Resumo em Português:

Foi estudado o efeito da massa molar e do teor de três poliuretanos termoplásticos comerciais sobre as propriedades mecânicas de misturas físicas de poli(metacrilato de metila)/poliuretano. As amostras foram preparadas em reômetro Haake a 180 °C/10 min e 60 rpm, e as composições das misturas foram 0/100, 10/90, 30/70, 50/50, 70/30, 90/10 e 100/0 de PMMA/TPU. Propriedades mecânicas como resistência à tração e alongamento na ruptura foram melhores para a amostra PU (85 A15), de menor massa molar mássica média (Mw = 138,000). Os resultados mostraram que o teor de TPU afeta fortemente as características do material cujas propriedades tornam-se progressivamente semelhantes às do componente em maior proporção. O estudo permitiu comparar os resultados de misturas obtidas por processamento em reômetro com dados relatados para IPNs simultâneos e sequenciais de PU/PMMA. O perfil do comportamento do módulo de elasticidade sugere a ocorrência de duas fases contínuas nas misturas TPU/PMMA de acordo com dados previstos por equações teóricas propostas para IPNs

Resumo em Inglês:

The effect of the molecular weight and polyurethane content of three commercial thermoplastic polyurethanes (TPU) on the mechanical properties of poly(methyl methacrylate)/polyurethane physical mixtures was studied. The samples were prepared using a Haake rheometer at 180 °C/10min and 60rpm. The PMMA/TPU ratio of the blends was 0/100,10/90, 30/70, 50/50, 70/30, 90/10 and 100/0. The mechanical properties such as strain and stress at break are better for the sample PU(85 A15) of lower weight-average molecular mass (Mw = 138,000). The results showed that the TPU content influences strongly the characteristics of the material where the properties change progressively becoming similar to the high content component. The study allowed us to compare the results of blends obtained from rheometer processing with data reported for simultaneous and sequential PU/PMMA IPNs. The pattern of behavior of the elastic modulus suggests dual-phase continuity in the TPU/PMMA blends, consistent with theoretical equations proposed for IPNs.

Resumo em Português:

Compósitos ternários de resíduos pós-consumo de polipropileno (PP), poliestireno de alto impacto (HIPS) e carbonato de cálcio (CaCO3) foram preparados para obter filmes de papel sintético e avaliar suas propriedades térmicas e mecânicas. Estes filmes compósitos altamente carregados com 10, 20 e 30 % em peso de CaCO3 foram extrudados na extrusora sopro de filme (matriz tubular), em duas condições de velocidade da rosca: 32 e 51 rpm. A orientação dos filmes compósitos foi determinada por meio dos parâmetros das razões de processo: Rl (ao longo da direção da máquina), Rt (na direção transversal da máquina) e Rc (razão entre R L/Rt). Ensaios de caracterização por Calorimetria diferencial de varredura (DSC) e resistência à tração e ao rasgo foram usados para estudar as propriedades térmicas e mecânicas dos filmes, observando-se a dependência da composição e do grau de orientação. Resultados da análise térmica por DSC indicaram que a concentração de carga, assim como a orientação do filme, exerce pouca influência tanto na temperatura de fusão Tm quanto no grau de cristalinidade. Resultados do ensaio de tração mostraram que o módulo de elasticidade dos filmes compósitos com maior concentração de carga diminui na direção longitudinal e aumenta na transversal. Quanto à resistência ao rasgo, o efeito do aumento da concentração de carga e de orientação foi o de incrementar essa propriedade.

Resumo em Inglês:

Ternary composites from post-consumer waste of polypropylene (PP), high impact polystyrene (HIPS) and calcium carbonate (CaCO3) were prepared to obtain films of synthetic paper and to evaluate their thermal and mechanical properties. These composites filled with 10, 20 and 30 % wt of CaCO3 were film blown extruded under two conditions of screw rotation: 32 and 51 rpm. The composite film orientation was determined with the parameters along the longitudinal axis (Rl), transverse axis (Rt) and Rl/Rt ratio (Rc). Differential scanning calorimetry (DSC) and tensile and tear strength tests were used to study the thermal and mechanical properties of the films, showing their dependence on composition and orientation degree. Composite films with higher filler concentration exhibited a decreased tensile strength, but a less significant effect on tensile modulus. The tear strength was strongly dependent on the degree of film orientation.

