• Editorial Seção Editorial

    Frollini, Elisabete
  • Poli (metil azoteto de glicidila) - GAP. I: síntese e caracterização Seção Técnica

    Ribeiro, Sandro P.; Santiago, David G.; Vianna Jr., Ardson dos S.

    Abstract in Portuguese:

    O poli (metil azoteto de glicidila) - GAP - é um material energético que pode ser utilizado como aglutinante (binder) e como plastificante energético em compostos explosivos e propulsores de foguetes. Neste trabalho, foi abordada a síntese do (GAP) através da conversão direta da epicloridrina (ECH) a GAP. Os reagentes utilizados foram azida de sódio, epicloridrina e vários álcoois extensores de cadeias, o etanodiol, o 1,4-butanodiol, o dietilenoglicol e o glicerol. Alguns parâmetros de operação foram avaliados, como o tempo de reação, a proporção entre os reagentes, dois tipos de solvente e a ordem de adição dos reagentes. A variável observada para a análise foi a massa molecular do GAP. Todos os materiais sintetizados também foram caracterizados por análises de FTIR, UV, RMN, DSC, análise elementar e TGA. Uma maior massa molecular, maior rendimento e uma melhor conversão do grupo azida a GAP foram obtidos com a adição de epicloridrina sobre a azida de sódio e usando DMF como solvente.

    Abstract in English:

    GAP is an aliphatic polyether that includes hydroxyl groups and highly energetic azide groups. Thus, it is an energetic material that can be used as binder or plasticizing agent in propellants and explosive mixtures. The glycidyl azide polymer (GAP) was synthesized and characterized by direct conversion of epichlorohydrin. GAP was synthesized by reaction of sodium azide, epichlorohydrin, and some extensor alcohols. The investigation focused on the effects of some key reaction parameters including reagent proportions, reaction time and two different solvents. The product was characterized by FTIR, UV, NMR, DSC, elemental analysis, TGA and GPC. The species were also evaluated through molecular weight (GPC), glass transition temperature (DSC), ignition time and sensitivity.
  • Poli (metil azoteto de glicidila) - GAP. II: mecanismo de reação Seção Técnica

    Ribeiro, Sandro P.; Santiago, David G.; Vianna Jr., Ardson dos S.

    Abstract in Portuguese:

    O poli (metil azoteto de glicidila) - GAP - é um material energético que pode ser utilizado como aglutinante (binder) e como plastificante energético em compostos explosivos e propulsores de foguetes. O GAP de baixo peso molecular pode ser obtido pela conversão direta da epicloridrina (ECH) a GAP. Neste trabalho, é proposto um possível mecanismo para esta conversão direta, fundamentado em análises de infravermelho de espécies intermediárias.

    Abstract in English:

    GAP is an energetic material that can be used as binder or plasticizing agent in propellants and explosive mixtures. The glycidyl azide polymer (GAP) can be synthesized by direct conversion of epichlorohydrin. Here, a mechanism is proposed for the reaction used, based on an analysis of infrared spectra of intermediate species.
  • Preparation of berbamine loaded chitosan-agarose microspheres and in vitro release study

    Hu, Zhang; Li, Sidong; Yang, Lei

    Abstract in English:

    Berbamine loaded chitosan-agarose microspheres were prepared using a water-in-oil emulsion technique. Optimum preparing parameters were determined by orthogonal experiments as follows: ratio of berbamine to chitosan (w/w) is 1:10; percentage of emulsifier (span 80, v/v) is 6%; volume of glutaraldehyde is 2 mL; and reaction temperature is 70 ºC. Under these optimal conditions, the encapsulation efficiency and loading capacity of microspheres are 84.57% and 8.44%, respectively. The swelling tests showed that the microspheres possessed higher swelling ratio at pH 7.4 than at pH 1.2. FTIR indicated that berbamine had been successfully loaded in the chitosan-agarose microspheres by physical entrapment. In vitro release studies showed that berbamine was released from microspheres in a significantly sustained fashion.
  • Polylactide/Biopolyethylene bioblends

