Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / In this work were studied the effect of the perceptual of glass fiber and the effect of the injection processing parameters on the mechanical properties of the nanocomposite containing polyamide 6/glass fiber/montmorilonita (PA6/GF/MMT). Were available the influence of the mass temperature, mold temperature, injection pressure and the perceptual of glass fiber on the maximum tension and maximum flexion force. The investigate of the factors effect’s on the mechanical properties were realized with Differential Thermal Analysis (DSC), X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electronic Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and the Mechanical Analysis. The results showed the thermal characteristics of the nanocomposite before and after its processing, the deformation type of the nanoparticles, the crystallinity grade’s of the polymeric matrix and the adhesion quality between glass fibers and the polymeric matrix. For both properties the perceptual of fiber, mold temperature and the injection pressure presented the positive effect. The increase of the magnitude of these factors promotes the increase of the maximum flexion force and maximum tension of the nanocomposite, while the mass temperature presented an effect were negative. / Neste trabalho foram estudados os efeitos do percentual de fibra de vidro e dos parâmetros de processo de injeção nas propriedades mecânicas do nanocompósito de poliamida 6/fibra de vidro/montmorilonita (PA6/FV/MMT). Foi avaliada a influência da temperatura de massa,temperatura de molde, pressão de injeção, além do percentual de fibra de vidro, na tensão máxima por tração e tensão máxima por flexão. As investigações dos efeitos dos fatores sobre as propriedades mecânicas foram realizadas com análises de calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), além das técnicas de caracterização mecânica. Estas técnicas permitiram avaliar as características térmicas do compósito antes e após o processamento, o grau de esfoliamento da argila, o grau de cristalinidade e a adesão entre a fibra de vidro e a matriz polimérica. Para a tensão máxima por flexão, o percentual de fibra, a temperatura do molde e a pressão de injeção apresentaram efeitos positivos. Com o aumento destes fatores ocorre o aumento da tensão máxima, enquanto que para a temperatura de massa o efeito foi negativo. Para a tensão máxima por tração, o percentual de fibra, a temperatura do molde e a pressão de injeção, apresentam efeito positivo, enquanto que para a temperatura da massa o efeito foi negativo.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / The reduction of the cross section of wooden structural elements exposed to high temperature is a determining factor for reduced ability to support applied loads and consequently cause its collapse. In this study, we used wooden beams type Eucalyptus citriodora treated by the process of impregnation with preservative by high pressure type CCA. The test samples consisted of three test pieces with dimensions in actual size distributed into five groups, each group with temperatures of 32 ° C, 200 ° C, 350 ° C, 650 ° C and 700 ° C. In laboratory determined the concentration of heavy metals components of wood preservatives when volatilized through exposure in fire situations and lack of excess oxygen by atomic absorption assay. Following held exposure to fire conditions the samples belonging to each group in oven with internal dimensions of 150x200 cm and 150 cm, heated by natural gas burners for a time equal 60 minutes and disruption of the samples through the test for resistance to bending. With the results we analyzed the proportional reduction of the exposed section for each temperature and maximum load. The results show a gradual reduction in cross section and hence the resilience of samples. It was evident that the load bearing capacity of the wooden beams is directly linked to the cross section, but the small reduction section for larger pieces. In this study we have proposed a model of the surcharge loads features supported by the samples exposed a function of temperature. / A redução da seção transversal de elementos estruturais de madeira expostas à temperatura elevada é fator determinante para redução na capacidade de suporte às cargas aplicadas e consequentemente provocar seu colapso. Neste trabalho foram utilizadas vigas de madeira do tipo Eucalyptus citriodora tratadas pelo processo de impregnação por pressão elevada com preservativo do tipo CCA. As amostras ensaiadas foram compostas de três corpos de prova, com dimensões em tamanho real, distribuídos em cinco grupos, sendo cada grupo com temperaturas de 32°C, 200°C, 350°C, 650°C e 700°C. Em laboratório determinou-se a concentração de metais pesados componentes dos preservativos da madeira quando volatilizados através da exposição em incêndio em situações de falta e de excesso de oxigênio através do ensaio de absorção atômica. Na sequência realizou-se a exposição a condições de incêndio das amostras, pertencentes a cada grupo, em forno com dimensões internas de 150x200 cm e 150 cm de altura, aquecidos por queimadores a gás natural por um tempo igual a 60 minutos e rompimento das amostras através do ensaio de resistência à flexão estática. Com os resultados obtidos foi analisada a redução proporcional da seção para cada temperatura exposta e a carga máxima suportada. Os resultados mostram a redução gradativa da seção transversal e consequentemente da capacidade de resistência das amostras. Ficou evidente que a capacidade de suporte de carga das vigas de madeira está ligada diretamente a seção transversal, sendo menor a redução de seção para peças maiores. Nesta pesquisa foi proposto um modelo de majoração das cargas características suportadas pelas amostras em função da temperatura exposta.