Resumo em Português:

Neste trabalho são apresentados e discutidos os resultados das propriedades mecânicas de novos materiais compósitos preparados com resíduos de fibras têxteis poliméricas e de polímeros commodities. As fibras naturais oferecem vantagens sobre as sintéticas, em termos de propriedades mecânicas e térmicas. Os compósitos foram preparados a partir da mistura de polietileno de alta densidade (HDPE) e resíduos de fibras têxteis (50% algodão /50% acrílico) em teores crescentes de 10 a 40%, em um misturador de alta velocidade, utilizando Surlyn 2601, Polybond 3009 e Polybond 1009 como agentes compatibilizantes. Corpos-de-prova para ensaios de tração, flexão e impacto foram produzidos a partir de chapas obtidas em uma prensa hidráulica. Os compósitos que utilizaram agentes compatibilizantes apresentaram os melhores resultados de resistência à tração e à flexão, principalmente com 5% do agente Polybond 3009 e 20 a 40% de resíduos de fibras têxteis.

Resumo em Inglês:

In this work, results of mechanical properties of new composites based on textile fiber residues from clothing industry and commodity polymers are discussed. Natural fibers offer some advantages over synthetic ones, regarding mechanical and thermal properties. The composites were produced by mixing high density polyethylene with the textile fibers (50% cotton /50% acrylic) in increasing contents, from 10 to 40% in a thermokinetic mixer, using Surlyn 2601, Polybond 3009 and Polybond 1009 as coupling agents. The tensile, flexural and impact samples were produced by cutting sheets obtained in a hydraulic press. The composites with coupling agents showed good results of tensile and flexural strength, mainly with 5% of Polybond 3009 and 20-40% of textile fiber residues.

Resumo em Português:

A evolução da morfologia de fases em blendas não reativas e reativas de poliamida-6 com copolímero de acrilonitrila/EPDM/estireno (AES) em uma extrusora de rosca dupla co-rotacional foi investigada. A evolução da morfologia de fases ao longo da extrusora de rosca dupla foi monitorada através da coleta de pequenas amostras em válvulas no barril da extrusora e caracterização por microscopia eletrônica de transmissão (MET). Foram utilizados como compatibilizantes reativos os copolímeros metacrilato de metila-co-anidrido maleico (MMA-MA) e metacrilato de metila-co-metacrilato de glicidila (MMA-GMA). Os grupos anidrido maleico e epóxi nos copolímeros podem reagir com os grupos finais de cadeia da poliamida durante o processamento no estado fundido e melhorar a interação na interfase do sistema PA6/AES. A blenda PA6/AES não compatibilizada apresentou uma morfologia grosseira de fases onde a fase AES não está bem dispersa na matriz de PA6 devido à falta de interações adequadas entre os componentes da blenda. A adição do compatibilizante MMA-GMA não proporcionou boa dispersão de fases e não melhorou as propriedades mecânicas da blenda, provavelmente porque as possíveis reações no sistema são lentas e podem não ocorrer na extrusora. Por outro lado, a blenda compatibilizada com o copolímero MMA-MA apresentou uma excelente resistência ao impacto à temperatura ambiente e uma diminuição na temperatura de transição dúctil-frágil. As partículas de AES apresentam-se muito mais refinadas e sofrem uma redução significativa em seu tamanho já no início do processo de extrusão. A morfologia observada nas amostras injetadas apresentou uma boa correlação com as propriedades mecânicas obtidas.

