Fluids prepared with water, polyacrylamide (PAM) and carbon nanotubes (CNT) were studied viscosity and light scattering measurements. A previous characterization of PAM and CNT materials was also carried out. The carbon nanotube has a multi-walled structure, functionalized with 5% mass of acidic groups (MWCNT-COOH). Moreover, the CNT sample presents high purity (>95%), and diameter ranging from 5 to 10 nm. The polyacrylamides were characterized by NMR, CHN, TG, DSC, DLS1 and viscosity. Two fluid systems were investigated, one of them using commercial and the other one synthesized PAM. The difference between these two systems is the PAM characteristics. A commercial PAM, which is a copolymer of polyacrylamide containing 1 % acrylic acid (CPAM) and wM= 3.84 x 106 g.mol-1, was used at the concentration of 3 g.L-1 to produce the first set of fluids. The synthetic polyacrylamide (SPAM), Mw = 2.97 x 104 g.mol-1, was used to prepare dispersions in a concentration of 50 g.L-1. In both systems, the concentration of carbon nanotubes ranging from 0 to 1 % m/m (CNT/PAM). A decrease in the viscosity and an increase in the diffusion coefficient were observed for both fluids, as a function of CNT concentration . This can be explained by the reduction of the sizes of the polymeric coil (decrease in gyration radius) with increasing concentration of CNT. The results obtained from viscosity and light scattering showed a change of behavior at 0.2 m/m % of CNT for both systems, with different PAM. An abrupt decrease of viscosity and increase in diffusion coefficient was observed around this concentration. This may be consequence of the carbon nanotubes connecting polymeric coils, leading to group behavior in the diluted polymer concentration regime

Nesse trabalho foi realizado um estudo de fluidos preparados com água, poliacrilamida (PAM) e nanotubos de carbono (NTC) através de medidas de viscosidade e espalhamento de luz. Um estudo prévio de caracterização de ambos os materiais também foi realizado. O nanotubo de carbono utilizado possui paredes múltiplas e é funcionalizado com grupos ácidos (MWCNT-COOH). O NTC foi caracterizado quanto às suas propriedades térmicas e morfológicas, e apresentou uma alta pureza, um diâmetro que varia de 5 a 10 nm e aproximadamente 5% de funcionalização. As poliacrilamidas foram caracterizadas através de RMN, CHN, TG, DSC, espalhamento de luz e viscosidade. Dois sistemas fluidos foram investigados, um comercial e outro sintetizado. A diferença entre esses dois sistemas está na PAM utilizada. No preparo do sistema comercial contendo uma concentração fixa de 3 g.L-1 de PAM, utilizou-se uma PAM comercial que é um copolímero de poliacrilamida e 1% de ácido acrílico (CPAM) de massa molecular 3,84 x 106 g.mol-1. Já no sistema sintetizado,tr a concentração estudada foi de 50 g.L-1 da poliacrilamida sintetizada (SPAM) de massa molecular 2,97 x 104 g.mol-1. Ambos os sistemas foram preparados com quantidades de nanotubos variando de 0 a 1% m/m (NTC/PAM). Para ambos os sistemas observou-se uma diminuição da…

Oligômeros de N-isopropilacrilamida contendo um grupo carboxila reativo na porção terminal da cadeia foram sintetizados 70°C/5h, em DMF como solvente, pela técnica de polimerização radicalar controlada. Utilizou-se o 2,2-azobisisobutironitrila como iniciador químico e o ácido 3-mercaptopropiônico como agente de transferência de cadeia e também de funcionalização do oligômero. As concentrações dos reagentes foram mantidas constantes, com exceção do agente de transferência de cadeia. Logo, definiram-se cinco valores para a razão entre a concentração molar do ácido 3-mercaptopropiônico e do monômero: 0,025 0,05 0,0625 0,075 0,1. Os oligômeros foram caracterizados quanto à massa molar, grau de polimerização, rendimento reacional, estudo cinético da homopolimerização e, com o intuito de verificar a presença da funcionalidade na molécula do oligômero, realizaram-se análises de espectroscopia no infravermelho. A partir da análise estatística dos dados por regressão linear simples, observou-se que os valores de massa molar numérica média e o grau de polimerização decresceram linearmente com o aumento da razão molar MPA/NIPAAm. Quanto ao percentual de rendimento reacional, foi possível concluir que os resultados encontrados foram fracamente influenciados pela variável explicativa. Já quanto ao estudo cinético da reação, não houve correlação. Nos espectros obtidos nas análises de FTIR observou-se as bandas características do oligômero formado, evidenciando o êxito do processo de polimerização.