Orientador: Alcides Lopes Leão / Coorientador: Ivana Cesarino / Banca: Carla dos Santos Riccardi / Banca: Lucia Helena Innocentini Mei / Resumo: As preocupações ambientais e o esgotamento dos combustíveis fósseis resultaram em um interesse crescente em materiais ambientalmente amigáveis, à base de polímeros naturais. Esforços estão sendo feitos para introduzir a lignina em compostos plásticos, tais como polipropileno, com o objetivo de produzir materiais com boas características mecânicas e, ao mesmo tempo, ambientalmente amigáveis. A lignina é uma matéria-prima amplamente disponível na natureza, que contém alta densidade de compostos aromáticos, os quais são atualmente, em sua maioria, derivados do petróleo. No entanto, grande parte da lignina é utilizada para geração de energia e pode ser um potencial agente poluidor se não destinada de forma adequada. Desse modo, é importante encontrar uma maneira econômica de converter esse polímero natural em materiais de alto valor agregado, como compósitos com alto desempenho mecânico e térmico. Neste estudo, compósitos de polipropileno e de lignina kraft de pinus (LKI) e de bagaço de cana (LBC) foram submetidos à extrusão, e os corpos de prova foram produzidos pelo processo de injeção. Os materiais produzidos foram analisados quanto às propriedades mecânicas, térmicas (TGA, DSC, HDT), química (FTIR), reológica (índice de fluidez) e morfológica (MEV). Os objetivos desta pesquisa foram desenvolver novos compósitos de polipropileno contendo lignina e proporcionar propriedades mecânicas comparáveis aos polipropilenos comerciais, além de obter compósito com alto grau de afinidade e... / Abstract : Environmental concerns and the depletion of fossil fuels resulted in a growing interest in environmentally friendly materials based on natural polymers. Efforts are being made to introduce the lignin in plastic composites such as polypropylene, in order to produce materials with good mechanical characteristics and at the same time environmentally friendly. Lignin is a biopolymer widely available which contains high density of aromatic compounds. Nowadays, the aromatic compounds are almost exclusively derived from petroleum. However, the lignin is used mainly to generate energy and can be a pollution potential if not properly treated. Lignin, however, can improve the performance of composites. Moreover, it is important to find an economical way to convert lignin into high value-added materials. In this study, blends of polypropylene, pine kraft lignin (LKI) and sugar cane bagasse lignin (LBC) were subjected to extrusion and the specimens were produced by injection process. The materials produced were analyzed for their mechanical, thermal (TGA, DSC, HDT), chemical (FTIR), rheological (melt flow index) and morphological (SEM) properties. The objective of this research was to develop new lignin-based polypropylene composite with mechanical properties comparable to commercial polypropylene. The results showed that the incorporation of lignin in polypropylene matrix resulted in composites, in general, with properties suitable for various industrial segments, especially those in which mechanical and thermal properties are crucial, such as the replacement of engineering plastics and polypropylene mineral ... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-11-10Bitstream added on 2014-06-13T20:56:28Z : No. of bitstreams: 1 tonelli_mc_me_bauru.pdf: 656379 bytes, checksum: 088ba2edc1bcc1ff564c0ee2c5f19b27 (MD5) / Secretaria de Educação do Estado de São Paulo / Neste trabalho foram realizados cálculos mecânico-quânticos periódicos, efetuados em nível ab initio e utilizando-se a teoria do funcional da densidade, combinada com dois diferentes funcionais híbridos: B3LYP e B3PW para dois tipos de peroviskitas de grande interesse tecnológico: BaZrO.3 e BaTiO.3. A simulação de modelos periódicos foi empregada para fazer um estudo sistemático das propriedades estruturais, eletrônicas e mecânicas com a finalidade de validar a metodologia aplicada, assim como o modelo proposto que inclui o nível de teoria aplicado e o conjunto de funções de base que descrevem matematicamente através de funções os orbitais atômicos. Com o objetivo de confrontar os resultados obtidos a partir da implementação do modelo com outros estudos teóricos e experimentais, foram analisadas as densidades de estados, estrutura de bandas e diagrama de energia. Esse estudo teórico possibilitou a identificação dos átomos que mais contribuem para as bandas de energia e também as energias na região entre os limites superiores da banda de valência e inferiores da banda de condução. / We used quantum-mechanical calculations at the Density Functional Theory level, applying periodical models with the B3LYP and B3PW methods to study two systems of technological interest: BaZrO.3 e BaTiO.3. The simulation of periodical models was used to perform a systematical study of the structural, electronic and mechanical properties of those materials with the aim to validate the applied methodology, the proposed model, the level of theory and the base functions that described the atomic orbital mathematically. The objective was to compare the results obtained using the methodology of the present work with the others methodologies utilized in another experimental as theoretical studies. We analyzed the density of states and the band structures and compared with results of others methodologies of study. From the results obtained in the present work could identify whose atoms can make the major contribution to the energy bands near the Fermi level and close to conduction band.

