Através do emprego de fibra de poliacrilonitrila (PAN) têxtil comercial fornecida pela Radici Fibras Ltda, este trabalho apresenta o estudo para a produção de Fibra de Carbono Ativada (ACF, do inglês: Activated Carbon Fiber) microporosa a partir de fibra PAN têxtil nacional. Fibras com 5,0 dtex foram oxidadas termicamente em patamares distintos, produzindo, assim, fibras com alto e baixo grau de oxidação. Na etapa subsequente estas fibras foram carbonizadas (atmosfera inerte) em diferentes taxas de aquecimento: 5, 10, 30 e 100C/min. O processo de carbonização foi monitorado com o objetivo de determinar a melhor condição de aquecimento para a produção de fibras de carbono a serem ativadas. Uma vez carbonizadas, as fibras foram ativadas em atmosfera de CO2 a 1000C durante 50 min (tempo limite sem degradação mecânica significativa). Entre os principais resultados destacam-se a microporosidade alcançada, com um diâmetro médio de 0,55 nm (Density Function Theory - DFT) e área de 900 m2/g (Brunauer Emmet e Teller - BET) para todas as amostras produzidas. A taxa de aquecimento na carbonização e o grau de oxidação da fibra PAN influenciaram principalmente na formação dos grupos químicos presentes na superfície bem como a faixa de concentração do tamanho de poros. Fibras PAN com alto grau de oxidação, carbonizadas a 100C/min apresentaram área por BET de 830 m2/g com diâmetro médio de poros de 0,53 nm (DFT). O ensaio de remoção de contaminantes em um aquário foi realizado constatando-se a potencialidade de remoção de poluentes de bases nitrogenadas e fosforadas. Os componentes do tipo nitrato e amônia foram 100% removidos. Os resultados mostraram que o uso de PAN têxtil nacional permite produzir ACF de característica estritamente microporosa em 2,5h. Este processo, mesmo comparado com o estado da arte internacional, pode ser considerado inovador, ultrarrápido com potencialidade de ser transformado em produto comercial.

Nos últimos anos, a irradiação por micro-ondas tem sido cada vez mais usada na síntese de varias moléculas orgânicas, devido a uma série de vantagens que essa nova tecnologia apresenta. Até o momento, existem poucos estudos sobre polimerizações assistidas por micro-ondas e menos ainda sobre a modificação de polímeros usando essa nova fonte de energia. Polímeros heterocíclicos contendo anéis azóicos, como o tetrazol possuem interesse acadêmico e comercial devido as suas várias aplicações. Nesta Dissertação foi estuda a modificação química da poliacrilonitrila pela incorporação em sua cadeia polimérica de 10% de grupos tetrazol empregando-se a irradiação de micro-ondas e o método convencional (térmico). Foram utilizados um forno de micro-ondas doméstico e um reator de micro-ondas monomodo nas reações assistidas por micro-ondas. As reações em reator foram realizadas em vaso aberto, em solução (DMF) ou em massa, sendo variado o tempo e a temperatura reacional, bem como a potência do equipamento. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e os teores de grupos tetrazol incorporados na PAN foram determinados por titulometria de neutralização. A poliacrilonitrila foi modificada quimicamente com sucesso tanto no forno doméstico quanto no reator de micro-ondas, como foi verificado pela sua análise de FTIR. Pela determinação do grau de incorporação de grupos tetrazol nos polímeros concluiu-se que, para a reação em solução, nas temperaturas mais elevas, bem como em uma potência maior, o teor de heterocíclico incorporado no polímero está muito próximo do valor obtido pelo método convencional. Já as reações conduzidas em massa apresentaram graus de incorporação inferiores as das feitas em solução. / In recent years, microwave irradiation has been increasingly used in the synthesis of various organic molecules, due to a number of advantages that this technology presents. To date, few studies on polymerization assisted by microwave and even less about the modification of polymers using this new source of energy. Polymers containing heterocyclic ring azoles such as tetrazole have academic and commercial interest due to their various applications. This thesis has been studying the chemical modification of polyacrylonitrile by its incorporation into the polymer chain, 10% of tetrazole groups employing the irradiation of microwave and conventional method (thermal). We used a domestic microwave oven and a reactor monomode microwave to assisted reactions in the microwave. The reactions were performed in reactor open cup in solution (DMF) or in bulk, and varied the reaction time and temperature, and power equipment. The copolymers were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and the concentrations of tetrazole groups incorporated into the PAN were determined by neutralization titration. The polyacrylonitrile was chemically modified with success both at home and in the oven microwave reactor, as verified by his analysis of FTIR. By determining the degree of incorporation of tetrazole groups in the polymers it was concluded that, for the reaction in solution at higher temperatures, as well as a higher power, the content of heterocyclic incorporated into the polymer is very close to the value obtained by the conventional method. The reactions were conducted in mass lower degree of incorporation of the solution made.