N-isopropylacrylamide oligomers with a single reactive functional carboxyl end-group in their chain were synthesized at 70°C/5h, by using DMF as a solvent, by controlled radical polymerization technique. The 2,2-azobisisobutyronitrile was used as chemical initiator and the acid 3-mercaptopropionic as chain transfer and functionalization agent of the oligomer as well. The reagents concentrations were kept constant, with the exception of the chain transfer agent. Afterwards, five values for the ratio between the molar concentration of the acid 3-mercaptopropionic and the monomer were defined: 0,025 0,05 0,0625 0,075 0,1. The polymer was characterized by its molar mass, degree of polymerization, reaction yield and kinetic study of the homopolymerization and, with the purpose of verifying the presence of the functionality onto molecular oligomer, infrared spectrometer analyses were done. From the statistical analysis of the data by simple linear regression, it was observed that the values of the numerical average molar mass and the degree of polymerization had decreased linearly with the increase of the MPA/NIPAAm molar ratio. Concerning the percentage of reactional yield, it was possible to conclude that the obtained results were weakly influenced by the explanatory variable. Concerning the kinetic study of the reaction, there was no observed correlation. In the spectra obtained by FTIR analysis the characteristic bands of the oligomer formed were identified, highlighting the success of the polymerization process.

Waterborne polyurethane (PUDs) with potential for application as biomaterial were synthesized. Polypropyleneglycol (PPG) and/or polycaprolactonediol (PCL) were used as soft segment. The hard segment was formed by extending isophorone diisocyanate (IPDI) with hydrazine (HZ) producing poly (urethaneurea) s. PUDs were reinforced with Na+-montmorillonite (Na+-MMT) and sodium bentonite to give nanocomposites (CPUDs). Here, water was used as swelling agent to make the basal space of silicate layers widen without any chemical treatment. PCL is a biodegradable aliphatic polyester, but the degradation rate of PPG/PCL based polyurethane was very slow. Poly(ethylene glycol) (PEG) enhanced hydrophilicity and caused an increase in water permeability as showed by hydrolytic tests. According to XRD curves, although the clay structure was present in some extent, as showed by the presence of peaks, the obtained nanocomposites achieved some degree of intercalation. Small angle X-ray scattering (SAXS) results showed that the incorporation of inorganic species into PUDs yielded nanocomposites with nanocomponents intercalated to larger distances (25nm) characteristic of exfoliated nocomposites. To investigate the degree of hydrogen bonding and microphases mixing of the polyurethanes and nanocomposites, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) experiments were performed. The carbonyl absorption was split into two bands, and the relative absorbances of the two carbonyl bands, served as an index of the degree to which this group participates in hydrogen bonding. Structural parameters, obtained from mathematical manipulation of SAXS data showed that polyurethane based in polyester in its soft segment has longer inter-domain repeat distance (L) than that one based in polyether. Surprisingly, the degradation temperatures, examined by thermogravimetric analysis (TG), of PUDs, were almost the same of the nanocomposites (CPUDs). Differential scanning calorimetry (DSC) measurements showed that glass transition temperature (Tg) of CPUD can be lower or higher than that of the PUD. Mechanical tests performed in PUDs exhibited values of tensile strength and elongation at break up to 50Mpa and 1400% respectively. CPUD with 1% of MMT content demonstrated the best mechanical properties among the nanocomposites. Preliminary in vitro experiment has shown that polycaprolactone based polyurethane is biocompatible with osteoblasts and these cells could adhere and proliferate on the material. Such biodegradable materials can find potential application as uniquely attractive biomedical polyurethanes.

Foram sintetizados poliuretanos (PU) a partir de dispersoes aquosas (PUDfs) com potencial para serem aplicados na area de biomateriais. Nestes elastomeros foram utilizados poli(propileno glicol) (PPG) e/ou poli(Ã-caprolactona) (PCL) como segmento macio. O segmento rigido foi baseado nos reagentes isoforona diisocianato (IPDI) e a diamina hidrazina (HZ), produzindo poli(uretano-ureia)fs. Os PUDfs foram modificados com Na+-montmorilonita (Na+-MMT) e…

