Síntese enzimática de ésteres de açúcar: surfactantes e polímeros como novos materiais ambientalmente seguros

Sugar esters are substances which possess surfactant, antifungical and bactericidal actions and can be obtained through two renewable sources of raw materials: sugars and vegetable oils. Their excellent biodegradability, allied to lhe fact that they are non toxic, insipid, inodorous, biocompatible, no-ionic, digestible and because they can resist to adverse conditions of temperature, pH and salinity, explain lhe crescent use of these substances in several sections of lhe industry. The objective of this thesis was to synthesize and characterize surfactants and polymers containing sugar branched in their structures, through enzymatic transesterification of vinyl esters and sugars, using alkaline protease from Bacillus subtilis as catalyst, in organic medium (DMF).Three types of sugars were used: L-arabinose, D-glucose and sucrose and two types of vinyl esters: vinyl laurate and vinyl adipate. Aiming to reach high conversions from substrates to products for a possible future large scale industrial production, a serie of variables was optimized, through Design of Experiments (DOE), using Response Surface Methodology (RSM).The investigated variables were: (1) enzyme concentration; (2) molar reason of substrates; (3) water/solvent rale; (4) temperature and (5) time. We obtained six distinct sugar esters: 5-0-lauroyl L-arabinose, 6-0-lauroyl D-glucose, 1'-O-lauroyl sucrose, 5-0-vinyladipoyl L-arabinose, 6-0-vinyladipoyl D-glucose and 1 '-O-vinyladipoyl sucrose, being lhe last three polymerizable. The progress of lhe reaction was monitored by HPLC analysis, through lhe decrease of sugar concentration in comparison to lhe blank. Qualitative analysis by TLC confirmed lhe formation of lhe products. In lhe purification step, two methodologies were adopted: (1) chromatographic column and (2) extraction with hot acetone. The acylation position and lhe chemical structure were determined by 13C-RMN. The polymerization of lhe three vinyl sugar esters was possible, through chemical catalysis, using H2O2 and K2S2O8 as initiators, at 60°C, for 24 hours. IR spectra of lhe monomers and respective polymers were compared revealing lhe disappearance of lhe vinyl group in lhe polymer spectra. The molar weights of lhe polymers were determined by GPC and presented lhe following results: poly (5-0-vinyladipoyl L-arabinose): Mw = 7.2 X 104; PD = 2.48; poly (6-0-vinyladipoyl D-glucose): Mw = 2.7 X 103; PD = 1.75 and poly (1'-O-vinyladipoyl sucrose): Mw = 4.2 X 104; PD = 6.57. The six sugar esters were submitted to superficial tension tests for determination of the critical micelle concentrations (CMC), which varied from 122 to 167 ppm. Finally, a study of applicability of these sugar esters, as lubricants for completion fluids of petroleum wells was' accomplished through comparative analysis of lhe efficiency of these sugar esters, in relation to three commercial lubricants. The products synthesized in this thesis presented equivalent or superior action to lhe tested commercial products

Caracterização reológica de pastas de cimento portland de alta resistência contendo diferentes tipos de polímeros superabsorventes pela técnica de reometria rotacional

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.

Influência de polímeros superabsorventes na retracção de argamassas

Hoje em dia, o desenvolvimento dos superplastificantes permite a produção de betões com menor razão água/cimento. Ao usar razões água/cimento mais baixas, os materiais científicos apresentam maior tendência para fissurar devido à retracção autogénea. Este trabalho apresenta um estudo sobre a utilização de polímeros superabsorventes (SAP) no controlo da retracção. O uso de SAPs em materiais comentícios atenua a retracção autogénea pois estes produtos permitem o fornecimento interno de água. Estes produtos podem também afectar outras propriedades, afectando as características mecânicas e a trabalhabilidade. Para análise do efeito dos SAP foram estudadas argamassas com várias concentrações deste produto, tendo como referência argamassas semelhantes sem SAP, determinando-se as retracções autogénea e total, a resistência à compressão e o módulo de elasticidade. Além de SAP, foi também utilizado um agregado leve, um outro tipo de introdutor de água, para comparação com os polímeros em estudo. /ABSTRACT: This work presents a study on the use of superabsorbent polymers (SAP) in the control of shrinkage. The use of SAPs in cementitious materials reduces the autogenous shrinkage because these products enable the internal supply of water. These materials can also affect other properties such as mechanical properties and workability. To analyze the effect of SAP, mortars containing various concentrations of this product were studied, in comparison with reference mortars without SAP. The tests performed were autogenous and total shrinkage, compressive strength and modulus of elasticity. Besides SAP, it was also used a lightweight aggregate, another type of internal supply of water, for comparison with the polymers under study.

Durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento modificado por polímero

The durability of the cellulose-cement composites is a decisive factor to introduce such material in the market. Polymers have been used in concrete and mortar production to increase its durability. The goal of this work was the physical and mechanical characterization of cellulose-cement composites modified by a polymer and the subsequent durability evaluation. The work also evaluated the dispersion of acrylic polymer in composites made of Pinus caribaea residues. The physical properties observed were water absorption by immersion and bulk density. Rupture modulus and toughness were determined by flexural test. The specimens were obtained from pads, produced by pressing and wet curing. Samples were subjected to accelerated aging tests by repeated wetting and drying cycles and hot-water bath and natural aging. The scanning electron microscopy (SEM) allowed verifying the fiber and composite characteristics along the time. For the composite range analyzed, it was observed the polymer improved the mechanical properties of composites besides a significant decreasing in water absorption. The use of polymer improved the performance of vegetable fiber-cement composites when compared to the conventional mortar, due to water absorption decreasing.

Alteração dimensional linear de resinas para bases de próteses polimerizadas com microondas

This study examined the influence of three polymerization cycles (1: heat cure - long cycle; 2: heat cure - short cycle; and 3: microwave activation) on the linear dimensions of three denture base resins, immediately after deflasking, and 30 days after storage in distilled water at 37± 2ºC. The acrylic resins used were: Clássico, Lucitone 550 and Acron MC. The first two resins were submitted to all three polymerization cycles, and the Acron MC resin was cured by microwave activation only. The samples had three marks, and dimensions of 65 mm in length, 10 mm in width and 3 mm in thickness. Twenty-one test specimens were fabricated for each combination of resin and cure cycle, and they were submitted to three linear dimensional evaluations for two positions (A and B). The changes were evaluated using a microscope. The results indicated that all acrylic resins, regardless of the cure cycle, showed increased linear dimension after 30 days of storage in water. The composition of the acrylic resin affected the results more than the cure cycles, and the conventional acrylic resin (Lucitone 550 and Clássico) cured by microwave activation presented similar results when compared with the resin specific for microwave activation.

Resíduos de sisal como reforço em compósitos de polipropileno virgem e reciclado

Foram estudadas as propriedades térmicas e mecânicas de compósitos de polipropileno, virgem e reciclado, reforçados com 30% em massa de fibras residuais de sisal, assim como o perfil de processamento e a morfologia da matriz polimérica. Para tanto, foram determinadas a resistência à tração, o módulo de Young, alongamento na ruptura, e energia de impacto. As amostras também foram caracterizadas por MEV, DMTA e TG. Para ambos os compósitos de polipropileno, virgem e reciclado, com a adição das fibras, o alongamento na ruptura mostrou uma queda significativa, enquanto que a resistência à tração não sofreu grandes variações. Houve um aumento significativo nos valores de tração na ruptura e de energia de impacto com a adição das fibras de sisal na matriz de polipropileno. As análises térmicas mostraram ligações secundárias, como as ligações polares, entre as fibras e a matriz, concordando com o comportamento mecânico dos compósitos. Constatou-se que a temperatura de transição vítrea não variou após a adição da fibra.