    Brito, Gustavo F.; Agrawal, Pankaj; Araújo, Edcleide M.; Mélo, Tomás J. A. de

    Abstract in English:

    In this work, Polylactide/Biopolyethylene blends were developed. Although some studies have been carried out on polylactide/polyethylene blends, none of them has used polyethylene synthesized with raw material obtained from natural sources. Due to the incompatibility between polylactide and polyethylene, E-GMA and EMA-GMA compatibilizers were used. These compatibilizers present glycidyl methacrylate groups in their structure, which may react with the functional end-groups of polylactide. To evaluate the properties, the blends were characterized by mechanical tests, scanning electron microscopy (SEM) and melt flow index (MFI). The results indicated that the compatibilizers played an important role in the blends, interacting with the blends components, modifying the morphology and improving the mechanical properties.
  • Propriedades térmicas de compósitos de polipropileno e bentonita organofílica Seção Técnica

    Líbano, Elaine V. D. G.; Visconte, Leila L. Y.; Pacheco, Élen B. A. V.

    Abstract in Portuguese:

    Uma argila bentonita policatiônica nacional foi utilizada para a produção de uma argila organofílica, obtida a partir da síntese com o sal de amônio quaternário, cloreto de cetiltrimetilamônio. A argila tratada com o sal orgânico (BENT-org) e a não tratada (BENT) foram caracterizadas por espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR) e difratometria de raios X (DRX). Posteriormente, as argilas foram misturadas com o polipropileno (PP) pelo método de intercalação por fusão em uma extrusora dupla-rosca co-rotativa. Os compósitos foram caracterizados pelas técnicas de DRX, calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). Os resultados de FTIR e DRX mostraram a presença dos grupos característicos do sal de amônio e a intercalação deste entre as camadas do argilomineral. As análises de DRX dos compósitos com 3 e 5% em massa de BENT-org evidenciaram a presença de picos deslocados para regiões de baixo ângulo, sugerindo a intercalação das cadeias do polímero entre as camadas da argila. Os resultados de DSC indicaram que a argila pode ter atuado como agente nucleante devido ao aumento na Tcc (temperatura de cristalização no resfriamento) dos compósitos. De acordo com os resultados de TG, constatou-se que a incorporação da argila ao PP melhorou a estabilidade térmica do polímero nos compósitos com 5% em massa de BENT e 3 e 5% em massa de BENT-org.

    Abstract in English:

    A Brazilian polycationic bentonite clay was used for producing an organophilic clay with the quaternary ammonium salt, cetyltrimethylammonium chloride. The salt treated clay (BENT-org) and untreated clay (BENT) were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD). Then, each clay was mixed with polypropylene (PP) by melt intercalation in a counter-rotating twin-screw extruder. The composites were characterized by XRD, differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The results from FTIR and XRD showed the presence of specific groups of the ammonium salt and their intercalation in between the clay layers. XRD analyses of the composites with 3 and 5 wt. (%) of BENT-org revealed peaks displaced towards smaller angles, suggesting the intercalation of the chain polymer into the clay layers. DSC results indicated that the clay may have acted as a nucleating agent as seen from the increase in the Tcc (crystallization temperature in the cooling) of the composites. Consistent with the TG results, the incorporation of clay into PP improved the thermal stability of the polymer in the composites with 5 wt. (%) of BENT and 3 and 5 wt. (%) of BENT-org.
  • Investigação da influência do processamento na dinâmica molecular de nanocompósitos de policarbonato e argila organofílica obtidos via intercalação por fusão Seção Técnica

    Rodrigues, Elton J. da R.; Nascimento, Suéllen A. M.; Tavares, Maria I. B.; Merat, Pedro P.

