An investigation of the influence of process and formulation variables on mechanical properties of high shear granules using design of experiment

Being able to predict the properties of granules from the knowledge of the process and formulation variables is what most industries are striving for. This research uses experimental design to investigate the effect of process variables and formulation variables on mechanical properties of pharmaceutical granules manufactured from a classical blend of lactose and starch using hydroxypropyl cellulose (HPC) as the binder. The process parameters investigated were granulation time and impeller speed whilst the formulation variables were starch-to-lactose ratio and HPC concentration. The granule properties investigated include granule packing coefficient and granule strength. The effect of some components of the formulation on mechanical properties would also depend on the process variables used in granulation process. This implies that by subjecting the same formulation to different process conditions results in products with different properties. © 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Survey of arsenic and its speciation in rice products such as breakfast cereals, rice crackers and Japanese rice condiments

Rice has been demonstrated to be one of the major contributors to arsenic (As) in human diets in addition to drinking water, but little is known about rice products as an additional source of As exposure. Rice products were analyzed for total As and a subset of samples were measured for arsenic speciation using high performance liquid chromatography interfaced with inductively coupled plasma-mass spectrometry (HPLC-ICP-MS). A wide range of rice products had total and inorganic arsenic levels that typified those found in rice grain including, crisped rice, puffed rice, rice crackers, rice noodles and a range of Japanese rice condiments as well as rice products targeted at the macrobiotic, vegan, lactose intolerant and gluten intolerance food market. Most As in rice products are inorganic As (75.2-90.1%). This study provides a wider appreciation of how inorganic arsenic derived from rice products enters the human diet. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Moisture and temperature dependence of the dielectric properties of pharmaceutical powders

The dielectric properties of pharmaceutical powder-(paracetamol, aspirin, lactose, maize starch, adipic acid) solvent (water) mixtures were measured at 2,450 MHz at a range of moisture contents (0-1.0 kg kg(-1), dry basis) and temperatures (20-70 A degrees C). The dielectric constant (epsilon'), loss factor (epsilon aEuro(3)) and penetration depth (d (p)) were found to be dependent on frequency, moisture content, temperature and powder type. For powder-water mixtures, a linear increase in the dielectric properties with moisture content was observed, whilst the temperature dependence was of quadratic form. The penetration depth was also significantly affected by temperature and moisture content. Although, epsilon aEuro(3) also increased with increasing temperature, variation with moisture content was temperature dependent. This information on dielectric properties is essential for mathematical description of the pharmaceutical product temperature history during microwave heating and for the design of microwave drying equipment.

EFFECT OF IMPELLER DESIGN ON PRODUCT HOMOGENIETY IN HIGH SHEAR WET GRANULATION

Design of small mixer impellers is not tailored for granulation as they are designed for a wide range of processes. The Kenwood KM070 was employed as a standard apparatus to undertake this investigation. Five different impeller designs were used, possessing different shapes and surface areas. The aim of this research was to evaluate the performances of these impellers to provide
guidance on the selection and design for the purposes of granulation. Lactose granules were produced using wet granulation with water as the binder.
The efficacy of respective granulates was measured by adding an optically
sensitive tracer.This was used to determine powder concentrations
within various regions of the granulator. It was found that impeller design influenced the homogeneity of the granules; and therefore can affect final product performance.

Lovastatin biosynthesis depends on the carbon-nitrogen proportion: model development and controller design

Lovastatin biosynthesis depends on the relative concentrations of dissolved oxygen and the carbon and nitrogen resources. An elucidation of the underlying relationship would facilitate the derivation of a controller for the improvement of lovastatin yield in bioprocesses. To achieve this goal, batch submerged cultivation experiments of lovastatin production by Aspergillus flavipus BICC 5174, using both lactose and glucose as carbon sources, were performed in a 7 liter bioreactor and the data used to determine how the relative concentrations of lactose, glucose, glutamine and oxygen affected lovastatin yield. A model was developed based on these results and its prediction was validated using an independent set of batch data obtained from a 15-liter bioreactor using five statistical measures, including the Willmott index of agreement. A nonlinear controller was designed considering that dissolved oxygen and lactose concentrations could be measured online, and using the lactose feed rate and airflow rate as process inputs. Simulation experiments were performed to demonstrate that a practical implementation of the nonlinear controller would result in satisfactory outcomes. This is the first model that correlates lovastatin biosynthesis to carbon-nitrogen proportion and possesses a structure suitable for implementing a strategy for controlling lovastatin production.