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-14T17:52:00Z No. of bitstreams: 1 TeseHK.pdf: 24150463 bytes, checksum: 01dbd687f820bc66bb3bdd11007d35a8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:53:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseHK.pdf: 24150463 bytes, checksum: 01dbd687f820bc66bb3bdd11007d35a8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:53:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseHK.pdf: 24150463 bytes, checksum: 01dbd687f820bc66bb3bdd11007d35a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T13:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseHK.pdf: 24150463 bytes, checksum: 01dbd687f820bc66bb3bdd11007d35a8 (MD5) Previous issue date: 2016-04-13 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / This work presents the development of an experimental apparatus and a route for the growth of InP nanowires whose general characteristics and properties made them suitable for the construction of electronic devices. Among theses characteristics, one may cite: desired dimensions, uniformity, quantity and composition. The synthesis system allowed the growth of a large amount of InP nanowires with diameter distributed around values smaller than 80 nm, grown in different substrates, covering them with a dense and uniform layer. Most important, all this in a reproducible way. The structural and morphological analyses, which resulted in the above described characteristics also allowed the observation of a amorphous/polycrystalline layer around the mono crystalline nucleus of the nanowires. Afterwards, the optoelectronic properties of the samples were studied. For this purpose, three types of devices were fabricated: single nanowire based devica, built using photolitography; nanowires network based device built from direct evaporation of contacts over the nanowires layer and from the growth of nanowires over pre defined contacts. The electronic transport mechanism was investigated by temperature dependent resistance measurements, obtaining the same dominant mechanism of hopping in all three types of device. This result indicates that the effect of the disorder attributed to the amorphous/polycrystalline layer and its interface to the monocrystalline nucleus was a critical factor to the determination of the sample’s properties. In order to complement and confirm the obtained results, other experiments were carried out: thermally stimulated current, showing additional energy levels inside the band gap, indicated in literature as levels originated from structural disorder; photo luminescence measurements, presenting a strong potential fluctuation due to localized states and photoconductivity, obtaining a sub linear dependence with the power excitation, typically observed in material with the presence of carrier traps. In this manner, the influence of localized states due to structural disorder was confirmed as the maind factor to the samples behaviour for both electronic and optical properties. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento do aparato experimental e de uma rota para crescimento de nanofios de InP que exibiram, de maneira geral, características e propriedades que os tornaram adequados para a construção de dispositivos eletrônicos, dentre as quais pode-se citar: dimensões, uniformidade, quantidade e composição desejadas. O sistema de síntese permitiu o crescimento de uma grande quantidade de nanofios de InP com diâmetros distribuídos em torno de 80 nm, em diferentes tipos de substratos, recobrindo-os com uma camada densa e uniforme, e, o mais importante, de maneira reprodutível. Após as caracterizações estruturais e morfológicas que resultaram nas características descritas acima e na observação da formação de uma camada amorfa/policristalina em torno do núcleo monocristalino dos nanofios, as propriedades optoeletrônicas das amostras foram estudadas. Para isso foram fabricados três tipos de dispositivos: de um único fio, por litografia óptica; dispositivos de muitos fios por evaporação direta de contatos metálicos sobre a camada de nanofios e pelo crescimento de nanofios sobre os contatos, pré definidos. O mecanismo de transporte eletrônico foi investigado por meio de medidas de resistência em função da temperatura e, nos três tipos de dispositivos, foi obtido o mecanismo de hopping como dominante no processo de condução, indicando que o efeito da desordem devido à camada amorfa/policristalina, e a sua interface com o núcleo monocristalino, foi crítico para definir as propriedades das amostras. Para complementar e confirmar estes resultados, foram realizadas outros experimentos: corrente termicamente estimulada, mostrando níveis adicionais dentro do gap, indicados na literatura como níveis originados por desordem estrutural; fotoluminescência, apresentando uma forte flutuação de potencial devido a estados localizados e fotocondutividade, obtendo uma dependência sublinear com a potência de excitação, típica de materiais com presença de armadilha de portadores. Dessa forma, a influência dos estados localizados devido à desordem estrutural foi confirmada como principal fator para o comportamento das amostras tanto em relação às propriedades eletrônicas quanto ópticas. / 2012/06916-4