    Abstract in Portuguese:

    Nanocompósitos baseados em policarbonato e argila organofílica foram obtidos pelo método de intercalação por fusão em câmara de mistura sob diferentes valores de torque e temperatura. A influência desses parâmetros na qualidade da dispersão da argila na matriz polimérica foi investigada por ressonância magnética nuclear (RMN) de baixo campo, empregando o tempo de relaxação longitudinal, T1H, e por difração de raios X. As diferenças nos tempos de relaxação longitudinal e nos padrões de difração de raios X foram correlacionadas com a formação de domínios com mobilidades distintas. O nanomaterial formado apresentou morfologia intercalada com afastamento crescente das camadas de argila, conforme as condições de processamento se tornavam mais severas. A RMN ¹H mostrou que tanto o cisalhamento quanto a temperatura afetaram a mobilidade das cadeias poliméricas, explicitando a homogeneidade crescente da distribuição dos domínios de relaxação, de acordo com o aumento do torque e da temperatura.

    Abstract in English:

    Polycarbonate-organofilic clay nanocomposites were obtained via the melt intercalation method in the blending chamber of a torque rheometer, under distinct values of shear and temperature. The influence of those processing parameters on the clay dispersion in the polymer matrix was probed by low-field nuclear magnetic resonance (NMR), using the T1H measurement technique and by wide angle X-ray scattering (WAXS). The differences in longitudinal relaxation times and in the X-ray reflection patterns were correlated with the formation of relaxation domains with particular molecular mobility, as progressively larger intercalated morphologies were found in the nanocomposites due to the increase of shear stress and temperature. ¹H NMR has shown that both shearing and temperature have played a fundamental part on the polymer chains mobility, which explains the increase in the domain´s homogeneity following the increment of those processing parameters.
  • Caracterização por FT-IR da superfície de borracha EPDM tratada via plasma por micro-ondas Seção Técnica

    Santos, Renata P. dos; O. Junior, Mauro S. de; Mattos, Elizabeth da C.; Diniz, Milton F.; Dutra, Rita de C. L.

    Abstract in Portuguese:

    A superfície de uma borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM) vulcanizada foi modificada via plasma por microondas, com gases Ar, Ar/O2, N2/O2 e N2/H2, tendo como objetivo melhorar as propriedades adesivas da superfície. A técnica FT-IR/UATR foi escolhida para caracterizar as superfícies após tratamento, pois apresentou menor interferência dos ingredientes da formulação da EPDM, dentre as técnicas analisadas (ATR/KRS-5 e Ge). Grupos oxigenados foram inseridos na superfície da amostra tratada, mesmo quando não foi utilizado o oxigênio, pois estes grupos foram formados quando a superfície ativada foi exposta à atmosfera. Já em tratamentos contendo N2, grupos oxigenados e possíveis grupos nitrogenados foram identificados por FT-IR. Redução nos valores do ângulo de contato, aumento no trabalho de adesão e aumento no ensaio de resistência ao descascamento (EPDM × Poliuretano) foram observados após tratamento com Ar e N2/H2, resultando em melhora nas propriedades adesivas da superfície tratada.

    Abstract in English:

    The surface of a vulcanized ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber was modified by microwave plasma in Ar, Ar/O2, N2/O2 and N2/H2 in order to improve the adhesion properties. Surface modification was characterized by FT-IR/UATR, because this technique showed smaller interference of ingredients of EPDM formulation in comparison with other techniques used (ATR KRS-5 and Ge). Oxygenated groups were introduced in the EPDM surface after treatment, even in treatments without oxygen. Theses groups were formed when the activated surface was exposed to the atmosphere. In treatments with nitrogen, oxygenated and possible nitrogenated groups were identified by FT-IR. Reduction in the contact angle, increase in the work of adhesion and increase in the peel strength (EPDM × Polyurethane) were observed after treatment with Ar and N2/H2, resulting in improved adhesion properties of the modified surface.
  • Synthesis of cellulose acetate from the bean straw using N-bromosuccinimide (NBS) as catalyst Seção Técnica

    Brum, Sarah S.; Oliveira, Luiz C. A. de; Bianchi, Maria L.; Guerreiro, Mário C.; Oliveira, Lílian Karla de; Carvalho, Kele T. G.