Cultural and Genetic Influences on the “Biological Standard of Living”

This study suggests an improvement of a popular measure of living standards, namely the biological standard of living. One influence on it is a population's consumption pattern. Since there are different dietary patterns all over the world, researchers estimate the influences of national diets on final average male height. These habits are predominantly related to income, but also to genetics, cultural history, and decisions regarding whether to trade or consume high-quality foodstuffs. Systematic differences are found when analyzing protein-consumption habits among 51 countries between the 1960s and the 1980s. The author calculates metric correction values which can facilitate international comparisons of male average height. While the proposed correction values make a little difference on average, they can be valuable in a comparison of countries with markedly different dietary patterns.

Investigation of influence of process variables on mechanical strength, size and homogeneity of pharmaceutical granules produced by fluidised hot melt granulation

The overall aim of the project was to study the influence of process variables on the distribution of a model active pharmaceutical ingredient (API) during fluidised melt granulation of pharmaceutical granules with a view of optimising product characteristics. Granules were produced using common pharmaceutical excipients; lactose monohydrate using poly ethylene glycol (PEG1500) as a meltable binder. Methylene blue was used as a model API. Empirical models relating the process variables to the granules properties such as granule mean size, product homogeneity and granule strength were developed using the design of experiment approach. Fluidising air velocity and fluidising air temperature were shown to strongly influence the product properties. Optimisation studies showed that strong granules with homogeneous distribution of the active ingredient can be produced at high fluidising air velocity and at high fluidising air temperatures.

Effect of Impeller Design on Homogeneity, Size and Strength of Pharmaceutical Granules produced by High Shear Wet Granulation

Small mixer impeller design is not tailored for granulation because impellers are intended for a wide range of processes. The aim of this research was to evaluate the performances of several impellers to provide guidance on the selection and design for the purposes of granulation. Lactose granules were produced using wet granulation with water as a binder. A Kenwood KM070 mixer was used as a standard apparatus and five impeller designs with different shapes and surface areas were used. The efficacy of granulate formation was measured by adding an optically sensitive tracer to determine variations in active ingredient content across random samples of granules from the same size classes. It was found that impeller design influenced the homogeneity of the granules and therefore can affect final product performance. The variation in active ingredient content across granules of differing size was also investigated. The results show that small granules were more potent than larger granules.

Release of β-galactosidase from poloxamine/α-cyclodextrin hydrogels

All mammals lose their ability to produce lactase (β-galactosidase), the enzyme that cleaves lactose into galactose and glucose, after weaning. The prevalence of lactase deficiency (LD) spans from 2 to 15% among northern Europeans, to nearly 100% among Asians. Following lactose consumption, people with LD often experience gastrointestinal symptoms such as abdominal pain, bowel distension, cramps and flatulence, or even systemic problems such as headache, loss of concentration and muscle pain. These symptoms vary depending on the amount of lactose ingested, type of food and degree of intolerance. Although those affected can avoid the uptake of dairy products, in doing so, they lose a readily available source of calcium and protein. In this work, gels obtained by complexation of Tetronic 90R4 with α-cyclodextrin loaded with β-galactosidase are proposed as a way to administer the enzyme immediately before or with the lactose-containing meal. Both molecules are biocompatible, can form gels in situ, and show sustained erosion kinetics in aqueous media. The complex was characterized by FTIR that evidenced an inclusion complex between the polyethylene oxide block and α-cyclodextrin. The release profiles of β-galactosidase from two different matrices (gels and tablets) of the in situ hydrogels have been obtained. The influence of the percentage of Tetronic in media of different pH was evaluated. No differences were observed regarding the release rate from the gel matrices at pH 6 (t50 = 105 min). However, in the case of the tablets, the kinetics were faster and they released a greater amount of 90R4 (25%, t50 = 40–50 min). Also, the amount of enzyme released was higher for mixtures with 25% Tetronic. Using suitable mathematical models, the corresponding kinetic parameters have been calculated. In all cases, the release data fit quite well to the Peppas–Sahlin model equation, indicating that the release of β-galactosidase is governed by a combination of diffusion and erosion processes. It has been observed that the diffusion mechanism prevails over erosion during the first 50 minutes, followed by continued release of the enzyme due to the disintegration of the matrix.