O objetivo deste trabalho foi o estudo da lixiviação sulfúrica de concentrado ustulado de zinco, proveniente da Votorantim Metais Zinco, que envolveu três grandes etapas: uma caracterização completa da matéria-prima antes e após a ustulação, determinação da cinética de lixiviação do concentrado ustulado em meio sulfúrico e o uso do balanço populacional em conjunto com a determinação de tempos de residência como ferramentas de análise do comportamento da extração de zinco em reatores reais. Na etapa de caracterização, a análise de MEV/EDS, em conjunto com a técnica de difração de raios-X, permitiram identificar a presença significativa de esfalerita (ZnS) remanescente e a presença da ferrita de zinco (ZnFe2O4) nas amostras de concentrado ustulado, indicando possíveis problemas relativos ao processo de ustulação. As análises das micrografias das seções polidas do concentrado ustulado corroboram o mecanismo de oxidação da esfalerita contendo ferro (Zn,Fe)S proposto pelos pesquisadores Graydon e Kirk (1988), que é constituído por uma etapa de difusão do ferro para a superfície das partículas, por uma etapa de oxidação simultânea dos sulfetos de zinco e de ferro e por uma etapa de separação das fases ZnO e ZnFe2O4. Os resultados do estudo cinético revelaram que, mesmo em condições muito brandas de lixiviação (Cácido = 4 g.L-1 e T = 30ºC), a conversão das partículas de concentrado ustulado atinge seu valor máximo nos primeiros cinco minutos de reação, indicando elevada taxa de extração de zinco. A modelagem cinética dos dados das curvas de conversão em função do tempo, utilizando os modelos do Núcleo em Diminuição e de Conversão Progressiva, mostra que, matematicamente, tanto a difusão na camada de cinzas quanto a reação química são etapas que descrevem esses ensaios de lixiviação. Porém, a análise física do processo aponta que a etapa de reação química é a mais adequada para descrever a lixiviação em questão, uma vez que não há a formação de camada de produtos inertes devido à redução do tamanho das partículas em função do tempo (Modelo do Núcleo em Diminuição). Os parâmetros termodinâmicos e cinéticos que representam a lixiviação do concentrado ustulado em meio sulfúrico possuem valores estimados da ordem de: 13,45 kJ.mol-1 para a energia de ativação, 11,07 kJ.mol-1 e -256,20 J.mol-1.K-1 para a entalpia e entropia aparentes, respectivamente, e 3,00 x 10-2 cm.s-1 para a velocidade da reação química. O concentrado ustulado, analisado pela ótica de sistemas multiparticulados, é descrito pelo modelo de distribuição granulométrica RRB (Rosin-Rammler-Bennet). Os resultados dessa descrição em conjunto com o equacionamento do balanço populacional e a determinação de tempos de residência mostram que o tempo adimensional para se atingir a conversão máxima das partículas é igual a 6 e que, baseado nesse tempo, são necessários três reatores contínuos de mistura (CSTR) para se atingir o mesmo nível de conversão de um reator de fluxo pistonado.

The objective of this work was the study of the sulphuric leaching of roasted zinc…

No presente trabalho, foi feito um estudo da formulação de resinas poliméricas impermeabilizantes, a base de resina acrílica, envolvendo a avaliação do efeito de dois componentes, um solvente (etildiglicol EDG) e um plastificante (tributoxietilfosfato TBEP) em três propriedades importantes de películas utilizadas como revestimento para pisos: brilho, dureza e qualidade do filme. O planejamento estatístico de experimentos foi utilizado como ferramenta, com o auxílio do software MINITAB. O planejamento foi conduzido em quatro etapas, incluindo o planejamento fatorial com matriz 2k, sendo k = 2, e experimentos preliminares, o método da superfície de resposta, o método da ascendente de maior inclinação e a análise conjugada. As variáveis estudadas (EDG e TBEP) tiveram, inicialmente, seus níveis fixados em valores máximos e mínimos, a partir da análise das formulações comercialmente disponíveis para o tipo de revestimento estudado. Para o EDG, foi fixado o mínimo em 0,5%p/p e o máximo em 7,2%p/p. Para o TBEP, foi fixado o mínimo em 1,5%p/p e o máximo em 7,2%p/p. Os resultados obtidos permitiram qualificar e quantificar o efeito dos parâmetros estudados nas variáveis-resposta selecionadas. O modelo proposto para a variável-resposta brilho foi validado, com resultados experimentais muito próximos dos teóricos, previstos pelo modelo. Enquanto o plastificante TBEP tem um efeito significativo na dureza das resinas preparadas, o solvente EDG, bem como a interação solvente/plastificante, têm influência significativa no brilho das resinas. Observouse a influência de todos os parâmetros estudados nessa qualidade do filme. Determinou-se a composição ótima para as resinas, para as formulações estudadas, no que concerne às variáveis brilho, dureza e qualidade do filme, sendo esta composição igual a 1,5%p/p de TBEP e 7,6%p/p de EDG. O filme obtido nessa composição foi transparente, flexível, homogêneo, sem formação de olho de peixe (pontos de variação de tensão superficial) ou de pontos de poeira.

In this work, the formulation of polymeric resins coatings, based on acrylic resins was studied. The study involved the evaluation of the effect of two components, a solvent (ethyldiglicol EDG) and a plasticizer (tributoxyethylphosphate TBEP) on three important properties of films used as floor coatings: brightness, stiffness and film quality. Statistical design of experiments was used as a tool for the proposed study, with the aid of the software MINITAB. The statistical planning was conducted in four steps, including the factorial planning with a 2k matrix, being k = 2, with preliminary experiments, the response surface design, the steepest ascent method and the conjugated analysis. The studied variables (EDG and TBEP) had, initially, their values fixed in maximum and minimum values, based on the analysis of the commercial formulations available for the type of coating studied. For EDG, the minimum was fixed at 0.5%w/w and the maximum at 7.2%w/w. For TBEP, the minimum was fixed at 1.5%w/w and the maximum at 7.2%w/w. The obtained results…