    Abstract in Portuguese:

    Neste estudo a celulose obtida da palha de feijão foi utilizada para produzir um material hidrofóbico (acetato de celulose) para ser avaliado como absorvente de óleo. Nas reações de acetilação foram utilizados anidrido acético e dois catalisadores, a piridina (PY) e N-bromossuccinimida (NBS). Os materiais produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho médio, microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios-X e análise elementar. O NBS mostrou-se mais eficiente que a PY e, seu uso resultou em materiais com maiores quantidades de grupos acetatos, mais hidrofóbicos e com maiores capacidades de absorção de óleo de soja.

    Abstract in English:

    In this work, cellulose from beans straw was used to produce a more hydrophobic material (cellulose acetate) for use as oil absorbent. Acetic anhydride was used in the reactions with two catalysts, pyridine (PY) and N-bromosuccinimide (NBS). The materials produced were characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and elemental analysis. NBS proved more efficient than PY, with the resulting materials containing higher number of acetate groups, being more hydrophobic and with higher capacity to absorb soybean oil.
  • Produção de membranas híbridas zirconizadas de SPEEK/Copolissilsesquioxano para aplicação em células a combustível do tipo PEM Seção Técnica

    Aguiar, Kelen R.; Batalha, Guilherme P.; Peixoto, Mariana; Ramos, Airton; Pezzin, Sérgio H.

    Abstract in Portuguese:

    Membranas baseadas em poli(aril éter cetona) sulfonada mostraram ser bastante promissoras para aplicação em células a combustível com membrana trocadora de prótons (PEMFC). O poli(éter-éter-cetona) sulfonado (SPEEK), com elevado grau de sulfonação (GS), apresenta alta condutividade de prótons, mas sofre perda de funcionalidade e condutividade em temperaturas altas e umidades baixas. O desenvolvimento de membranas híbridas é uma das possibilidades para melhorar o desempenho destes materiais. Neste trabalho foram preparadas membranas híbridas zirconizadas de SPEEK/copolissilsesquioxano fosfonado (CF) por casting, a partir de SPEEK com GS entre 60% e 70% e soluções de cloreto de zirconila (ZrOCl2) 1, 5, ou 10% (m/m). As membranas foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difratometria de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), condutividade de prótons (σ) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise por energia dispersiva (EDS) confirmou a presença de Zr em domínios esféricos dispersos homogeneamente pelas membranas, enquanto análises de DRX mostraram que os produtos da zirconização são amorfos. Ensaios de impedância eletroquímica indicam aumento da condutividade protônica com a adição de CF e 1 ou 5% de ZrOCl2.

    Abstract in English:

    Membranes based on sulfonated poly(aryl ether ketone) are known to be very promising materials for Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC). Sulfonated poly(ether-ether-ketone) (SPEEK), with high sulfonation degrees (SD), present high proton conductivity. However, they lose functionality and conductivity at high temperatures and low humidity. To enhance the performance of these materials, hybrid membranes have gained considerable attention. In this work, zirconized SPEEK/phosphonated copolysilsesquioxane (CF) hybrid membranes were prepared by casting, from SPEEK (60% < SD < 70%) and 1, 5, or 10 wt. (%) zirconyl chloride solutions. The membranes were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffractometry (DRX), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), proton conductivity, and scanning electron microscopy (MEV). Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analyses confirmed the presence of Zr in spherical domains along the membrane, while DRX showed that the precipitated zirconium compounds had an amorphous character. Electrochemical impedance measurements indicated an increased proton conductivity with the addition of CF and ZrOCl2.
  • Caracterização de fibras de bananeira e de coco por ressonância magnética nuclear de alta resolução no estado sólido Seção Técnica

    Albinante, Sandra R.; Pacheco, Elen B. A. V.; Visconte, Leila L. Y.; Tavares, Maria I. B.