Neste trabalho a reação de modificação química da poliacrilonitrila pela incorporação de grupos 2-oxazolina foi estudada através da interação dos grupos nitrila do polímero com 2-amino-etanol catalisada por acetato de cádmio. Os copolímeros foram obtidos em diferentes condições reacionais para alcançar a reação de incorporação do heterocíclico preferencialmente à reação de ciclização dos grupos nitrila que ocorre na presença de catalisador. O grau de modificação química obtido foi relacionado às alterações nas propriedades dos polímeros modificados, que foram caracterizados por espectroscopias na região do infravermelho com transformada de Fourier, do ultravioleta-visível e de ressonância magnética nuclear de hidrogênio, e por calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria. As condições ótimas de reação foram alcançadas a 70C após 35h. E o polímero obtido a partir destas condições foi avaliado como inibidor de corrosão para aço-carbono em solução de ácido clorídrico. Sob estas condições experimentais, uma eficiência de inibição de 63 % foi obtida / In this work the chemical modification reaction of polyacrylonitrile by the incorporation of 2-oxazoline groups was obtained through the interaction of the polymer nitrile groups with 2-amino-ethanol, catalyzed by cadmium acetate. The copolymer were obtained from different reaction condictions, in order to achieve the incorporation reaction of the heterocycle rather than the cyclization reaction of nitrile groups, which occurs in the presence of the catalist. The chemical modification degree obtained was related to changes in the properties of the modified polymers, which were characterized by Fourier transform infrared, and ultraviolet-visible spectroscopy, hydrogen nuclear magnetic ressonance and differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. The optimum reaction condiction condictions were achieved after 35 h at 70C and the polymer obtained from such condictions was evaluated as a corrosion inhibitor for carbon-steel in chloridric acid solution. Under these experimental condictions as inhibition efficiency of 63 % was obtained

O objetivo do presente estudo foi de avaliar a influência de soluções de resina com diferentes proporções de monômeros e diferentes concentrações em massa de nanofibras nas propriedades flexurais de compósitos resinosos experimentais reforçados com nanofibras de poliacrilonitrila (PAN). Materiais e métodos: Nanofibras de PAN foram produzidas pelo processo de eletrofiação e caraterizadas por teste de tração e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os compósitos experimentais foram produzidos pela infiltração das mantas de nanofibras com diferentes misturas de BisGMA-TEGDMA (BisGMA/TEGDMA: proporções em % massa de 30/70, 50/50, e 70/30). Foram incorporadas diferentes concentrações em massa de nanofibras (de 0% a 8%). Espécimes em forma de barra foram seccionados a partir de blocos do compósito experimental e armazenados em água na temperatura de 37oC por 24h anteriormente à realização dos testes de flexão de três pontos. Foram avaliados a resistência flexural (RF), o módulo flexural (MF) e o trabalho de fratura (TF). Resultados: Os testes de tração das nanofibras de PAN demonstraram um comportamento anisotrópico das mantas de nanofibras. As propriedades mecânicas exibiram maiores valores na direção perpendicular ao eixo de rotação do coletor metálico utilizado na produção das fibras por eletrofiação. Maiores proporções de BisGMA nas misturas de resina resultaram em maiores valores de RF e MF, o que não ocorreu para os valores de TF. A adição de diferentes concentrações de nanofibras não afetou as propriedades de RF e MF em comparação com o grupo controle (resina pura) (p>0.05). No entanto, a adição das nanofibras promoveu um aumento significante do TF, principalmente para as misturas de resina com maior proporção de TEGDMA (p<0,05). Significância: A inclusão de nanofibras de PAN em resinas de modo a formar compósitos resinosos reforçados por nanofibras não afetou negativamente as propriedades flexurais do material e resultou em um aumento significativo da tenacidade, uma propriedade desejável para um material a ser utilizado para aplicação restauradora. / The present study had the objectives to evaluate the influence of different resin blends concentrations and nanofibers mass ratio on flexural properties of experimental Poliacrylonitrile (PAN) nanofibers reinforced composite. Materials and Methods: Poliacrylonitrile (PAN) nanofibers mats were produced by electrospinning and characterized by tensile testing and scanning electron microscopy (SEM). Experimental resin-fiber composite beams were manufactured by infiltrating PAN nanofiber meshs with varied concentrations of BisGMA-TEGDMA resin blends (BisGMA/TEGDMA: 30/70, 50/50 and 70/30 weight %). The mass ratio of fiber to resin varied from 0% to 8%. Beams were cured and stored in water at 37oC. Flexural strength (FS), flexural modulus (FM) and work of fracture (WF) were evaluated by three-point bending test after 24 hs storage. Results: The tensile properties of the PAN nanofibers indicated an anisotropic behavior being always higher when tested in a direction perpendicular to the rotation of the collector drum. Except for WF, the other flexural properties (FS and FM) were always higher as the ratio of BisGMA to TEGDMA increased in the neat resin beams. The addition of different ratios of PAN fibers did not affect FS and FM of the composite beams as compared to neat resin beams (p>0.05). However, the addition of fibers significantly increased the WF of the composite beams, and this was more evident for the blends with higher TEGDMA ratios (p<0.05). Significance: The inclusion of PAN nanofibers into resin blends did not negatively affect the properties of the composite and resulted in an increase in toughness that is a desirable property for a candidate material for restorative application.