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-20T12:07:10Z No. of bitstreams: 1 TesePRAB.pdf: 39917795 bytes, checksum: 743b25b3cd3c5fa6f60f2816faade02d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:35:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TesePRAB.pdf: 39917795 bytes, checksum: 743b25b3cd3c5fa6f60f2816faade02d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:36:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TesePRAB.pdf: 39917795 bytes, checksum: 743b25b3cd3c5fa6f60f2816faade02d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:36:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TesePRAB.pdf: 39917795 bytes, checksum: 743b25b3cd3c5fa6f60f2816faade02d (MD5) Previous issue date: 2014-12-15 / Não recebi financiamento / The objective of this work was the development of polymer nanocomposites with montmorillonite organoclays (OMMT) using EVA-OMMT concentrated obtained by spray drying, Drais and extrusion, making the characterization and correlation with the thermal, dynamic mechanical and gas transport properties. LLDPE nanocomposites films were obtained by incorporating the EVA-OMMT powders concentrates. The XRD results showed that the concentrated powders for the spray drying process the shift to smaller angles is more effective for 19% VA and for processing by Drais only 8.5% VA. As for processing by Drais, it was possible to incorporate large amounts of clay, but the results of dispersion and intercalation depends on the use of modified clay and compatible with the matrix used. For processing by spray drying, it showed to be very efficient in incorporation of large amounts of clay in EVA matrix. In the TEM analysis for spray drying powder concentrate, it was observed that, with the increase of MFI of LLDPE matrix and increased of %VA, the areas where the clay is present showed an increase of its dimension and may facilitate the process of intercalation and clay dispersed in the matrix. The permeability results showed a competition between the increased permeability due to a reduction of the crystallinity and, at the same time, reduced permeability due to the higher clay amount in the matrix, since that the clay is properly dispersed. The results showed that the spray drying process is an innovative way to obtain EVA/OMMT concentrated powder with high clay content. The nanocomposite powder with EVA/OMMT 3:1 weight ratio and 7wt% OMMT showed an intercalalated structure and evidence of exfoliation, with 38% oxygen permeability reduction. / O objetivo desse trabalho foi o desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos com argilas montmorilonitas organofílicas (OMMT), utilizando concentrados de EVA-OMMT obtidos por spray drying, Drais e extrusão, realizando a sua caracterização e correlação com as propriedades térmicas, dinâmico-mecânicas e de transporte de gases. Filmes de nanocompósitos poliméricos de LLDPE foram obtidos, incorporando os pós concentrados de EVA-OMMT. Os resultados de DRX dos pós concentrados mostraram que para o processo de spray drying o deslocamento para ângulos menores é mais efetivo para 19%VA e para o processamento por Drais somente para 8,5%VA. No processamento por Drais, foi possível incorporar grandes quantidades de argila, mas os resultados de dispersão e intercalação dependem do uso de argila modificada e compatível com a matriz utilizada. Para o processamento por spray drying, o mesmo apresentou-se bastante eficiente na incorporação de grandes quantidades de argila em matrizes de EVA. Na análise por TEM dos nanocompósitos obtidos com pó concentrado de spray drying, observou-se que, com o aumento do MFI da matriz de LLDPE e o aumento do %VA, as regiões onde a argila está presente apresentaram um aumento de sua dimensão, podendo facilitar o processo de intercalação e dispersão da argila na matriz. Nos resultados de permeabilidade, percebeu-se uma competição entre o aumento da permeabilidade devido a redução da cristalinidade e, ao mesmo tempo, uma redução da permeabilidade devido ao aumento do percentual de argila na matriz, desde que essa argila esteja dispersa adequadamente. Os resultados obtidos demonstram que o processo de spray drying é uma maneira inovadora de se obter um pó concentrado de EVA/OMMT com elevado teor de argila, sendo que o nanocompósito que incorporou o pó na concentração de 3:1 EVA/OMMT e 7% em massa de argila apresentou uma estrutura intercalada e com evidências de esfoliação, com redução de 38% na permeabilidade a oxigênio.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2148.pdf: 4360749 bytes, checksum: 8dd8b64ea4fce9c3ee1c5afab3f1167a (MD5) Previous issue date: 2008-08-21 / Universidade Federal de Minas Gerais / The national and international markets of processed fruits have continually grown due to the improved quality of the marketed product, the convenience of ready-to-serve products and because the availability of seasonal commodities has been extended by the processing which acts as a preservation technique. Besides aggregating commercial value to the fruit, drying reduces the wastes and the posharvest losses. Freezing-drying is the best drying method for heat sensitive materials and for obtaining a high quality dried product. Consequently, it has mainly been employed in the dehydration of materials with high commercial value such as tropical fruits. In order to contribute with the studies on lyophilization, the objective of this research was to analyse the freeze-drying of five tropical fruits, namely pineapple, acerola, guava, papaya and mango. For this, specific studies were carried out involving the determination of both the freezing and sublimation fronts, the analysis of the freeze-drying kinetics, the determination of structural properties (true and apparent densities and porosity) as a function of moisture content as well as of thermal properties (specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity) of