Assuntos Diversos

Processamento e caracterização de blendas de poliestireno com retardância à chama

2014-01-01T00:00:00Z

Processamento e caracterização de blendas de poliestireno com retardância à chama Furtat, Plínio de Paula Blendas híbridas orgânico-inorgânicas contendo poliestireno (PS) e o precursor inorgânico poli(vinilsilazano) (HTTs), com os retardantes à chama trifenil fosfato (TFF), trifenilfosfano (TFFo) foram obtidos por mistura física direta em uma extrusora mono-rosca. O efeito retardante à chama foi caracterizado utilizando análises de termogravimentria (TGA), a aplicação do teste vertical ASTM D-635 e o teste de inflamabilidade UL94 HB. A interação química dos aditivos na matriz polimérica foi analisada utilizando a espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), e a dispersão do precursor inorgânico e dos retardantes foi estudada pela espectroscopia por dispersão de raios X (EDS). As amostras apresentaram boa processabilidade e a adição do precursor alterou o aspecto do PS. Os resultados revelaram que a adição do precursor cerâmico e dos compostos organofosforados aumentaram a estabilidade térmica e a retardância à chama do PS significativamente, de acordo com a concentração de compostos adicionados nas blendas. O efeito sinérgico entre o retardante de fase gasosa trifenilfosfano e a formação de uma camada cerâmica causada pela adição de HTTs foi observada no produto final. Entretanto, a análise de EDS mostrou uma baixa dispersão do HTTs na matriz polimérica, tornando o material mais frágil quando comparado com o poliestireno puro.
; Abstract : Organic-inorganic hybrid blends containing polystyrene (PS) and the ceramic precursor vinylpolysilazane (HTTs), with the flame retardant additives triphenyl phosphate (TPP) and triphenylphosphine (TPPo) were obtainedby direct melt intercalation in a single screw extruder. The flame retardant effect was characterized using thermogravimetric analysis (TGA), ASTM D-635 vertical flammability test and standard UL 94 HB flammability test.The chemical interaction of the additives in the polymer matrix was analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM), and the dispersion of innorganic precursor and the flame retardants are studied by Energy dispersive Xray spectroscopy (EDS). The samples showed a good processability and the addition of innorganic precursor changed the aspect of the PS. The results revealed that the addition of ceramic precursor and organophosphorus compounds enhanced the thermal stability and flame retardancy of PS significantly according with the amount of compounds in the blends. The synergistic effect of gas phase flame retardant triphenylphosphine and the formation of a ceramic protective layer caused by the addition of HTTs was observed in the final product. However, the EDS analysis showed a low dispersion of the HTTs in the polymer matrix, making the material more fragile, compared with the pure polystyrene. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014.

