Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1
267246.pdf: 5170005 bytes, checksum: 7ccb6bd48f2bba36a6420df5eaa03c9e (MD5) / A área de pesquisa de materiais nanoestruturados tem recebido destacada atenção nos últimos anos por parte da comunidade científica. Os nanocompósitos de argila/polímero tem sido igualmente bastante estudados, visando o completo conhecimento de todos os fenômenos que envolvem a síntese e propriedades destes novos materiais. Na presente Tese de Doutoramento é apresentada a síntese de nanocompósitos de argila/poliestireno para a obtenção de um material com propriedades realçadas frente ao poliestireno puro. Para se alcançar este objetivo, foram selecionadas e estudadas diversas argilas organofílicas comerciais, assim como algumas argilas foram preparadas a partir de argilas hidrofílicas. As argilas foram devidamente caracterizadas e empregadas na obtenção dos nanocompósitos de argila/poliestireno via polimerização in situ. Entre as técnicas empregadas em reações de polimerização de monômeros orgânicos, foram utilizadas neste estudo, para a obtenção dos nanocompósitos, a polimerização via radicais livres em massa, em suspensão e em meio supercrítico. A polimerização via radicais livres em massa permitiu a obtenção de híbridos de argila/poliestireno. Estes híbridos foram devidamente caracterizados, e pôde-se comprovar que foram obtidos nanocompósitos exfoliados, intercalados e parcialmente intercalados, dependendo da argila organofílica utilizada. Também foi verificado que para algumas argilas não foi possível obter-se um nanocompósito, tendo em vista a não intercalação das cadeias de polímero entre as camadas interfoliares das argilas. Foi também mostrado que os nanocompósitos obtidos apresentaram uma maior estabilidade térmica quando comparados ao poliestireno puro. A polimerização in situ de nanocompósitos via radicais livres em suspensão foi estudada com o intuito de se mapear uma rota de obtenção de nanocompósitos particulados. A vantagem de se obter polímeros particulados consiste na facilidade de transformação posterior, bem como na possibilidade de impregnação de um agente de expansão física, para a obtenção de nanocompósitos expansíveis. Esta etapa apresentou muitos desafios para o estabelecimento e manutenção da estabilidade das reações de polimerização em suspensão com a presença de argilas organofílicas. Foi possível realizar a síntese de nanocompósitos em reações em suspensão para algumas das argilas estudadas. Para completar o trabalho foram obtidos nanocompósitos em meio supercrítico. As reações foram conduzidas em dióxido de carbono supercrítico e foram obtidos nanocompósitos exfoliados e parcialmente exfoliados de argila/poliestireno. A polimerização em meio supercrítico é uma técnica que permite a obtenção de polímeros sem a utilização de solventes orgânicos, particularidade muito explorada atualmente para o obtenção de polímeros para aplicação biomédica. Nestas reações, foi possível a obtenção de nanocompósitos expandidos de argila/poliestireno, pois o dióxido de carbono supercrítico apresentou papel duplo: primeiramente como meio reacional e ao final da reação como agente de expansão física, com a simples despressurização controlada do sistema reacional, permitindo a obtenção de espumas sem o uso de agentes físicos ou químicos de expansão. / The nanostructured materials research area has received great attention in the last years from the world scientific community. At the same time, polymer/clay nanocomposites has been studied to achieve the complete knowledge about all the phenomena that involves the new materials attainment and its properties. In this Doctorate study, is presented the polystyrene/clay nanocomposites synthesis to obtain a material with better properties when compared to the pure polystyrene. To reach this objective, were selected and studied different commercial organophilic clays and some clays were prepared from hydrophilic clays. These clays were characterized and used to obtain polystyrene/clay nanocomposites by in situ polymerization. Among the techniques used in organic monomers polymerization reactions, in this study were used to obtain the nocomposites, bulk and suspension free radical polymerization and polymerization in supercritical carbon dioxide. The free radical bulk polymerization provided to obtain polystyrene/clay hybrids. These hybrids were characterized, and was possible to confirm that exfoliated, intercalated end partially intercalated nanocomposites were gotten, depending on the organophilic clay used. Also was verified that some clays were not possible to obtain a nanocomposites, because the polymer chains were not intercalated between the clays sheets. It was showed that all nanocomposites obtained presented higher thermal stability when compared to pure styrene. The free radical suspension polymerization was studied to describe a way of obtaining particle nanocomposites. The advantage in producing particle polymer is the easier later transformation, as well as the possibility of blowing agent impregnation, resulting in expandable nanocomposites. This step represented many challenges to establish and keep the suspension reaction stability with organophilic clays. It was possible to lead the nanocomposites synthesis in suspension reactions only to some of the clays studied. To complete this research, were studied the nanocomposites polymerization attainment in supercritical media. The reactions were carried on in supercritical carbon dioxide and were obtained exfoliated and partially exfoliated polystyrene/clay nanocomposites. The supercritical polymerization is a technique that allows obtaining polymers without using organic solvents, peculiarity required in polymers to medical applications. It was possible to obtain expanded polystyrene/clay, due to the double function of supercritical carbon dioxide: first as a reaction medium and after, at the end of the reaction, as blowing agent with a simple depressurization controlled system, allowing expanded nanocomposites attainment without using physics or chemicals growth agents.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/93336 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Arioli, Rafael |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Bolzan, Ariovaldo |
| Publisher | Florianopolis, SC |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 132 f.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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