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Polímeros contendo anéis heterocíclicos, como o imidazol, possuem um grande interesse comercial e científico devido ao seu emprego em diversas áreas. Esses polímeros podem ser obtidos pela modificação química de polímeros comerciais como a poliacrilonitrila. Geralmente, esse tipo de reação é realizada por aquecimento convencional (térmico). Entretanto, mais recentemente, a irradiação por micro-ondas também começou a ser utilizada como fonte de energia para esse fim. Nesta Dissertação foi estudada, comparativamente, a modificação química da poliacrilonitrila comercial com etilenodiamina sob ativação de P2S5, empregando como fonte de aquecimento: o método convencional (térmico) e irradiação de micro-ondas, geradas em forno de micro-ondas doméstico e em reator de micro-ondas (Discover CEM), para produzir o copolímero de poliacrilonitrila e 2-vinil-imidazol. As reações foram efetuadas em diferentes tempos reacionais, em diferentes temperaturas no reator de micro-ondas e em diferentes potências do forno doméstico. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e por ressonância magnética de núcleo de hidrogênio (NMR-1H). A poliacrilonitrila foi modificada quimicamente com sucesso em todos os métodos empregados, como foi verificado pela sua análise de FTIR. Os melhores resultados obtidos foram: em 48 h de aquecimento térmico, 20 min de irradiação de micro-ondas em forno doméstico e 20 min a 80C em reator de micro-ondas, no entanto todas as análises indicaram uma derivatização abaixo de 10 % / Polymers containing heterocyclic rings such as imidazole, have a great scientific and commercial interest due to its use in several areas. Such polymers can be obtained by chemical modification of polymers such as polyacrylonitrile commercial. Generally, this type of reaction is carried out by conventional heating (thermal). However, more recently, the microwave irradiation is also being used as an energy source for this purpose. This thesis was studied in comparison, the chemical modification of the commercial polyacrylonitrile with ethylenediamine under activation P2S5, using as the heating source, the conventional method (heat) and the microwave radiation generated in a microwave oven for domestic and reactor micro-wave oven (CEM Discover) to produce the copolymer of polyacrylonitrile and 2-vinyl-imidazole. The reactions were carried out at different reaction times, temperatures in the reactor at different microwave powers and different domestic oven. The copolymers produced were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and nuclear magnetic resonance of hydrogen nucleus (NMR-1H). The polyacrylonitrile was chemically modified with success in all methods employed, as verified by its FTIR analysis. The best results were as follows: 48 h of thermal heating 20 min of irradiation of microwaves in domestic oven and 20 min at 80 C in a microwave reactor, however all analyzes indicated a derivatization below 10%

Polímeros heterocíclicos são macromoléculas de elevado desempenho que incluem uma grande variedade de materiais, desde simples polímeros lineares preparados a partir de monômeros do tipo heterocíclicos vinílicos, até polímeros funcionalizados e reticulados. Neste trabalho realizou-se a modificação química da poliacrilonitrila com a incorporação de grupos 2-vinil-2-oxazolina em diferentes teores (10% e 20%). Os copolímeros de acrilonitrila e 2-vinil-2-oxazolina obtidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho e o seu comportamento térmico analisado por calorimetria diferencial de varredura e análise termogravimétrica. Os copolímeros heterocíclicos foram avaliados como inibidores de corrosão para aço-carbono em solução aquosa de HCl 10%, alcançando, em alguns casos, uma eficiência de inibição superior a 75%, com diferença estatisticamente significativa (P < 0,05, ANOVA) para a poliacrilonitrila não modificada. / Heterocyclic polymers are high-performance macromolecules that include a variety of materials, from simple linear polymers which are prepared from heterocyclic monomers like vinyl, to functionalized polymers or lattices. In this work polyacrylonitrile was chemically modified with incorporation of 2-vinyl-2-oxazoline groups at different contents (10% and 20%). Copolymers of acrylonitrile and 2-vinyl-2-oxazoline were characterized by spectroscopy in the infrared region, differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. The synthesized heterocyclic copolymers were evaluated as corrosion inhibitor on carbon steel against aqueous solution of HCl 10%, and in some cases inhibition efficiencies more than 75% were determined, with statistically significant difference (P < 0.05, ANOVA) to the unmodified polyacrylonitrile.