Biocompósito hidrofóbico utilizando amido modificado e celulose

2014-01-01T00:00:00Z

Biocompósito hidrofóbico utilizando amido modificado e celulose Clarindo, Artur de Souza O amido é um biopolímero abundante na natureza, renovável e que vem encontrando aplicabilidades em diversos segmentos. A modificação química através da enxertia de radicais funcionais vem se mostrando como solução para as limitações de aplicabilidade que o amido natural possui. Neste trabalho a modificação química através da enxertia do Éter Alil Glicídilico (AGE Â Allyl Glycidil Ether) em meio alcalino foi estudada quanto ao efeito hidrofóbico proporcionado quando aplicado na formação de biocompósito juntamente com celulose. Para que se pudesse realizar tal modificação a 50 °C, amido solúvel foi utilizado, o alcalinizante usado foi o NaOH. Para obter um alto Grau de Substituição Molar (GS>2,0), o éter AGE foi utilizado em excesso molar de até três vezes a concentração de monômero formador do amido, o alfa-Dglicopirinose (AGU), com tempo máximo de reação de 12 h. Para a caracterização do produto obtido análises de FT-IR, TGA e RNM-1H foram realizadas, sendo determinada por esta última o grau de substituição, GS.O GS foi obtido através da relação entre as áreas dos picos do íons característicos presentes no éter e no amido. O maior valor de GS obtido foi 2,097, numa escala de 0 a 3. Isso por que há três hidroxilas em cada AGU os quais foram substituídos. A estabilidade térmica também aumentou, visto que nas análises de TGA, o pico de perda de massa foi 67,972% para o amido não modificado, caindo para 42,158%no amido modificado. Dois procedimentos experimentais de aplicação do amido na formação de um biocompósito com celulose foram realizados. No procedimento controle a celulose foi misturada ao amido e prensada com o auxílio de um molde de aço com 10 cm de diâmetro à 110 °C e uma tonelada de pressão numa termoprensa hidráulica, por 20 min. No outro procedimento foi adicionada à celulose o amido modificado e reticulado com dimetracrilato de etileno glicol e peróxido de benzoíla. O primeiro grupo de materiais formados foram submetidos ao teste de Permeabilidade ao Vapor dÂ Água (PVA), de acordo com a normativa ASTM E96 1995. O segundo grupo foi submetido ao Cobb Test, teste de absorção superficial de água líquida, de acordo com a o normativa TAPPI T-441 om-09 de 2009. Houve uma ligeira redução no PVA com a utilização do amido modificado. Isso se deve principalmente à redução da porosidade que o amido proporciona a celulose. A influência na redução da absorção de água superficial do segundo grupo de amostras foi verificada. Materiais produzidos com diferentes quantidades de amido modificado com diferentes GS foram confrontados, porém um comparativo com material de pura celulose não foi possível devido à natureza da metodologia do Cobb Test. Ao confrontar as amostras verificou-se que o efeito principal GS forneceu um valor de -486,565 g/m2 , o outro efeito principal M, relacionado a massa de amido utilizado, foi -445,965 g/m2, porém o efeito de interação GSxM resultou em 2,424. Tendo como critério de significância um valor de 275,565 g/m2. O que pode ser visto que ambos efeitos principais são significantes, porém o efeito de interação não.
; Abstract : Starch is an abundant biopolymer in nature, renewable and has found applicability in various segments. The chemical modification by graftingof functional radicals has proved as a solution to the limitations of applicability that has natural starch. In this work, chemical modification by grafting of allyl glycidil ether AGE in alkaline medium was studied in relation to the hydrophobic effect provided when applied to the formation of biocomposite with cellulose. In order to perform such modification could at 50 °C, soluble starch was used, the alkalizing used was NaOH. To obtain a high molar degree of substitution (DS > 2.0 ), the AGE ether was used in molar excess up to three times the concentration of monomer forming the starch, a-D- glicopirinose (AGU), with a maximum time reaction 12 h. To characterize the product, FT-IR analysis, 1H-NMR and TGA, the latter being determined by the degree of substitution, DS. The DS was obtained from the ratio between the peak areas of the characteristic ions present in the ether and starch. The highest DS value obtained was 2,097, on a scale from 0 to 3. That's why there are three hydroxyl in each AGU which were replaced. The thermal stability also increased, since the TGA analysis, a peak of mass loss was 67.972 % for unmodified starch, falling to 42.158 % in the modified starch. Two experimental procedures for applying the starch in forming a biocomposite carried out with cellulose. In the control procedure starch mixed with cellulose was used and pressed with the aid of a steel mold of 10 cm diameter at 110°C and a pressure of one ton hydraulic term-press for 20 min. In the other procedure was added to cellulose the modified starch crosslinked with ethylene glycol dimetracrylate and benzoyl peroxide. The first group formed materials were submitted to the Water Vapor Permeability (PVA) test in accordance with rules ASTM E96 (1995) rules. The second group was submitted to Cobb Test, superficial liquid water absorption test according to the rules TAPPI T-441 om-09 (2009). A slight reduction in the use of PVA modified starch was observed. This is mainly due to reduction in porosity that starch provides to cellulose. The influence was observed in the reduction of water absorption when applied starch. Materials produced with different amount of modified starch were confronted with different DS, but a comparison with pure cellulose materials was not possible due to the nature of the methodology of Cobb Test. When we compare the samples it was found that the main effect of GS provided a value -486.565 g/m2, the other main purpose M, related to the mass of starch which was -445.965 g/m2, but the effect of DSxM interacting resulted in 2,424. Having as significance criterion a value of 275.565 g/m2. What can be seen that both main effects are significant, but the interaction effect not. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014.

Extração, purificação, identificação e encapsulação de compostos bioativos provenientes do resíduo do processamento da indústria vinícola