Sustained release of the candidate antiretroviral peptides T-1249 and JNJ54310516-AFP from a rod insert vaginal ring

Administration of biomacromolecular drugs in effective quantities from conventional vaginal rings is hampered by poor drug permeability in the polymers from which rings are commonly constructed. Here, we report the formulation development and testing of rod insert rings for sustained release of the candidate antiretroviral peptides T-1249 and JNJ54310516-AFP (JNJ peptide), both of which have potential as HIV microbicides. Rod inserts were prepared comprising antiviral peptides T-1249 or JNJ peptide in combination with a hydrophilic excipient (sodium chloride, sodium glutamate, lactose or zinc acetate) dispersed at different loadings within a medical grade silicone elastomer. The inserts were tested for weight change and swelling when immersed in simulated vaginal fluid (SVF). Dye migration into the inserts was also assessed visually over 28 days. In vitro release of T-1249 and JNJ peptide from rings containing various insert types was tested. Weight change and degree of swelling of rods immersed in SVF was dependent on the type and concentration of excipient present. The rods displayed the following rank order in terms of weight change: sodium glutamate > zinc acetate ≈ sodium chloride > lactose. The weight change and degree of swelling of the inserts did not correlate with the level of dye uptake observed. In vitro release of T-1249 was improved through addition of lactose, sodium chloride and sodium glutamate, while release of JNJ peptide was improved through addition of sodium chloride or sodium glutamate. Sustained release of hydrophobic peptides can be achieved using a rod insert ring design formulated to include a hydrophilic excipient. Release rates were dependent upon the type of excipient used. The degree of release improvement with different inserts partially reflects their ability to imbibe surrounding fluid and swell in aqueous environments.

Reciclagem termoquímica de resíduos de plásticos e de pneus por pirólise

A sociedade moderna encontra-se cada vez mais dependente dos combustíveis líquidos bem como de produtos derivados do petróleo. Em virtude do limitado tempo de vida das reservas naturais de petróleo, torna-se imperativo encontrar fontes alternativas de produção de hidrocarbonetos. A pirólise de resíduos de pneus e plásticos pode ser uma dessas possíveis fontes. Neste processo, o tratamento termoquímico implementado aos resíduos permite, não só, a valorização económica resultante da sua transformação em produtos de valor acrescido, como também a recuperação do conteúdo orgânico. O referido processo conduz à formação de hidrocarbonetos em fase líquida que podem ser utilizados pela indústria como combustíveis líquidos e/ou como matéria-prima. O presente trabalho tem como objectivo principal a definição das condições experimentais mais propícias à obtenção de combustíveis líquidos (maximização) resultantes da pirólise de misturas de resíduos de borracha de pneus e plásticos nomeadamente polietileno (PE), polipropileno (PP) e poliestireno (PS). Como instrumento de optimização das condições experimentais optou-se pela Metodologia dos Planos Factoriais de Ensaios. Os resultados experimentais obtidos mostram que as taxas de conversão em fase líquida podem atingir valores superiores a 80% (m/m) dependendo das condições experimentais utilizadas bem como do tipo e mistura de resíduos a pirolisar. Os rendimentos das fracções gasosa e sólida podem atingir valores na ordem dos 5% e 12% (respectivamente). Foi também estudado o efeito das condições experimentais nomeadamente a temperatura de reacção, pressão inicial, tempo de reacção e composição da mistura. Este estudo revelou que a maximização da fracção líquida é favorecida por uma temperatura de ensaio de 370ºC, uma pressão inicial de 0,48MPa e um tempo de ensaio de 15 minutos. Relativamente à composição da mistura, os melhores resultados foram obtidos com 30% (m/m) de resíduos de borracha de pneus (BP) associados a uma mistura de 70% (m/m) de resíduos de plásticos composta por 20% polietileno, 30% polipropileno e 20% poliestireno. Igualmente foi feita a caracterização física e química da matéria-prima e dos produtos obtidos pelo referido processo, bem como, o estudo da presença de diferentes substâncias potencialmente doadores de hidrogénio ao meio reaccional de forma a melhorar o rendimento líquido. Por último, foram realizados estudos cinéticos das reacções químicas de formação dos diferentes produtos aos resíduos de borracha de pneus (BP), misturas de resíduos de plástico (PE, PP e PS) e suas misturas. Ainda, foram ajustados os resultados obtidos pelo modelo teórico aos resultados experimentais, propostos mecanismos reaccionais de formação dos produtos e calculados os parâmetros cinéticos. De acordo com os resultados obtidos, a pirólise pode representar um papel significativo na valorização energética e orgânica destes resíduos apesar de, ainda, ser necessário o desenvolvimento de alguns aspectos tecnológicos de modo a tornar mais atraente a implementação desta tecnologia à escala industrial.