A corrosão é um processo resultante da ação do meio sobre um determinado material, causando sua deterioração. Em geral, essa deterioração causa prejuízos incalculáveis, fazendo com que o material se torne inadequado ao uso. Os heterocíclicos apresentam inúmeras aplicações tecnológicas e em alguns casos médico-farmacológicas. Mais recentemente, esses compostos têm sido utilizados como eficientes inibidores de corrosão para a proteção de metais em meio ácido ou salino. Nesta Dissertação realizou-se a modificação química da poliacrilonitrila com a incorporação de grupos tetrazol em diferentes teores (8%, 15%, 30% e 30%). Os copolímeros de acrilonitrila e 5-vinil-tetrazol obtidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho e foram quantificados os respectivos teores de incorporação por meio de titulação ácido-base e análise elementar. A poliacrilonitrila e os copolímeros heterocíclicos foram avaliados como inibidores de corrosão para aço-carbono, alumínio e latão em solução aquosa de HCl 2 mol/L e HNO3 2 mol/L, alcançando, em alguns casos, uma eficiência de inibição superior a 75%, com diferença estatisticamente significativa (P < 0,05, ANOVA) para a poliacrilonitrila não modificada / Corrosion is a process resulting from the action of environment on a given material, causing its deterioration. In general, these deteriorations cause incalculable damage, making the material unsuitable for use. The heterocycles have numerous technological applications and in some cases medical and pharmacological. More recently, these compounds have been used as efficient corrosion inhibitors to protect metals in acidic or saline environments. This Dissertation was conducted on the chemical modification of polyacrylonitrile with the incorporation of tetrazole at different contents (8%, 15%, 30% and 30%). Copolymers of acrylonitrile and 5-vinyl-tetrazole were characterized by infrared spectroscopy and were quantified the respective contents of incorporation by acid-base titration and elemental analysis. The polyacrylonitrile and heterocyclic copolymers were evaluated as corrosion inhibitors for carbon steel, aluminum and brass in aqueous 2 mol/L HCl and 2 mol/L HNO3, resulting in some cases, an efficiency of greater than 75% inhibition, which was statistically significant (P<0.05, ANOVA) for the unmodified polyacrylonitrile

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Polímeros contendo anéis heterocíclicos, como o imidazol, possuem um grande interesse comercial e científico devido ao seu emprego em diversas áreas. Esses polímeros podem ser obtidos pela modificação química de polímeros comerciais como a poliacrilonitrila. Geralmente, esse tipo de reação é realizada por aquecimento convencional (térmico). Entretanto, mais recentemente, a irradiação por micro-ondas também começou a ser utilizada como fonte de energia para esse fim. Nesta Dissertação foi estudada, comparativamente, a modificação química da poliacrilonitrila comercial com etilenodiamina sob ativação de P2S5, empregando como fonte de aquecimento: o método convencional (térmico) e irradiação de micro-ondas, geradas em forno de micro-ondas doméstico e em reator de micro-ondas (Discover CEM), para produzir o copolímero de poliacrilonitrila e 2-vinil-imidazol. As reações foram efetuadas em diferentes tempos reacionais, em diferentes temperaturas no reator de micro-ondas e em diferentes potências do forno doméstico. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e por ressonância magnética de núcleo de hidrogênio (NMR-1H). A poliacrilonitrila foi modificada quimicamente com sucesso em todos os métodos empregados, como foi verificado pela sua análise de FTIR. Os melhores resultados obtidos foram: em 48 h de aquecimento térmico, 20 min de irradiação de micro-ondas em forno doméstico e 20 min a 80C em reator de micro-ondas, no entanto todas as análises indicaram uma derivatização abaixo de 10 % / Polymers containing heterocyclic rings such as imidazole, have a great scientific and commercial interest due to its use in several areas. Such polymers can be obtained by chemical modification of polymers such as polyacrylonitrile commercial. Generally, this type of reaction is carried out by conventional heating (thermal). However, more recently, the microwave irradiation is also being used as an energy source for this purpose. This thesis was studied in comparison, the chemical modification of the commercial polyacrylonitrile with ethylenediamine under activation P2S5, using as the heating source, the conventional method (heat) and the microwave radiation generated in a microwave oven for domestic and reactor micro-wave oven (CEM Discover) to produce the copolymer of polyacrylonitrile and 2-vinyl-imidazole. The reactions were carried out at different reaction times, temperatures in the reactor at different microwave powers and different domestic oven. The copolymers produced were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and nuclear magnetic resonance of hydrogen nucleus (NMR-1H). The polyacrylonitrile was chemically modified with success in all methods employed, as verified by its FTIR analysis. The best results were as follows: 48 h of thermal heating 20 min of irradiation of microwaves in domestic oven and 20 min at 80 C in a microwave reactor, however all analyzes indicated a derivatization below 10%