Resumo em Inglês:

The evolution of phase morphology in non-reactive vs reactive blends with polyamide and ethylene-propylene-diene elastomer grafted with styrene-acrylonitrile copolymer (AES) in a co-rotating twin-screw extruder was investigated. The morphological evolution of these blends along a twin-screw extruder was monitored by quickly collecting small samples from the melt at specific extruder barrel locations and characterizing them with a transmission electron microscope (TEM). The copolymers methyl methacrylate-co-maleic anhydride (MMA-MA) and methyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate (MMA-GMA) were used as compatibilizing agents. The maleic anhydride and the epoxy groups of the copolymers can react with the polyamide end groups during melt processing and improve the interphase interaction in the PA6/AES system. The uncompatibilized blends showed a coarse phase morphology where the AES phase is not well dispersed in the PA6 matrix due to lack of adequate interaction between the components. The addition of MMA-GMA compatibilizer neither promoted good phase dispersion or improved the mechanical properties of the blends, probably because the possible reactions are very slow and may not occur inside the extruder. On the other hand, the addition of the MMA-MA copolymer promotes better impact strength and good phase dispersion in the blend. The AES particles undergo significant reduction in the first stages of the mixture inside the extruder. The morphology observed for the injection molded specimens was correlated with the mechanical properties.

Resumo em Português:

Diferentes suportes poliméricos à base de estireno (S) e divinilbenzeno (DVB) foram sintetizados e suas morfologias caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Foram preparados e caracterizados catalisadores sulfônicos a partir desses suportes e suas atividades catalíticas foram avaliadas na transesterificação de óleo vegetal com metanol. Os resultados obtidos com esses catalisadores foram comparados com os produzidos com uma resina sulfônica comercial. Verificou-se que os catalisadores sintetizados neste trabalho apresentaram desempenhos próximos ao da resina comercial.

Resumo em Inglês:

Different polymer supports based on styrene (S) and divinylbenzene (DVB) were synthesized and their morphology was characterized by optical and scanning electron microscopy. Sulfonic catalysts were prepared from these supports, characterized and their activities were evaluated in vegetal oil transesterification with methanol and compared with the performance of a commercial sulfonic resin. The synthesized catalysts showed results close to the commercial resin.

Resumo em Inglês:

Recently, modern techniques have been applied for analysis of the influence of polymers on microstructural properties of Portland cement, such as Thermogravimetric Analyses (TG), Scanning Electronic Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Mercury Intrusion Porosimetry (MIP). In this study, thermogravimetric analyses were used to study the influence of vinyl acetate-versatic vinylester copolymer (VA/VeoVA) in seven pastes of 28-day old Portland cement, in which distinct polymer contents and water/cement ratios were employed. In addition, analyses of FT-IR and MIP on Portland cement pastes modified by the copolymer were employed. The results showed that the addition of polymer interferes significantly in the reduction of Portlandite formation and increases the porosity of the matrices. A possible chemical interaction between the copolymer and hydrated products of Portland cement was also observed.

Resumo em Português:

Neste trabalho apresentamos uma nova instrumentação instalada na linha de SAXS do LNLS. Este equipamento permite a realização de experimentos simultâneos e resolvidos no tempo de espalhamento de raios X a baixos e altos ângulos (SAXS/WAXD) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). O dispositivo de DSC mostrou-se comparável a equipamentos convencionais, com taxas de variação de temperatura de até 60 °C/min e uma precisão de 0.1 °C. O uso de uma fonte de radiação síncrotron e de detetores de raios X sensíveis à posição permitiu a obtenção de dados com uma resolução temporal de 30 s. A aplicação deste arranjo experimental no estudo da cristalização isotérmica e da fusão em materiais poliméricos é mostrada para o caso da policaprolactona (PCL) e suas blendas com polietileno clorado (PCL/PECl). As experiências mostraram a formação simultânea da estrutura cristalina e da morfologia lamelar nos diferentes estágios da cristalização assim como mudanças na cinética do processo com o tratamento isotérmico e a composição da blenda. Finalmente cabe destacar que experimentos simultâneos de SAXS/WAXD/DSC permitem o estudo de distintos processos abrangendo não apenas os de cristalização, mas também a formação de colóides e géis ou as transições de fase estruturais em diversos materiais.

Resumo em Inglês:

New instrumentation designed to perform simultaneous time-resolved X-ray scattering experiments at small and wide angles (SAXS/WAXD) as well as differential scanning calorimetry (DSC) has recently been installed at the SAXS beamline of the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. The DSC device proved to be comparable with conventional equipment, allowing temperature variation with rates of up to 60 °C/min with precision of 0.1 °C. The use of a synchrotron radiation source and position sensitive X-ray detectors allows data collection in real time with 30 s resolution. The application of this experimental set-up in the isothermal crystallization and fusion of polymeric materials is given as an example. We present results of experiments with polycaprolactone (PCL) and its blends with chlorinated polyethylene (PCL/PECl), in which the simultaneous appearance of a crystalline structure and lamellar formation can be observed and the rate of process change for different compositions and thermal treatments can be determined. As a concluding remark, we mention that the SAXS/WAXD/DSC simultaneous experiments can also be performed with great advantage in the study of colloids and gel formation, as well as phase transitions in a variety of samples.