Optical processing devices and techniques for next generation optical networks

Este trabalho surge do interesse em substituir os nós de rede óptica baseados maioritariamente em electrónica por nós de rede baseados em tecnologia óptica. Espera-se que a tecnologia óptica permita maiores débitos binários na rede, maior transparência e maior eficiência através de novos paradigmas de comutação. Segundo esta visão, utilizou-se o MZI-SOA, um dispositivo semicondutor integrado hibridamente, para realizar funcionalidades de processamento óptico de sinal necessárias em nós de redes ópticas de nova geração. Nas novas redes ópticas são utilizados formatos de modulação avançados, com gestão da fase, pelo que foi estudado experimentalmente e por simulação o impacto da utilização destes formatos no desempenho do MZI-SOA na conversão de comprimento de onda e formato, em várias condições de operação. Foram derivadas regras de utilização para funcionamento óptimo. Foi também estudado o impacto da forma dos pulsos do sinal no desempenho do dispositivo. De seguida, o MZI-SOA foi utilizado para realizar funcionalidades temporais ao nível do bit e do pacote. Foi investigada a operação de um conversor de multiplexagem por divisão no comprimento de onda para multiplexagem por divisão temporal óptica, experimentalmente e por simulação, e de um compressor e descompressor de pacotes, por simulação. Para este último, foi investigada a operação com o MZI-SOA baseado em amplificadores ópticos de semicondutor com geometria de poço quântico e ponto quântico. Foi também realizado experimentalmente um ermutador de intervalos temporais que explora o MZI-SOA como conversor de comprimento de onda e usa um banco de linhas de atraso ópticas para introduzir no sinal um atraso seleccionável. Por fim, foi estudado analiticamente, experimentalmente e por simulação o impacto de diafonia em redes ópticas em diversas situações. Extendeu-se um modelo analítico de cálculo de desempenho para contemplar sinais distorcidos e afectados por diafonia. Estudou-se o caso de sinais muito filtrados e afectados por diafonia e mostrou-se que, para determinar correctamente as penalidades que ocorrem, ambos os efeitos devem ser considerados simultaneamente e não em separado. Foi estudada a escalabilidade limitada por diafonia de um comutador de intervalos temporais baseado em MZI-SOA a operar como comutador espacial. Mostrou-se também que sinais afectados fortemente por não-linearidades podem causar penalidades de diafonia mais elevadas do que sinais não afectados por não-linearidades. Neste trabalho foi demonstrado que o MZI-SOA permite construir vários e pertinentes circuitos ópticos, funcionando como bloco fundamental de construção, tendo sido o seu desempenho analisado, desde o nível de componente até ao nível de sistema. Tendo em conta as vantagens e desvantagens do MZI-SOA e os desenvolvimentos recentes de outras tecnologias, foram sugeridos tópicos de investigação com o intuito de evoluir para as redes ópticas de nova geração.