Thermal decomposition of mercerized linter cellulose and its acetates obtained from a homogeneous reaction

Cellulose acetates with different degrees of substitution (DS, from 0.6 to 1.9) were prepared from previously mercerized linter cellulose, in a homogeneous medium, using N,N-dimethylacetamide/lithium chloride as a solvent system. The influence of different degrees of substitution on the properties of cellulose acetates was investigated using thermogravimetric analyses (TGA). Quantitative methods were applied to the thermogravimetric curves in order to determine the apparent activation energy (Ea) related to the thermal decomposition of untreated and mercerized celluloses and cellulose acetates. Ea values were calculated using Broido's method and considering dynamic conditions. Ea values of 158 and 187 kJ mol-1 were obtained for untreated and mercerized cellulose, respectively. A previous study showed that C6OH is the most reactive site for acetylation, probably due to the steric hindrance of C2 and C3. The C6OH takes part in the first step of cellulose decomposition, leading to the formation of levoglucosan and, when it is changed to C6OCOCH3, the results indicate that the mechanism of thermal decomposition changes to one with a lower Ea. A linear correlation between Ea and the DS of the acetates prepared in the present work was identified.

Biocompósitos de matriz glioxal-fenol reforçada com celulose microcristalina

Glioxal pode ser obtido a partir de biomassa (como da oxidação de lipídeos) e não é tóxico ou volátil, tendo sido por isso utilizado no presente trabalho como substituto de formaldeído na preparação de resina fenólica do tipo novolaca, sendo usado como catalisador o ácido oxálico, que também pode ser obtido de fontes renováveis. A resina glioxal-fenol foi utilizada na preparação de compósitos reforçados com celulose microcristalina (CM, 30, 50 e 70% em massa), uma celulose com elevada área superficial. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) das superfícies fraturadas demonstraram que os compósitos apresentaram boa interface reforço/matriz, consequência da elevada área superficial da CM e presença de grupos polares (hidroxilas) tanto na matriz como na celulose, o que permitiu a formação de ligações hidrogênio, favorecendo a compatibilidade entre ambas. A análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) demonstrou que todos os compósitos apresentaram elevado módulo de armazenamento à temperatura ambiente. Além disso, o compósito reforçado com 30% de CM apresentou baixa absorção de água, comparável à do termorrígido fenólico, que é utilizado em escala industrial. Os resultados demonstraram que compósitos com boas propriedades podem ser preparados usando elevada proporção de materiais obtidos de biomassa.

The effect of using mixed initiator systems on the efficiency of photopolymerization of dental resins

A study was performed in order to determine the efficiency of the simultaneous use of the photoinitiators phenylpropanedione (PPD) and camphorquinone (CQ) in the polymerization of acrylic polymers and evaluate possible mechanisms leading to synergism or antagonism. It was found that efficiencies of both initiators taken individually are higher than that of their mixture, indicating that when both dyes are used simultaneously there will be an energy transfer from the more efficient initiator (CQ) to the less efficient one (PPD). Also, there was no proof of any reaction between the amine present in the CQ formulation and the PPD excited state.

Screening process for activity determination of conductive oxide electrodes for organic oxidation

A modified method for the calculation of the normalized faradaic charge (q fN) is proposed. The method involves the simulation of an oxidation process, by cyclic voltammetry, by employing potentials in the oxygen evolution reaction region. The method is applicable to organic species whose oxidation is not manifested by a defined oxidation peak at conductive oxide electrodes. The variation of q fN for electrodes of nominal composition Ti/RuX Sn1-X O2 (x = 0.3, 0.2 and 0.1), Ti/Ir0.3Ti0.7O2 and Ti/Ru0.3Ti0.7O2 in the presence of various concentrations of formaldehyde was analyzed. It was observed that electrodes containing SnO2 are the most active for formaldehyde oxidation. Subsequently, in order to test the validity of the proposed model, galvanostatic electrolyses (40 mA cm-2) of two different formaldehyde concentrations (0.10 and 0.01 mol dm-3) were performed. The results are in agreement with the proposed model and indicate that this new method can be used to determine the relative activity of conductive oxide electrodes. In agreement with previous studies, it can be concluded that not only the nature of the electrode material, but also the organic species in solution and its concentration are important factors to be considered in the oxidation of organic compounds.