2014-01-01T00:00:00Z

Extração, purificação, identificação e encapsulação de compostos bioativos provenientes do resíduo do processamento da indústria vinícola Peruzzo, Lucile Cecília O Brasil com sua economia fortemente baseada no agronegócio contribui para a geração de uma grande quantidade de resíduos agroindustriais resultante das etapas de processamento. Estes resíduos, representam um grave problema, pois aparentemente sem aplicação viável, são descartados diretamente ao meio ambiente. Muitos destes são ricos em compostos bioativos, amplamente reconhecidos pelos benefícios a saúde humana e aplicações tecnológicas, tais como as antocianinas reconhecidas pela atividade antioxidante e sua capacidade de coloração quando adicionada a alimentos e/ou produtos farmacêuticos. Neste trabalho investigou-se dois interesses distintos: o reaproveitamento do resíduo da indústria vinícola (borra do vinho tinto) através de tecnologias que sejam ambientalmente seguras e que garantam a qualidade dos produtos; e a utilização de produtos compostos por ingredientes naturais que ofereçam benefícios à saúde humana. Diante do exposto, o objetivo foi a obtenção de extratos de alto valor agregado obtidos através da otimização da técnica de extração sólido-líquido, de uma metodologia proposta para a purificação que aliou eficácia a baixo custo, da identificação dos compostos biológicos presentes e seu encapsulamento através de emulsões do tipo água/óleo e água/óleo/água que são amplamente utilizadas em uma variedade de aplicações na indústria. A borra do vinho tinto foi primeiramente caracterizada quanto as suas propriedades físico-químicas. A quantidade de compostos fenólicos totais presentes na borra do vinho tinto foi de 87,4 mg EAG.g-1. O valor médio encontrado para reduzir em 50 % a concentração inicial do radical DPPH foi de 2314 g de extrato/g de DPPH a 25 °C e 322,6 g de extrato/g de DPPH a 80 °C. As melhores condições de extração foram: concentração de HCl 1,75 N, extrato hidroalcoólico 70 % e temperatura de 35 °C, obtendo uma quantidade de antocianinas totais de 341,11 mg cyn-3-glu/100 g de amostra. A mistura de antocianinas obtida após a etapa de extração foi isolada através de uma combinação de extração líquido-líquido e cromatografia em coluna. A identificação das antocianidinas presentes no extrato e nas frações purificadas foi realizada por CLAE. A etapa de purificação permitiu obter uma antocianidina com um elevado grau de pureza (76,5 %). A fim de preservar as antocianinas destes extratos, foi utilizado o método de encapsulação por emulsificação/gelificação térmica com proteínas do soro do leite. As melhores condições encontradas foram concentração de proteína de 30 % (m/v), e a fração de volume da fase aquosa:fase oleosa de 15:85 (m:m). A eficiência de encapsulação foi de 73,1 %. A12encapsulação de antocianinas através de um sistema de emulsões múltiplas do tipo água/óleo/água foi testada. As frações volumétricas da fase dispersa e da fase contínua que se mostraram mais estáveis foram: 50:50 para a emulsão primária A/O e, para a emulsão secundária A/O/A, 60:40. Para as emulsões A/O obtidas, a concentração de span que apresentou emulsões primárias estáveis está na faixa de 3 a 5 % (m/m) e o diâmetro de Sauter para as gotículas da emulsão primária está na faixa de 3-8,6 µm. A desestabilização da emulsão múltipla A/O/A, após a adição do encapsulante, foi a principal dificuldade encontrada neste estudo. Os resultados sugerem que o pH baixo na fase aquosa interna pode ter sido uma das causas da instabilidade das emulsões que, com o passar do tempo, leva à desestabilização do sistema.
; Brazil, with its strong economy based on agribusiness contributes to the generation of a large amount of organic residues resulting from the processing steps. These wastes pose a serious problem as seemingly viable application, are discarded directly to the environment. Much of this is rich in bioactive compounds, widely recognized by the benefits to human health and technological applications, such as anthocyanins and antioxidant activity recognized by its coloring ability when added to foods and / or pharmaceuticals. This work investigated whether two distinct interests: the reuse of the residue of the wine industry (red wine lees) through technologies that are environmentally safe and to ensure product quality; and use of products made from natural ingredients that provide benefits to human health. The objective was to obtain extracts with high added value obtained by optimizing the technique of solid-liquid extraction, a proposed methodology for the purification which combined effectiveness at low cost , the identification of organic compounds and their encapsulation using emulsions of oil / water and water / oil / water which are widely used in a variety of applications in industry type. The dregs of red wine were first characterized as their physicochemical properties. The quantity of total phenolic compounds present in the red wine dreg was 87.4 mg EAG.g-1. The antioxidant capacity was determined by the DPPH method. The average value found in order to reduce in 50 % the initial concentration of the DPPH radical was 2314 g of extract/g of DPPH at 25 °C, and 322.6 g of extract/g of DPPH at 80 °C. The best extraction conditions were HCl concentration 1.75 N, hydro alcoholic extract 70 % and temperature 35 °C, obtaining a total quantity of anthocyanins of 341.11 mg cyn-3-glu/100 g of sample. The anthocyanins mixture obtained after the extraction phase was isolated through a combination of extract liquid-liquid and open column chromatography. The identification of anthocyanidins present in the extract and in the purified fractions was performed by HPLC. The purification phase permitted to obtain an anthocyanidin with a high purity level (76.5 %). In order to preserve the anthocyanins of these extracts it was used the encapsulation method through emulsification/thermic gelation with proteins from the milk whey. The best conditions found were protein concentration of 30 % (m/v) and the mass fraction in the aqueous phase:oily phase 15:85 (m:m). The encapsulation efficiency was 73.1 %. The encapsulation of anthocyanins through a system of multiple emulsions W/O/W was tested. The volumetric fractions of the disperse phase and of the continuous phase14that showed to be more stable were 50:50 for the primary emulsion W/O and 60:40 for the secondary emulsion W/O/W. For the W/O emulsions obtained the span concentration that showed stable primary emulsions is in between 3-8.6 µm. The multiple emulsion destabilization W/O/W after the encapsulant addition was the main difficulty found in this study. The results suggest that the low pH in the intern aqueous phase can have been one of the emulsions instability causes that, in the course of time, would lead to the destabilization of the system. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014