Chalcogenide thin films for solar cells: growth and properties

Thin film solar cells have in recent years gained market quota against traditional silicon photovoltaic panels. These developments were in a large part due to CdTe solar panels on whose development started earlier than their competitors. Panels based on Cu(In,Ga)Se2 (CIGS), despite being more efficient in a laboratory and industrial scale than the CdTe ones, still need a growth technology cheaper and easier to apply in industry. Although usually presented as a good candidate to make cheap panels, CIGS uses rare and expensive materials as In and Ga. The price evolution of these materials might jeopardize CIGS future. This thesis presents three different studies. The first is the study of different processes for the incorporation of Ga in a hybrid CIGS growth system. This system is based on sputtering and thermal evaporation. This technology is, in principle, easier to be applied in the industry and solar cells with efficiencies around to 7% were fully made in Aveiro. In the second part of this thesis, a new material to replace CIGS in thin film solar cells is studied. The growth conditions and fundamental properties of Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) were studied in depth. Suitable conditions of temperature and pressure for the growth of this material are reported. Its band gap energy was estimated at 1.05 eV and the Raman scattering peaks were identified. Solar cells made with this material showed efficiencies lower than 0.1%. Finally, preliminary work regarding the incorporation of selenium in Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films was carried out. The structural and morphological properties of thin films of Cu2ZnSn(S,Se)4 have been studied and the results show that the incorporation of selenium is higher in films with precursors rather with already formed Cu2SnS3 or Cu2ZnSnS4 thin films. A solar cell with 0.9 % of efficiency was prepared.

Active corrosion protection of AA2024 by sol-gel coatings with corrosion inhibitors

A indústria aeronáutica utiliza ligas de alumínio de alta resistência para o fabrico dos elementos estruturais dos aviões. As ligas usadas possuem excelentes propriedades mecânicas mas apresentam simultaneamente uma grande tendência para a corrosão. Por esta razão essas ligas necessitam de protecção anticorrosiva eficaz para poderem ser utilizadas com segurança. Até à data, os sistemas anticorrosivos mais eficazes para ligas de alumínio contêm crómio hexavalente na sua composição, sejam pré-tratamentos, camadas de conversão ou pigmentos anticorrosivos. O reconhecimento dos efeitos carcinogénicos do crómio hexavalente levou ao aparecimento de legislação banindo o uso desta forma de crómio pela indústria. Esta decisão trouxe a necessidade de encontrar alternativas ambientalmente inócuas mas igualmente eficazes. O principal objectivo do presente trabalho é o desenvolvimento de prétratamentos anticorrosivos activos para a liga de alumínio 2024, baseados em revestimentos híbridos produzidos pelo método sol-gel. Estes revestimentos deverão possuir boa aderência ao substrato metálico, boas propriedades barreira e capacidade anticorrosiva activa. A protecção activa pode ser alcançada através da incorporação de inibidores anticorrosivos no prétratamento. O objectivo foi atingido através de uma sucessão de etapas. Primeiro investigou-se em detalhe a corrosão localizada (por picada) da liga de alumínio 2024. Os resultados obtidos permitiram uma melhor compreensão da susceptibilidade desta liga a processos de corrosão localizada. Estudaram-se também vários possíveis inibidores de corrosão usando técnicas electroquímicas e microestruturais. Numa segunda etapa desenvolveram-se revestimentos anticorrosivos híbridos orgânico-inorgânico baseados no método sol-gel. Compostos derivados de titania e zirconia foram combinados com siloxanos organofuncionais a fim de obter-se boa aderência entre o revestimento e o substrato metálico assim como boas propriedades barreira. Testes industriais mostraram que estes novos revestimentos são compatíveis com os esquemas de pintura convencionais actualmente em uso. A estabilidade e o prazo de validade das formulações foram optimizados modificando a temperatura de armazenamento e a quantidade de água usada durante a síntese. As formulações sol-gel foram dopadas com os inibidores seleccionados durante a primeira etapa e as propriedades anticorrosivas passivas e activas dos revestimentos obtidos foram estudadas numa terceira etapa do trabalho. Os resultados comprovam a influência dos inibidores nas propriedades anticorrosivas dos revestimentos sol-gel. Em alguns casos a acção activa dos inibidores combinou-se com a protecção passiva dada pelo revestimento mas noutros casos terá ocorrido interacção química entre o inibidor e a matriz de sol-gel, de onde resultou a perda de propriedades protectoras do sistema combinado. Atendendo aos problemas provocados pela adição directa dos inibidores na formulação sol-gel procurou-se, numa quarta etapa, formas alternativas de incorporação. Na primeira, produziu-se uma camada de titania nanoporosa na superfície da liga metálica que serviu de reservatório para os inibidores. O revestimento sol-gel foi aplicado por cima da camada nanoporosa. Os inibidores armazenados nos poros actuam quando o substrato fica exposto ao ambiente agressivo. Numa segunda, os inibidores foram armazenados em nano-reservatórios de sílica ou em nanoargilas (halloysite), os quais foram revestidos por polielectrólitos montados camada a camada. A terceira alternativa consistiu no uso de nano-fios de molibdato de cério amorfo como inibidores anticorrosivos nanoparticulados. Os nano-reservatórios foram incorporados durante a síntese do sol-gel. Qualquer das abordagens permitiu eliminar o efeito negativo do inibidor sobre a estabilidade da matriz do sol-gel. Os revestimentos sol-gel desenvolvidos neste trabalho apresentaram protecção anticorrosiva activa e capacidade de auto-reparação. Os resultados obtidos mostraram o elevado potencial destes revestimentos para a protecção anticorrosiva da liga de alumínio 2024.