the freeze-dried and fresh fruits. The influence of the process on the product quality was also evaluated through the determination of glass transition temperature, the vitamin C, total carotenoids, calcium and phosphorus contents and rehydration characteristics of the freeze-dried fruits. Total content of carotenoids was related to the values of chromatic parameters (L*, a*, and b*). Sorption isotherms of freeze-dried acerola using three freezing techniques (freezer, liquid nitrogen and nitrogen vapor) were determined. Empirical e semi-empirical equations were evaluated to describe to describe freeze-drying and rehydration kinetics. From indices that take into account the quantity of water absorbed and the losses of solutes it was possible to fully characterize the rehydration process of the freeze-dried fruits. Their water uptake capacity was affected not only by injuries during moisture removal but also by structural collapse induced by the rehydration process itself, which was explained using the glass transition concept. The shrinkage magnitude and the thermal behaviour of freeze-dried fruits were also affected by the glass transition phenomenon. Finally, freeze-drying and convective drying were compared in terms of product quality attributes, such as shrinkage, vitamin C retention and rehydration characteristics. Freeze-dried fruits were characterized by highly porous structures, high water uptake rates and elevated preservation of nutrients. The improved quality of the product is one of the main reasons that can contribute for increasing the demand for freeze-dried fruits in the food industry. / A venda de frutas processadas no mercado nacional e internacional vem aumentando devido à melhoria na qualidade dos produtos ofertados, da facilidade para adquirir produtos prontos para o consumo e o fato de ampliar a preservação e a disponibilidade de commodities sazonais. Além do valor comercial agregado às frutas, a secagem reduz o desperdício e as perdas pós-colheita. A liofilização é o melhor método de secagem para materiais termosensíveis e para a obtenção de produtos desidratados com elevada qualidade. Consequentemente, ela tem sido empregada, principalmente, na desidratação de materiais com elevado custo comercial como as frutas tropicais. Visando contribuir com os estudos sobre o processo de liofilização este trabalho tem como objetivo analisar a liofilização de cinco frutas tropicais: abacaxi, acerola, goiaba, mamão papaya e manga. Para tanto foram realizados estudos específicos envolvendo: a determinação da frente de congelamento criogenico, bem como, da frente de sublimação, a determinação da cinética de liofilização, a determinação das propriedades estruturais (densidade aparente, densidade real e porosidade) em função do teor de umidade durante a liofilização e a determinação das propriedades térmicas (calor específico, difusividade térmica e condutividade térmica) das frutas in natura e liofilizadas. A influência do processo sobre a qualidade do produto também foi avaliada através da determinação da temperatura de transição vítrea, dos teores de vitamina C, carotenóides totais, cálcio e fósforo e das características de rehidratação das frutas tropicais liofilizadas. O teor de carotenóides totais foi relacionado com os valores dos parâmetros colorimétricos (L*, a* e b*). As isotermas de sorção da acerola liofilizada foram determinadas utilizando três métodos de congelamento: freezer, nitrogênio líquido e vapor de nitrogênio. Modelos empíricos e semi-empíricos existentes na literatura foram utilizados para descrever a cinética de liofilização e rehidratação. A partir de índices que levam em conta a capacidade de absorção de água e perda de solutos foi possível caracterizar o processo de rehidratação das frutas liofilizadas. A capacidade de rehidratação foi afetada não somente por injúrias ocorridas durante a remoção de umidade, mas também por colapso estrutural induzido pelo processo de rehidratação, que foi explicado utilizando o conceito de transição vítrea. A magnitude do encolhimento das frutas liofilizadas, assim como o comportamento de suas propriedades térmicas também foram influenciadas pelo fenômeno de transição vítrea. Finalmente, a liofilização foi comparada com a secagem convectiva em termos de parâmetros de qualidade do produto como, encolhimento, retenção de vitamina C e características de rehidratação. As frutas liofilizadas foram caracterizadas por estruturas altamente porosas, altas taxas de rehidratação e elevada preservação de nutrientes. A elevada qualidade do produto é um dos principais fatores que podem contribuir para o aumento da demanda por frutas liofilizadas na indústria de alimentos.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1043734 bytes, checksum: 3e87f139c35734fda483ad3de2892d0b (MD5) Previous issue date: 2009-02-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The aim of this work was to evaluate and model the water absorption process of corn grain submitted to soaking process at different levels of mechanical damage at different temperatures, as well to determinate and model its mechanical behavior during the process. Behavior of some physical properties was investigated in function of moisture content. Corn grain of AG 1510 variety were utilized, with initial moisture content of 0.142 (decimal d.b.) obtained at a small producer from Viçosa (MG) city area. Different mechanical damage levels were induced at grains, correlating with electrical conductivity. At soaking process, solution of 0.2 % of