Resumo em Português:

O poli(cloreto de vinila) (PVC) é o segundo termoplástico mais consumido em todo o mundo, sendo considerado o mais versátil dentre os plásticos. A grande versatilidade do PVC deve-se a suas propriedades e também a sua adequação aos mais variados processos de transformação. Uma vez que a resina de PVC é atóxica e inerte, a escolha de aditivos com essas mesmas características, permite a fabricação de filmes para embalagens de alimentos e produtos médico-hospitalares. Entretanto, suas propriedades podem se alterar quando submetido a qualquer processo de esterilização, especialmente por radiação gama. Neste trabalho foi realizado um estudo sobre a flexibilidade e estabilidade frente à radiação gama do PVC modificado quimicamente. O PVC foi modificado pela substituição de átomos de cloro por grupos alquila e benzila através de reações com reagentes de Grignard. Amostras de PVC modificado foram caracterizadas por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN ¹H), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier e calorimetria diferencial exploratória. A degradação do PVC modificado, quando submetido à radiação gama, foi avaliada por seus parâmetros viscosimétricos. De uma forma geral, o PVC modificado apresentou maior estabilidade à radiação gama que o original. O polímero modificado por substituição do cloro por grupo que contém um anel aromático foi o que apresentou maior estabilidade, quando submetido à dose de esterilização de 25 kGy. O PVC modificado apresentou temperaturas de transição vítrea ligeiramente mais baixas que o PVC original, indicando uma tendência ao aumento de flexibilidade pela presença de grupos alquila e benzila na cadeia do polímero.

Resumo em Inglês:

Poly(vinyl chloride) (PVC) ranks second among the most consumed thermoplastics in the world, and is considered the most versatile plastic. This versatility arises from its properties and suitability to a variety of transformation processes. The resin is non toxic and inert, therefore the choice of additives having these properties allows for the fabrication of films for food packaging and medical products. On the other hand, the PVC properties can be altered by sterilization processes, in particular through gamma radiation. In this paper we present a study of the flexibility and stability to gamma radiation of chemically-modified PVC. PVC was modified through substitution of chlorine by alkyl and benzyl groups using Grignard reagents. Modified PVC samples were characterized by proton nuclear magnetic resonance (¹H NMR) spectroscopy, infrared spectroscopy and differential scanning calorimetric analyses. Degradation of the polymers when submitted to gamma irradiation was evaluated by their viscometric parameters. The modified PVCs generally presented higher stability to gamma radiation than the original polymer. The benzyl substituted polymer exhibited the highest stability when submitted to the sterilization dosage of 25 kGy. The modified PVCs presented glass transition temperatures slightly lower than the original polymer pointing to an increase in flexibility due to the presence of alkyl and benzyl groups as substituents in the main chain.

Resumo em Português:

A preparação de complexos bentonita-ionenos a partir da adsorção de tetrametil-[x,y]-ionenos, onde x= 2 e y= 4,6,10 ou 12, e o 2-hidróxi-3-cloro-ioneno, EPI-DMA, foi realizada com a finalidade de observar o comportamento do tamanho do espaçador do ioneno na expansão basal (d001) das camadas de uma bentonita comercial do Brasil. Os complexos foram caracterizados por espectrometria de absorção na região do infravermelho, termogravimetria, fluorescência e difração de raios X. A partir das análises por fluorescência e difração de raios X dos complexos, foi observado que os poli-quaternários de amônio são adsorvidos nas superfícies internas e externas da argila delaminada, acima da capacidade de troca catiônica, CTC = 91 meq/100g de argila (calculada a partir de dados de fluorescência de raios X). A expansão basal das camadas da argila com os diferentes policátions revelou que o tamanho do espaçador é o fator mais importante, independentemente das massas molares dos ionenos, tal como foi observado principalmente entre os complexos Bt-2,10- e Bt-2,12-ioneno, com massas molares de 12000 e 5000 g/mol, respectivamente.