Novel furan polymer materials based on the reversible Diels-Alder reaction

A futura e inevitável escassez dos recursos fósseis, juntamente com o aumento imprevisível dos seus preços, levou, nas últimas décadas, a um aumento impressionante de iniciativas dedicadas não só à procura de fontes alternativas de fornecedores de energia, mas também de produtos químicos e polímeros a partir de fontes renováveis, em particular da biomassa vegetal. Entre estes, os polímeros derivados de monómeros furânicos constituem uma classe única de materiais cujas estruturas podem, em princípio, simular virtualmente os seus homólogos actualmente derivados de recursos fósseis. O anel furânico é uma estrutura heterocíclica com um carácter diénico pronunciado, o que torna-o um dieno particularmente apropriado para a reacção de Diels-Alder (DA) com dienófilos como a maleimida. Um dos aspectos mais relevantes da reacção de DA é a sua reversibilidade em função da temperatura, a qual permite que os aductos sejam facilmente revertidos nos seus precursores por aumento da temperatura (reacção de retro-DA). No caso específico da combinação furano-maleimida, a formação do aducto predomina até cerca de 60ºC, enquanto a reacção inversa é dominante acima de 100ºC. A combinação desta característica da reacção de DA com a química de compostos furânicos pode abrir um novo caminho para a preparação de materiais macromoleculares funcionais com base em fontes renováveis e com aplicações promissoras como auto-reparação e reciclabilidade. O principal objectivo desta Tese, é a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos termo-reversíveis, aplicando a reacção de DA a monómeros complementares com estruturas dos tipos furânico (o dieno, designado por A) e de maleimida (o dienófilo, designado por B). A primeira etapa neste trabalho envolveu a síntese, purificação e caracterização de novos monómeros furânicos e de maleimida do tipo AA, A3, BB, B3, AB, AB2, cada um com diferentes grupos separadores das funções reactivas. Posteriormente, estes monómeros foram polimerizados e despolimerizados por ciclos de DA/retro-DA utilizando diferentes combinações. A formação e dissociação de todos os aductos de DA foram seguidas por ambas espectroscopias de UV e RMN de 1H. O primeiro sistema de DA estudado foi uma combinação modelo entre reagentes mono-funcionais (-A+-B), nomeadamente o acetato furfurílico (FA) e a N-metilmaleimida (MM), ambos comercialmente disponíveis. O objectivo desta abordagem foi estudar a cinética e o equilíbrio da formação/dissociação dos aductos de DA e obter indicações sobre as condições mais adequadas a serem usadas na preparação dos correspondentes novos materiais macromoleculares. Além disso, pretendia-se verificar a presença ou ausência de reacções secundárias que poderiam intervir em ambas as vias directa e inversa das reacções, mesmo após vários ciclos. A espectroscopia de UV forneceu informação quantitativa sobre a cinética de formação do aducto através da diminuição progressiva da absorvência máxima a 293 nm correspondente ao grupo maleimida, a diferentes temperaturas (35, 50, 65 ºC) Reciprocamente, a correspondente reacção de retro-DA foi seguida a 90 ºC através do aumento do mesmo pico. A reversibilidade destes sistemas foi verificada com sucesso após uma sequência de ciclos de DA/retro-DA. Adicionalmente, verificou-se que os espectros originaram um ponto isosbéstico, provando que estes sistemas não envolvem quaisquer reacções secundárias. Uma vez que foi usado um excesso de FA, as reacções de DA modelo apresentaram um comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, com a constante de velocidade k mais alta (2.1x10-5 dm3mol-1s-1) para T=65 ºC. A correspondente energia de activação foi de 39.0 kJ.mol-1. A reacção de retro-DA seguiu um comportamento de primeira ordem, com constante de velocidade de 1.6x10-6 s-1. A evolução deste sistema por RMN de 1H a 65ºC deu-nos informações mais detalhadas sobre a sua