sulfur dioxide (SO2 ) and 0.55 % of lactic acid (C3H6O3) in distilled water were used, referring to wet milling conventional process of corn grain, at temperatures of (40, 50, 60 and 70) ºC and mechanical damage levels analyzed indirectly through electrical conductivity of (2.847, 14.077, 22.261, 29.194 and 32.971) μS cm-1 g-1. Soaking process modeling was performed by Peleg s model. Effective diffusivity coefficient to hydration process of corn grain was obtained through observed data adjustment of liquid diffusivity model based on Fick s second law, and its relationship with temperature was described by Arrhenius equation. Bulk and real densities, porosity, circularity, sphericity and volumetric expansion were evaluated to corn grain without induced mechanical damage (witness) in function of moisture content. Mechanical properties were also determined: force to a specific deformation of 0.001 m, proportional deformity modulus, deformation energy and resilient modulus, evaluating the force-deformation curve, to different moisture content and physical damage levels. Was concluded, according to obtained results: (a) structural alterations caused by induced mechanical damage at corn grain altered product water absorption rates; (b) Peleg s model adequately adjusted to observed data to entire conditions utilized; (c) effective diffusivity coefficients values increased with temperature and damage level increase, presenting magnitudes between (2.403 × 10-10 and 19.220 × 10-10) m2 s-1; (d) activation energy referred to water diffusivity of corn grain varied from (14.533 to 28.366) kJ mol-1, being that higher values is correlated to higher product physical integrity; (e) porosity increased linearly until achieve a certain level, and its behavior was described by a bi-segmented model. Bulk and real densities varied by a quadratic relation, where by values decreased until attain a minimal value, increasing afterwards. Circularity and sphericity of corn grain didn t varied with moisture content; (f) Unit volumetric expansion was best represented by Rahman s model. None of the conventional models used to predict volumetric variation of agricultural products adjusted satisfactorily to apparent volumetric expansion observed data of corn grain, therefore a new model was proposed; (g) The mechanical properties evaluated decreased significantly only with regard to moisture content variation. Force, proportional deformity modulus, energy and resilient modulus values acquired varied respectively between (446.1 and 144.60) N; (532.76 and 165.9) MPa; (279.32 and 36,24) mJ, and (1.4687 and 0.1923) mJ mm-3, with the moisture content ranging from (0.2585 to 0.5878) (decimal d.b.) and mechanical damage level obtained indirectly through electrical conductivity between (2.8466 and 32.971) μS cm-1 g-1; (h) sigmoid model, expressed by Taylor series, satisfactorily described the force-deformation relationship data displayed by corn grain with a moisture content below 0.57 (decimal d.b.). / O objetivo deste trabalho foi avaliar e modelar o processo de absorção de água em grãos de milho submetidos ao processo de embebição com diferentes níveis de danificação mecânica em diferentes temperaturas, além de determinar e modelar seu comportamento mecânico durante o processamento. Buscou-se ainda estudar o comportamento de algumas propriedades físicas em função do teor de água. Foram utilizados grãos de milho da variedade AG 1510, com teor de água inicial de 0,142 (decimal b.s.) obtidos de um produtor rural da cidade de Viçosa (MG). Induziram-se diferentes níveis de danificação mecânica nos grãos, correlacionando-os com a condutividade elétrica. No processo de embebição foi utilizada uma solução de 0,2 % de dióxido de enxofre (SO2) e 0,55 % de ácido lático (C3H6O3) em água destilada, referindo-se ao processamento convencional via úmida dos grãos de milho, nas temperaturas de (40, 50, 60 e 70) °C e com o produto com níveis de danificação mecânica analisados indiretamente pela condutividade elétrica de (2,847; 14,077; 22,261; 29,194 e 32,971) μS cm-1 g-1. Para a modelagem do processo de embebição utilizou-se o modelo de Peleg. O coeficiente de difusão efetivo para o processo de hidratação dos grãos de milho foi obtido pelo ajuste do modelo da difusão líquida baseado na segunda lei de Fick aos dados observados e sua relação com a temperatura foi descrita pela equação de Arrhenius. As massas específicas aparente e unitária, a porosidade, a circularidade, a esfericidade e a expansão volumétrica foram avaliadas para os grãos de milho sem danificação mecânica induzida (testemunha) em função do teor de água. Foram determinadas ainda as propriedades mecânicas: força para uma deformação específica de 0,001 m, módulo proporcional de deformidade, energia necessária para a deformação e o módulo de resiliência avaliando a curva deformação-força para diferentes teores de água e níveis de danificação física. De acordo com os resultados obtidos, concluiu-se que: (a) As alterações estruturais causadas pela danificação mecânica induzida nos grãos de milho alteraram as taxas de absorção de água no produto; (b) O modelo de Peleg se ajustou adequadamente aos dados observados para todas as condições utilizadas; (c) Os valores do coeficiente de difusão efetivo aumentaram com o aumento da temperatura e do nível de danificação, apresentando valores entre (2,403 × 10-10 e 19,220 × 10-10) m2 s-1; (d) A energia de ativação referente à difusão de água nos grãos de milho variou entre (14,533 e 28,366) kJ mol-1, sendo os maiores valores obtidos quanto mais