    Abstract in Portuguese:

    A análise de ressonância magnética nuclear, RMN, de alta resolução no estado sólido permitiu um estudo detalhado da dinâmica molecular de fibras naturais, entre elas duas obtidas a partir do tronco de bananeira e outra, da fruta do coco. Utilizou-se a técnica de relaxação nuclear para avaliar os domínios relacionados às diferentes mobilidades dos componentes dessas fibras, tais como celulose, hemicelulose e lignina. Também foram realizados testes para a quantificação do teor de lignina por método químico. A partir dos tempos de relaxação e da curva de domínios, foi possível verificar que as fibras com alto teor de lignina possuem tempos maiores de relaxação, pois esse componente da fibra apresenta uma estrutura, mais rígida, de anéis aromáticos.

    Abstract in English:

    High-resolution nuclear magnetic resonance analysis, NMR, in the solid-state permitted a detailed molecular dynamic study of natural fibers, including two obtained from the banana tree stems and from coconut fruits. The nuclear relaxation technique was applied to evaluate the domains associated with different mobilities of the fiber components, such as cellulose, hemicellulose and lignin. Experiments were also done to quantify the lignin content using a chemical method. From the relaxation times and the domain curves, fibers with higher lignin content were found to have higher relaxation times, because they present a more rigid structure with aromatic groups.
  • Effect of hot drawing process on physical and thermal properties of polypropylene fiber containing selective peroxide and comparison with conventional polypropylene fibers

    Kalantari, Bahareh; Mojtahedi, Mohammad R. M.; Shoushtari, Ahmad M.; Haji, Aminoddin

    Abstract in English:

    In this research, the effect of the drawing process on the physical and thermal properties of commercially available polypropylene fiber containing selective peroxide was studied. Attempts have also been made to compare this drawn fiber sample with conventional polypropylene fibers produced from reactor and with controlled rheology grades. The results showed that the drawn PP/Peroxide fiber has higher birefringence, tenacity, and initial modulus compared with that of the drawn polypropylene fiber. Moreover, the fraction of load carrying chains in various drawn polypropylene fibers was evaluated on the basis of simplified models.
  • Biodegradable starch-based films containing saturated fatty acids: thermal, infrared and raman spectroscopic characterization

    Nobrega, Marcelo M.; Olivato, Juliana B.; Müller, Carmen M. O.; Yamashita, Fabio

    Abstract in English:

    Biodegradable films of thermoplastic starch and poly (butylene adipate co-terephthalate) (PBAT) containing fatty acids were characterized thermally and with infrared and Raman spectroscopies. The symmetrical character of the benzene ring in PBAT provided a means to illustrate the difference between these spectroscopic techniques, because a band appeared in the Raman spectrum but not in the infrared. The thermal analysis showed three degradation stages related to fatty acids, starch and PBAT. The incorporation of saturated fatty acids with different molecular mass (caproic, lauric and stearic) did not change the nature of the chemical bonds among the components in the blends of starch, PBAT and glycerol, according to the thermal analysis, infrared and Raman spectroscopies.
  • Caracterização de nanocompósitos de poliuretano/montmorilonita organofílica por RMN de baixo campo Seção Técnica

    Silva, Marcos Anacleto da; Tavares, Maria I. B.; Nascimento, Suelen A. M.; Rodrigues, Elton J. da R.