Polímeros heterocíclicos são macromoléculas de elevado desempenho que incluem uma grande variedade de materiais, desde simples polímeros lineares preparados a partir de monômeros do tipo heterocíclicos vinílicos, até polímeros funcionalizados e reticulados. Neste trabalho realizou-se a modificação química da poliacrilonitrila com a incorporação de grupos 2-vinil-2-oxazolina em diferentes teores (10% e 20%). Os copolímeros de acrilonitrila e 2-vinil-2-oxazolina obtidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho e o seu comportamento térmico analisado por calorimetria diferencial de varredura e análise termogravimétrica. Os copolímeros heterocíclicos foram avaliados como inibidores de corrosão para aço-carbono em solução aquosa de HCl 10%, alcançando, em alguns casos, uma eficiência de inibição superior a 75%, com diferença estatisticamente significativa (P < 0,05, ANOVA) para a poliacrilonitrila não modificada. / Heterocyclic polymers are high-performance macromolecules that include a variety of materials, from simple linear polymers which are prepared from heterocyclic monomers like vinyl, to functionalized polymers or lattices. In this work polyacrylonitrile was chemically modified with incorporation of 2-vinyl-2-oxazoline groups at different contents (10% and 20%). Copolymers of acrylonitrile and 2-vinyl-2-oxazoline were characterized by spectroscopy in the infrared region, differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. The synthesized heterocyclic copolymers were evaluated as corrosion inhibitor on carbon steel against aqueous solution of HCl 10%, and in some cases inhibition efficiencies more than 75% were determined, with statistically significant difference (P < 0.05, ANOVA) to the unmodified polyacrylonitrile.

A corrosão é um processo resultante da ação do meio sobre um determinado material, causando sua deterioração. Em geral, essa deterioração causa prejuízos incalculáveis, fazendo com que o material se torne inadequado ao uso. Os heterocíclicos apresentam inúmeras aplicações tecnológicas e em alguns casos médico-farmacológicas. Mais recentemente, esses compostos têm sido utilizados como eficientes inibidores de corrosão para a proteção de metais em meio ácido ou salino. Nesta Dissertação realizou-se a modificação química da poliacrilonitrila com a incorporação de grupos tetrazol em diferentes teores (8%, 15%, 30% e 30%). Os copolímeros de acrilonitrila e 5-vinil-tetrazol obtidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho e foram quantificados os respectivos teores de incorporação por meio de titulação ácido-base e análise elementar. A poliacrilonitrila e os copolímeros heterocíclicos foram avaliados como inibidores de corrosão para aço-carbono, alumínio e latão em solução aquosa de HCl 2 mol/L e HNO3 2 mol/L, alcançando, em alguns casos, uma eficiência de inibição superior a 75%, com diferença estatisticamente significativa (P < 0,05, ANOVA) para a poliacrilonitrila não modificada / Corrosion is a process resulting from the action of environment on a given material, causing its deterioration. In general, these deteriorations cause incalculable damage, making the material unsuitable for use. The heterocycles have numerous technological applications and in some cases medical and pharmacological. More recently, these compounds have been used as efficient corrosion inhibitors to protect metals in acidic or saline environments. This Dissertation was conducted on the chemical modification of polyacrylonitrile with the incorporation of tetrazole at different contents (8%, 15%, 30% and 30%). Copolymers of acrylonitrile and 5-vinyl-tetrazole were characterized by infrared spectroscopy and were quantified the respective contents of incorporation by acid-base titration and elemental analysis. The polyacrylonitrile and heterocyclic copolymers were evaluated as corrosion inhibitors for carbon steel, aluminum and brass in aqueous 2 mol/L HCl and 2 mol/L HNO3, resulting in some cases, an efficiency of greater than 75% inhibition, which was statistically significant (P<0.05, ANOVA) for the unmodified polyacrylonitrile