íntegro fisicamente o produto se apresentava; (e) A porosidade aumentou linearmente até atingir um patamar, e seu comportamento foi descrito por um modelo bi- segmentado. As massas específicas aparente e unitária variaram segundo uma relação quadrática, em que os valores diminuíram até atingir um valor mínimo, quando voltaram a aumentar. A circularidade e a esfericidade dos grãos de milho não variaram com o teor de água; (f) O modelo de Rahman foi o que melhor representou os dados da expansão volumétrica unitária. Nenhum dos modelos tradicionalmente usados para predizer a variação volumétrica de produtos agrícolas se ajustou satisfatoriamente aos dados observados da expansão volumétrica aparente dos grãos de milho, sendo proposto um novo modelo; (g) As propriedades mecânicas estudadas diminuíram significativamente com o aumento do teor de água. Os valores encontrados para a força, o módulo proporcional de deformidade, a energia e o módulo de resiliência variaram respectivamente entre (144,60 e 446,1) N; (532,76 e 165,9) MPa; (279,32 e 36,24) mJ e entre (1,4687 e 0,1923) mJ mm- 3, para uma faixa de teor de água entre (0,2585 e 0,5878) (decimal b.s.) e níveis de danificação mecânica obtidos indiretamente pela condutividade elétrica variando de (2,8466 a 32,971) μS cm-1 g-1; e (h) O modelo sigmoidal, descrito pela série de Taylor, descreveu satisfatoriamente os dados da relação deformação-força exibida pelos grãos de milho para teores de água inferiores a 0,57 (decimal b.s.).

Made available in DSpace on 2016-08-12T18:48:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-07. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-12T18:51:01Z : No. of bitstreams: 1 000855798.pdf: 6201714 bytes, checksum: 5de571e3362a935e39bf396e78ced56f (MD5) / Este trabalho descreve a síntese e caracterização de novos materiais híbridos orgânico-inorgânicos, ureasil-polióxido de etileno (POE)/quitosana, para aplicação na liberação controlada de fármacos. Como fármaco-modelo foi utilizado o cloridrato de pramoxina, anestésico local que apresenta ampla utilização em preparações farmacêuticas. Os híbridos ureasil-poliéter são materiais biocompatíveis, transparentes e flexíveis que podem ser aplicados como sistemas de liberação controlada de fármacos, enquanto a quitosana é um polímero biodegradável, biocompatível e de baixa toxicidade que tem sido muito utilizado com este fim. A síntese foi realizada utilizando o método sol-gel através da adição da quitosana ao precursor híbrido ureasil-POE1900, durante a etapa de hidrólise ácida e condensação do precursor. Como catalisadores foram utilizados o ácido clorídrico e o ácido acético, e a solução de hidrólise teve a água como componente majoritário, ou único, para facilitar a adição da quitosana nestes materiais devido a sua insolubilidade em etanol e solventes orgânicos. Os materiais, antes e depois da adição do fármaco, foram caracterizados por diferentes técnicas físico-químicas como: FTIR (Espectroscopia de infravermelho), DSC (Calorimetria exploratória diferencial), TG (Analise termogravimétrica), DRX (Difração de raios X), SAXS (Espalhamento de raios X a baixo ângulo) e RMN (Espectroscopia de ressonância magnética nuclear). Ensaios de intumescimento em água e de liberação do fármaco, tanto em água quanto em soluções tampão com diferentes pH, foram realizados e suas cinéticas estudadas pelo modelo de Ritger-Peppas. Foram obtidos materiais transparentes, flexíveis, insolúveis em água e com baixa cristalinidade. Tanto a quitosana quanto o fármaco dissolvem-se na matriz híbrida, e a sua adição não causou modificação na tendência de... / This work describes the synthesis and characterization of novel organic-inorganic hybrid materials, ureasil-polyethylene oxide (PEO)/chitosan, as controlled delivery system of drugs. Pramoxine hydrochloride was used as drug-model. It is a local anesthetic with widespread use in pharmaceutical preparations. Ureasil-polyether hybrids are biocompatible, flexible and transparent materials that have been used as controlled drug delivery systems, while chitosan is a biodegradable, biocompatible and low toxicity polymer, which has long been used for this same purpose. The synthesis was performed using the sol-gel method by adding chitosan to ureasil-PEO1900 hybrid precursor. Addition occurs during the acid hydrolysis and condensation reactions of this precursor. Hydrochloric and acetic acids were used as catalysts. Due to the insolubility of chitosan in ethanol and organic solvents, water was used in the hydrolysis solution as the main component or alone. The materials before and after drug addition were characterized by different physicochemical techniques such as FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), DSC (Differential Scanning Calorimetry), TG (Thermogravimetric Analysis), XRD (X-Ray Diffraction), SAXS (Small Angle X-ray Scattering) and NMR (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy). Studies of swelling and in vitro drug release in water were done. The last one study was done in different pH buffer solutions too. The kinetics of both processes was studied by the Ritger-Peppas model. The obtained materials were transparent, rubbery, flexible, water-insoluble, and showed low crystallinity. The chitosan and the drug showed a good dissolution in the hybrid matrix. This addition did not cause change in a natural tendency of PEO crystallization, did not affect the mobility of the chains or the inter-chain interactions of the amorphous polymeric phase. However, thermal stability of hybrids prepared with...