Resumo em Inglês:

The preparation of bentonite-ionene complexes based on the adsorption of 2y-ionenes, where y = 4, 6, 10 or 12 and an ionene of the epichloridrin-dimethylamine EPI-DMA kind, was carried out in order to observe the behavior of the ionene spacer size in the expansion of the basal space (d-spacing, d001) of a Brazilian commercial bentonite. The complexes were characterized by adsorption spectromety in the infrared region, thermogravimetry, fluorescence and X-Ray diffraction. Ionenes were synthesized and characterized by infrared and nuclear magnetic resonance, the latter technique being useful for determining the average number molecular weight values. Based on the clay-ionenes complexes it could be observed that the ammonium polyquaternaries are adsorbed on the inner and outer clay surfaces, above the ion exchange capacity, CEC = 91 meq/100 g clay (calculated based on X-Ray fluorescence data). The clay basal expansion with the several polycations revealed that the spacer size is the most important factor, independent of ionene molecular weight values. Among the bentonite-ionene complexes, mainly between Bt-2,10 and Bt-2,12-ionene complexes which differ in molar mass by more than 30,000 g/mol, it was observed that the spacer size has no dependence on the ionene molecular weights.

Resumo em Português:

O sal quaternário de quitosana foi sintetizado com cloreto de glicidil trimetil amônio. A modificação química foi caracterizada por espectrometria no IV, RMN de 13C e ¹H, e mmol/g de grupos quaternários presentes na matriz polimérica por condutimetria. A remoção de Cr (VI), Mo (VI) e Se (VI), em meio aquoso, foi investigada em processo de batelada. A adsorção mostrou ser dependente do pH para o Cr (VI) e Se (VI), com um pH ótimo de adsorção, entre 4,0 a 6,0. Para o Mo (VI) a adsorção manteve-se quase constante no intervalo de pH entre 4,0 e 11,5. O modelo de isoterma de Langmuir descreveu melhor os dados de equilíbrio na faixa de concentração investigada. No presente estudo, um grama do sal quaternário de quitosana reticulado com glutaraldeído adsorveu 68,3 mg de Cr, 63,4 mg de Mo e 90,0 mg de Se. A velocidade de adsorção, no processo, segue a equação cinética de pseudo segunda-ordem, sendo que o equilíbrio para os três íons foi alcançado próximo aos 200 minutos. A análise dispersiva de raios-X para o Cr (VI) mostrou que o principal mecanismo de adsorção é a troca iônica entre os íons Cl- da superfície do polímero pelos oxiânions. O trocador aniônico apresentou a seguinte ordem de seletividade: Cr (VI) > Mo (VI) > Se (VI).

Resumo em Inglês:

Quaternary chitosan salt was synthesized in the presence of glycidyl trimetyl ammonium chloride. The polymer was characterized by spectroscopic techniques: infrared, 13C and ¹H NMR, while the amount of quaternary ammonium groups was obtained by condutimetry. The removal of Cr (VI), Mo (VI) and Se (VI) from aqueous solutions was carried out in batch adsorption processes. The process seemed to be pH dependent for Cr (VI) and Se (VI) with an optimum pH ranging from 4.0 to 6.0; while for Mo (VI) the adsorption remained almost constant within the range between 4.0 and 11.5. The Langmuir isotherm model provided the best fit of the equilibrium data over the whole concentration investigated. In the experiment one gram of cross-linked quaternary chitosan salt adsorbed 68.3 mg of chromium, 63.4 mg of molybdenum and 90.0 mg of selenium. The adsorption process followed a pseudo second-order kinetic rate equation and the equilibrium regarding the three ions was reached after 200 minutes. The studies from X-ray dispersive energy showed that the main adsorption mechanism is ionic exchange among Cl- groups on the polymer surface by oxyanions from solution and the anionic exchanger showed the following selectivity order: Cr (VI) > Mo (VI) > Se (VI).