Agregação de cadeias de acetatos de celulose em LiCl/DMAc: avaliação via viscosimetria

Celulose de linter foi acetilada, visando obter acetatos de celulose com diferentes Graus de Substituição (GS) em meio homogêneo, usando cloreto de lítio/N,N-dimetilacetamida (LiCl/DMAc) como sistema de solvente, e anidrido acético como reagente acetilante. A agregação entre cadeias de celulose ou acetatos de celulose (GS 0,8, 1,5 e 2,0) em solução foi avaliada através de medidas viscosimétricas. Os resultados mostraram que a formação de agregados no sistema de solvente utilizado (LiCl/DMAc) é diferente para celulose e acetatos, e dependente da temperatura e do GS, no caso dos acetatos. Este trabalho corresponde à primeira etapa de um estudo em que se pretende preparar filmes de acetatos, assim como de acetatos reforçados com celulose, diretamente a partir de soluções destes em LiCl/DMAc. Os resultados apresentados permitem uma escolha melhor embasada do intervalo de concentração mais adequado para preparação de filmes, a partir de soluções de acetatos e celulose nesse sistema de solvente.

Determinação da energia de ativação em hidrogéis poliméricos a partir de dados termogravimétricos

Curvas termogravimétricas com diferentes razões de aquecimento foram utilizadas para a determinação de parâmetros cinéticos seguindo o método de Flynn-Wall. Para isso, foi utilizado um hidrogel preparado a partir da mistura de dois polissacarídeos, quitosana/xantana (QX) e outro, contendo além destes, colágeno (QXC). Os resultados mostraram que o valor de energia de ativação para o hidrogel QX foi de 3,44 kJ.mol-1, enquanto que para o QXC foi de 14,84 kJ.mol-1, sugerindo que a água presente no hidrogel contendo colágeno está mais fortemente ligada aos biopolímeros. Isto pode ter ocorrido devido à presença de grupos carboxílicos na estrutura colagênica.

Porcine skin as a source of biodegradable matrices: alkaline treatment and glutaraldehyde crosslinking

In this work, the modifications promoted by alkaline hydrolysis and glutaraldehyde (GA) crosslinking on type I collagen found in porcine skin have been studied. Collagen matrices were obtained from the alkaline hydrolysis of porcine skin, with subsequent GA crosslinking in different concentrations and reaction times. The elastin content determination showed that independent of the treatment, elastin was present in the matrices. Results obtained from in vitro trypsin degradation indicated that with the increase of GA concentration and reaction time, the degradation rate decreased. From thermogravimetry and differential scanning calorimetry analysis it can be observed that the collagen in the matrices becomes more resistant to thermal degradation as a consequence of the increasing crosslink degree. Scanning electron microscopy analysis indicated that after the GA crosslinking, collagen fibers become more organized and well-defined. Therefore, the preparations of porcine skin matrices with different degradation rates, which can be used in soft tissue reconstruction, are viable.

Aplicação de indentação instrumentada na caracterização mecânica de poliuretana derivada de óleo de mamona

Neste trabalho são investigadas as propriedades mecânicas de poliuretana derivada do óleo de mamona, utilizando a técnica de indentação instrumentada com penetradores de geometrias piramidal e esférica. Foi analisada a influência da forma do penetrador utilizado nos ensaios de indentação instrumentada para se obter valores das propriedades mecânicas de polímero derivado de óleo de mamona. Os penetradores utilizados são de pontas piramidais dos tipos Berkovich e canto de cubo e esférico de raio igual a 150 μm em um Nanoindenter XP TM com cargas aplicadas entre 1 e 200 mN. As penetrações variam de acordo com o formato do penetrador, sendo maiores para pontas agudas. A dureza e o módulo de elasticidade foram determinados, utilizando o método de Oliver e Pharr. Verificou-se que os valores medidos para a dureza são maiores para penetradores mais agudos. Os valores obtidos com a ponta piramidal Berkovich foram de 0,14 GPa para pequenas penetrações e 0,12 GPa para maiores penetrações. Já os valores obtidos com ponta canto de cubo foram 25 a 30% maiores. Isso está relacionado com os volumes das regiões que apresentam deformações plásticas elevadas, no caso de penetradores agudos comparados com os volumes das regiões que sofrem deformações viscoelásticas. A viscosidade aparente determinada, utilizando penetrador esférico em testes de força aplicada constante, é igual a (22 ± 2) × 10(12) Pa.s.