Modificação superficial de argila caulinítica: oclusão de agentes tensoativos

2013-01-01T00:00:00Z

Modificação superficial de argila caulinítica: oclusão de agentes tensoativos Girardi, Franciélle As argilas são compostas, no geral, de silicatos hidratados de alumínio ou argilominerais que comumente atingem certa plasticidade quando umedecidas. O que diferencia uma argila de outra é o tipo de estrutura e as substituições que podem ocorrer dentro desta estrutura do alumínio, por magnésio ou ferro, e do silício, por alumínio ou ferro, principalmente. A argila caulinítica possui partículas de caulinita formadas normalmente por placas hexagonais. A maioria das partículas grandes tende a formar empilhamentos de partículas menores. Além disso, as argilas cauliníticas possuem baixa capacidade de troca catiônica e menor plasticidade comparativa entre às argilas, devido à forte ligação entre as camadas de clivagem. A modificação estrutural das argilas cauliníticas, pela intercalação de agentes tensoativos, visa estudar/entender a capacidade de dispersão em pastas/soluções aquosas. Os agentes tensoativos são substâncias orgânicas que ficam intercaladas nas lamelas da argila, que aumentam o espaçamento basal entre elas. Essas substâncias químicas tensoativas foram incorporadas na argila de duas formas, a primeira foi misturar o tensoativo à argila e, em seguida, acrescentá-la à pasta, na segunda forma, o tensoativo modificou a argila por um processo de adsorção. Embora o espaçamento das lamelas da argila seja limitado, foi possível a intercalação de partículas serem formadas entre as lamelas com o tratamento dos tensoativos. Os agentes tensoativos conferiram um aumento do espaçamento basal das argilas, o que foi confirmado nos testes de difração de raios-X, espectroscopia de absorção na região do infravermelho e microscopia eletrônica de varredura, mostrando que a capacidade da argila de intercalar substâncias orgânicas depende da composição química de sua superfície. Além do mais, a intercalação de agentes tensoativos na argila diminuiu a cristalinidade da caulinita, relacionada a um menor espaço para as vibrações e estiramentos de seus grupos de átomos e ligações. Desta maneira foi possível relacionar que as moléculas dos tensoativos interagem com estas hidroxilas
; The clays are generally composed of hydrated aluminum silicates or clay minerals that commonly affect certain plasticity when moist. What differentiates a clay is another type of structure and substitutions that may occur inside the structure of aluminum magnesium or iron and silicon to aluminum or iron mainly. The kaolinite has particles usually formed by hexagonal plates. The majority of large particles tend to form stacks of smaller particles. Furthermore, kaolinitic clays have low cation exchange capacity and lower plasticity clays between due to the strong link between the layers of cleavage. Structural modification of kaolinitic clays by intercalation of surfactants aims to study/understand the dispersal capacity in folders/aqueous solutions. The surfactants are intercalated organic substances in the clay lamellae, increasing the basal spacing between them. These chemicals have been incorporated in the clay surfactant in two ways. The first way was to mix the surfactant to the clay and then add the pasta. The second surfactant forms the clay modified by an adsorption process. Although the spacing of the lamellar clay is limited, it was possible to merge particles are formed between the lamellae of the surfactant treatment. The surfactants conferred an increased basal spacing of the clays, making methods on the practical and attractive environment. Analyses of X-ray diffraction, absorption spectroscopy in the infrared and scanning electron microscopy showed that the capacity of the clay interlayer organic substances depends on the chemical composition of its surface. Furthermore, interleaving surfactants in clay decreased the crystallinity of kaolinite, related to the shortest and stretching vibrations of its atoms and groups of links, to relate this way it was possible that molecules of these surfactants interact with hydroxyl groups. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013.