Resumo em Português:

Os compósitos poliméricos podem ser produzidos via moldagem em autoclave, onde as condições de processamento podem ser otimizadas a partir do conhecimento físico-químico da matriz polimérica. A evolução da cinética da reação de cura ocorre simultaneamente com as modificações no comportamento reológico do sistema polimérico, sendo comum denominar o fenômeno de comportamento reo-cinético. O presente trabalho tem como objetivo conhecer os parâmetros de cura, cinéticos e reológicos, de três diferentes sistemas de pré-impregnados de resina epóxi (cura a 177 °C), conhecidos como F161, F584 e 8552, hoje usados na indústria aeronáutica brasileira. Este estudo foi realizado com o auxílio das técnicas de DSC e reologia, utilizando-se análises dinâmicas e isotérmicas. Com isso, foi possível estabelecer a ordem de reação e a cinética de cura dos sistemas estudados. Neste estudo, foram utilizados como modelos matemáticos o de ordem n e o autocatalítico com ordem total de aproximadamente 2. A temperatura de gel foi de ~100 °C, e o tempo de gel correspondente foi de 135 segundos. A partir do conhecimento da cinética de cura e dos parâmetros reológicos dos sistemas de pré-impregnados foi possível estabelecer um ciclo de cura destinado à consolidação das peças aeronáuticas via moldagem em autoclave.

Resumo em Inglês:

Autoclave molding produces polymer composites, where the processing conditions can be optimized with physicochemical knowledge of the polymeric matrix. The cure reaction evolves simultaneously with changes in rheology, which is normally refered to as rheo-kinetic behavior. With the knowledge of the appropriate cure cycle one can identify the steps in which pressure should be applied and when to raise the temperature. This paper is aimed at investigating the cure, kinetics and rheological parameters of three prepreg epoxy systems, namely F161, F584 and 8552, which are currently used in the Brazilian aeronautic industry. Differential scanning calorimetry (DSC) and rheological techniques have been used, both in the isothermal and dynamic modes. Kinetics data were obtained from dynamic and isothermal DSC, with rheological measurements being carried out during the cure. The mathematical models used were the nth order reaction model and the autocatalytic model with order of 2. The gel temperature was ~100 °C, and the corresponding gelification time was 135 s. With the determination of the kinetics for the cure and of the rheological parameters of the prepreg systems, a cure cycle should be established that led to high-performance composites using the autoclave molding.

Resumo em Português:

O poli (ácido lático-co-ácido glicólico) é um copolímero biodegradável e bioreabsorvível. Suas propriedades físico-químicas têm sido estudadas com o intuito de modular sua suscetibilidade à degradação e suas interações com células e fluidos biológicos para aplicações na área médica e odontológica. Neste trabalho, membranas de poli (ácido lático-co-ácido glicólico) com e sem plastificante foram preparadas pela técnica de evaporação do solvente e caracterizadas in vitro e in vivo. Os resultados in vitro mostraram que a adição de plastificante diminui a temperatura de transição vítrea (Tg) das membranas e, conseqüentemente, aumenta a flexibilidade das mesmas. Com o avanço da degradação, verifica-se o aparecimento de regiões cristalinas e de poros. Os estudos in vivo mostraram que o polímero degradou rapidamente em contato com a pele sem causar inflamações sérias e protegeu a área ulcerada da ação de agentes externos. Além disso, a cicatrização das feridas foi mais rápida na presença das membranas mostrando que as mesmas podem ser potencialmente utilizadas como curativos para pele.

Resumo em Inglês:

Poly (lactide-co-glycolide) is a polymer with bioabsorption and biodegradation properties. The physical and chemical properties of this polymer have been studied in order to modulate its susceptibility to degradation and its interaction with cells and biological fluids, aiming at medical and dental applications. In this work, membranes of poly (lactide-co-glycolide) with and without plasticizer were prepared by solvent evaporation and characterized by in vitro and in vivo experiments. In vitro studies showed that the glass transition temperature decreased due to the addition of plasticizer and, consequently, their flexibility increased. During degradation, crystalline areas and porous appear. In vivo studies showed that the polymer degraded rapidly without causing inflammation and protected areas that were exposed to external agents. Furthermore, membranes improved wound healing time, indicating that they can be potentially used in skin repair.