Orientador: Sandra Helena Pulcinelli / Orientador: Carlos Andrés Peniche Covas / Banca: Rodrigo Fernando Costa Marques / Banca: Marlus Chorilli / Banca: Kátia Jorge Ciuffi / Banca: Juliano Alexandre Chaker / Resumo: Este trabalho descreve a síntese e caracterização de novos materiais híbridos orgânico-inorgânicos, ureasil-polióxido de etileno (POE)/quitosana, para aplicação na liberação controlada de fármacos. Como fármaco-modelo foi utilizado o cloridrato de pramoxina, anestésico local que apresenta ampla utilização em preparações farmacêuticas. Os híbridos ureasil-poliéter são materiais biocompatíveis, transparentes e flexíveis que podem ser aplicados como sistemas de liberação controlada de fármacos, enquanto a quitosana é um polímero biodegradável, biocompatível e de baixa toxicidade que tem sido muito utilizado com este fim. A síntese foi realizada utilizando o método sol-gel através da adição da quitosana ao precursor híbrido ureasil-POE1900, durante a etapa de hidrólise ácida e condensação do precursor. Como catalisadores foram utilizados o ácido clorídrico e o ácido acético, e a solução de hidrólise teve a água como componente majoritário, ou único, para facilitar a adição da quitosana nestes materiais devido a sua insolubilidade em etanol e solventes orgânicos. Os materiais, antes e depois da adição do fármaco, foram caracterizados por diferentes técnicas físico-químicas como: FTIR (Espectroscopia de infravermelho), DSC (Calorimetria exploratória diferencial), TG (Analise termogravimétrica), DRX (Difração de raios X), SAXS (Espalhamento de raios X a baixo ângulo) e RMN (Espectroscopia de ressonância magnética nuclear). Ensaios de intumescimento em água e de liberação do fármaco, tanto em água quanto em soluções tampão com diferentes pH, foram realizados e suas cinéticas estudadas pelo modelo de Ritger-Peppas. Foram obtidos materiais transparentes, flexíveis, insolúveis em água e com baixa cristalinidade. Tanto a quitosana quanto o fármaco dissolvem-se na matriz híbrida, e a sua adição não causou modificação na tendência de... / Abstract: This work describes the synthesis and characterization of novel organic-inorganic hybrid materials, ureasil-polyethylene oxide (PEO)/chitosan, as controlled delivery system of drugs. Pramoxine hydrochloride was used as drug-model. It is a local anesthetic with widespread use in pharmaceutical preparations. Ureasil-polyether hybrids are biocompatible, flexible and transparent materials that have been used as controlled drug delivery systems, while chitosan is a biodegradable, biocompatible and low toxicity polymer, which has long been used for this same purpose. The synthesis was performed using the sol-gel method by adding chitosan to ureasil-PEO1900 hybrid precursor. Addition occurs during the acid hydrolysis and condensation reactions of this precursor. Hydrochloric and acetic acids were used as catalysts. Due to the insolubility of chitosan in ethanol and organic solvents, water was used in the hydrolysis solution as the main component or alone. The materials before and after drug addition were characterized by different physicochemical techniques such as FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), DSC (Differential Scanning Calorimetry), TG (Thermogravimetric Analysis), XRD (X-Ray Diffraction), SAXS (Small Angle X-ray Scattering) and NMR (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy). Studies of swelling and in vitro drug release in water were done. The last one study was done in different pH buffer solutions too. The kinetics of both processes was studied by the Ritger-Peppas model. The obtained materials were transparent, rubbery, flexible, water-insoluble, and showed low crystallinity. The chitosan and the drug showed a good dissolution in the hybrid matrix. This addition did not cause change in a natural tendency of PEO crystallization, did not affect the mobility of the chains or the inter-chain interactions of the amorphous polymeric phase. However, thermal stability of hybrids prepared with... / Doutor