    Abstract in Portuguese:

    Poliuretanos são materiais poliméricos importantes e versáteis, principalmente devido a algumas de suas propriedades, como alta resistência à abrasão, resistência ao rasgo, excelente absorção de choques mecânicos, boa flexibilidade e elasticidade. No entanto, existem também algumas desvantagens, como a baixa estabilidade térmica e propriedade de barreira. Para superar essas desvantagens, têm sido produzidos nanocompósitos de poliuretano/montmorilonita organofílica. A investigação da estrutura dos nanocompósitos de poliuretano/argila tem sido realizada principalmente por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Neste trabalho, foram estudados filmes de nanocompósitos de PU/argila organofílica obtidos por intercalação por solução. Os nanocompósitos foram caracterizados por DRX e, principalmente, por ressonância magnética nuclear de baixo campo (RMN-BC). As medidas de RMN-BC, com a determinação do tempo de relaxação spin-rede do núcleo de hidrogênio, forneceram informações ímpares e importantes sobre a dinâmica molecular desses nanocompósitos. Para validar esse estudo foram realizadas análises de difração de raios X, que confirmaram os resultados de RMN. A estabilidade térmica dos materiais também foi determinada por análise termogravimétrica em atmosfera de gás inerte, observando-se pequena melhora na estabilidade do nanocompósito quando comparado com o poliuretano.

    Abstract in English:

    Polyurethanes are important and versatile materials, mainly due to some of their properties, such as high resistance to abrasion and tearing, excellent absorption of mechanical shocks and good flexibility and elasticity. However, they have some drawbacks as well, such as low thermal stability and barrier properties. To overcome these disadvantages, various studies have been conducted involving organophilic polyurethane/montmorillonite nanocomposites. The investigation of the structure of polyurethane/clay nanocomposites has mainly been done by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). In this work, PU/clay nanocomposite films obtained by solution intercalation were studied. The nanocomposites were characterized by XRD and low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR). The LF-NMR measurements, with determination of the spin-lattice relaxation time of the hydrogen nucleus, supplied important information about the molecular dynamics of these nanocomposites. The X-ray diffraction measurements validated the results found by NMR. The thermal stability of the material was also determined by thermogravimetric analysis (TGA) under an inert atmosphere. A slight improvement in this stability was observed in the nanocomposite in comparison with polyurethane.
  • Estudo do amido de farinhas comerciais comestíveis Seção Técnica

    Lima, Bianca N. B.; Cabral, Thayná B.; C. Neto, Roberto P.; Tavares, Maria Inês B.; Pierucci, Anna Paola T.

    Abstract in Portuguese:

    O amido em quatro tipos de farinhas comerciais para uso doméstico em preparações culinárias foi caracterizado pelas técnicas de espectroscopia de absorção na região do infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica e ressonância magnética nuclear de baixo campo, por meio da determinação do tempo de relaxação spin-rede do núcleo de hidrogênio (T1H).

    Abstract in English:

    Four commercial flour samples with starch components were studied. They were characterized by Infrared spectroscopy, X-ray diffraction, thermogravimetric analysis and low field NMR (T1H).
  • Influence of Reprocessing in the formation of functional groups during low density polyethylene aging

    Selonke, Maurício M.; Moreira, Tiago F.; Schafranski, Lincon L.; Bassani, Adriane; Carvalho, Benjamim de M.; Pinheiro, Luís A.; Prestes, Rosilene A.; Almeida, Denise M.

    Abstract in English:

    In recent years, the interest in polymer recycling has increased. However, in every reprocessing step the material undergoes shear stress and is affected by temperature and oxygen. The aim of this paper is to investigate the influence of multiple extrusion in the generation of functional groups, namely hydroperoxide, carbonyl, and transvinylene. Low density polyethylene was reprocessed three times in a single screw extruder. In each recycling step hot pressed films were prepared. These films were submitted to a heat treatment in an oven with air circulation and renovation to proceed with aging tests at different times and temperatures. The results obtained showed that all functional groups had their concentration increased with the increase in number of reprocessing, the aging time and temperature of the heat treatment. The factorial design was applied to verify the influence of these parameters. All the parameters had significant effects, since their regression coefficients had the same order of magnitude, with the most influential parameter being the aging temperature, followed by the aging time and number of extrusions. Most of the interactions were influential, indicating that the formation of functional groups depends upon their interaction, and not only on their isolated effects.
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