinas devido a mistura. As blendas amidolzeína apresentaram menor estabilidade térmica que o amido termoplástico e zeína plastificada separadamente e a estabilidade térmica das blendas diminuiu com o aumento do teor de glicerol. As propriedades mecânicas das blendas foram dependentes do teor de zeína e de glicerol. A adição de zeína na lenda provocou aumento no módulo de elasticidade e na resistência a tração e diminuição da deformação , enquanto que o gliceml provocou diminuição em todas estas propriedades. As blendas apresentaram-se imiscíveis em todas as composições estudadas. A zeína plastificada mostrou biodegradação mais acentuada que o amido termoplástico e as blendas apresentaram biodegradação intermediária entre o amido e a zeína. / In this work were investigated blends from zein, which is a com protein, with com starch. The objective of this work was optimizing the polymers properties and their processing characteristics and looking for a structure-properties correlation of these blends. The mixtures of pure polymers and starchlzein blends were prepared using glycerol as plasticizer in a batch mixer connected to a torque rheometer. The zein content varied from 20 to 80% and three levels of glycerol were used, 22, 30 and 40 % of total starch plus zein weight, on a dry basis. The mixtures obtained were molded by compression at 160 OC. The blends were characterized by water absorption experiments, wide-angle X-ray diffraction, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), tensile test, dynamical mechanical thermal analysis (DMTA), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy. Additionally the biodegradability of starchtzein blends were evaluated by aerobic test. The torque behavior of the starchtzein blends shows that zein acts as a processing agent, reducing the melt viscosity of the mixture and facilitating the plasticization of starch. No evidence of the zein affecting the type or amount of crystal structure of thermoplastic starch was observed. The zein proved to be effective to reduce the water absorption of the blends. Mechanical properties of blends depends on the glycerol and zein contents. Young\'s modulus and ultimate tensile strength increase sharply with increasing zein content, while that the glycerol caused reduction on these properties. The blends were immiscible and phase invesion was observed. The results of biodegradation aerobic showed that after 45 days the zeína unfastened greater COz mass than the starch. This indicates that the zein biodegradation occurs more easily than the starch. The blends presented intermediate biodegradtion between the starch and the zein.

O processamento da cana gera vários co-produtos tais como, o bagaço e a palha, sendo esta considerada um dos principais resíduos gerados devido à mecanização da colheita. Assim, a disponibilidade e a composição desse resíduo de cana-de-açúcar têm impulsionado muitas pesquisas para o desenvolvimento de tecnologias que proporcionem o seu aproveitamento efetivo. Este trabalho teve como objetivo a separação dos principais componentes da palha de cana-de-açúcar para a obtenção de insumos químicos com maior valor econômico, sendo proposta a obtenção, caracterização e modificação da celulose desta biomassa vegetal, a ser utilizada na síntese da carboximetilcelulose (CMC) partindo da celulose branqueada por meio da combinação do processo químico com o enzimático, utilizando xilanase. Foi também avaliada a influência nas propriedades mecânicas, termogravimétricas e morfológicas das poliuretanas, ao adicionar-se celulose a esses polímeros obtidos a partir de óleo de mamona (Ricinus communis L.). A palha de cana foi pré-tratada por explosão a vapor e submetida à deslignificação alcalina. Foi realizado, posteriormente, o tratamento utilizando-se xilanase e então, a polpa foi branqueada com peróxido de hidrogênio. A polpa branqueada obtida foi utilizada para obtenção de CMC. Foi determinado o ganho de massa após a reação de obtenção e o grau de substituição da CMC obtida. A polpa deslignificada (celulose) foi utilizada como reforço para obtenção de biocompósitos com poliuretana obtida a partir do óleo de mamona. Os biocompósitos obtidos foram analisados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TGA), foram determinadas as propriedades mecânicas, microscopia eletrônica de varredura e estudo de absorção de água. A adição de fibras de palha em matriz de PU de óleo de mamona melhorou as propriedades mecânicas comparado à matriz pura, e uma possível redução no custo sugere uma aplicação industrial do produto final. / The sugarcane processing generates various agricultural byproducts such as bagasse and straw, which is considered one of the main waste generated due to the mechanization of the harvest in Brazil. Thus, the availability and composition of sugarcane straw have driven a great effort to develop technologies that provide its effective utilization. This study aimed to separate the main components of sugarcane straw to obtain chemical products with higher economic value, and the proposed obtainment is the modification and characterization of cellulose biomass to be used in the synthesis of carboxymethylcellulose (CMC) based on the bleached pulp through a combination of chemical process with the enzyme, using xylanase. It was also studied the influence in mechanical, thermal and morphological properties of polyurethane obtained from castor oil (Ricinus Communis L.) reinforced composites. Sugarcane straw was pretreated by steam explosion, delignified, treated with xylanase and bleached with hydrogen peroxide. The bleached cellulose obtained was used to produce CMC. It was determined the mass gain and the degree of substitution of the obtained CMC. The delignified pulp (cellulose) was used as reinforcement in composites of polyurethane obtained from castor oil. The biocomposites were analysed by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TGA), and it was also determined the mechanical properties, scanning electron microscopy (SEM) and water absorption. The incorporation of sugarcane straw fibers in the polyurethane matrix improved the mechanical properties compared with the pure matrix, and a possible reduction in the costs of production suggests a industrial application of the material.