evolução estrutural, ou seja, à medida que a intensidade dos picos atribuídos à formação do aducto aumentaram progressivamente ao longo do tempo, os pertencentes aos reagentes iniciais diminuiram proporcionalmente. O “rendimento final”, calculado após 20 dias à temperatura ambiente, foi de aproximadamente 70%. A reacção de retro-DA foi depois seguida a 90ºC, observando-se tal como na espectroscopia de UV, o deslocamento da reacção no sentido da regeneração dos reagentes de partida. A viabilidade de múltiplos ciclos de DA/retro-DA estabelecidos pela espectroscopia de UV foi igualmente confirmada por RMN de 1H. O passo seguinte envolveu o estudo de um sistema de policondensação linear baseado no crescimento gradual por reacção de DA entre um monómero bisfurânico A-A e um do tipo bismaleimida B-B, seguindo a mesma abordagem que no sistema modelo. O poliaducto linear foi obtido a partir de soluções equimolares dos monómeros, por reacção de DA a 65ºC. O progresso desta polimerização foi seguido por espectroscopia de UV e RMN de 1H e, mais qualitativamente, pelo aumento da viscosidade do meio. A reacção seguiu um comportamento de segunda ordem, com uma constante de velocidade de 9.4x10-6 dm3mol-1s-1, e observou-se novamente um ponto isosbéstico nos dados de UV. Os espectros de RMN apresentaram o padrão esperado, nomeadamente o aumento progressivo dos sinais associados ao aducto e a correspondente diminuição dos grupos furano e maleimida livres. A despolimerização do poliaducto através da reacção de retro-DA foi seguida a 110ºC usando as mesmas técnicas. Os dados de UV mostraram o retorno progressivo da absorção dos grupos de maleimida, seguindo um comportamento cinético de primeira ordem, com constante de velocidade de 2.5x10-6 s-1, até à completa regeneração de ambos os monómeros. Os espectros de RMN providenciaram mais uma vez informação estrutural sobre o progresso da despolimerização, a qual foi acompanhada por uma diminuição progressiva da viscosidade. Adicionalmente, para seguir a retro- DA, adicionou-se um excesso de composto furânico monofuncional, nomeadamente o 2,5-dimetilfurano (DMFu), ao sistema de modo a bloquear as funções maleimida complementares, evitando assim a repolimerização após arrefecimento. Os productos isolados foram então o monómero bisfurânico AA, DMFu que não reagiu e o bisaducto não-polimerizável de BB com DMFu. Este resultado indicou claramente que o polímero foi de facto revertido nos seus monómeros durante a reacção de retro-DA. O terceiro sistema estudado foi outra polimerização linear, seguindo as mesmas condições experimentais que os anteriores, mas com uma estratégia diferente de modo a contornar o problema clássico de assegurar a estequiometria exacta dos monómeros. As estruturas dos monómeros utilizados incorporam ambos os grupos reactivos, i.e, moléculas do tipo A-B. A polimerização prematura destes monómeros intrinsecamente reactivos foi evitada com a protecção do grupo maleimida na forma de um aducto de DA com furano, até a incorporação do substituinte furânico na outra extremidade. Portanto, a policondensação destes monómeros foi iniciada após a desprotecção in situ deste composto mediante aquecimento, seguido de arrefecimento até à temperatura adequada para polimerizar. Os resultados obtidos por UV e RMN sugerem que de facto o uso de monómeros do tipo A-B oferece um melhor sistema linear. Em seguida, foram estudados sistemas de policondensação não-linear por reacção de DA, entre monómeros (um ou ambos) com funcionalidade superior a dois, nomeadamente sistemas do tipo A3+B-B ou A-A+B3, seguindo mais uma vez as mesmas condições experimentais. Uma vez que utilizam monómeros complementares contendo, em média, mais de duas funcionalidades, estes sistemas conduzem a materiais reticulados. Nestes estudos, foram usadas três razões molares de [maleimida]/[furano], nomeadamente 1.0, 0.75 e 0.5, de modo a estudar ambas as situações de não-gelificação e reticulação. Ambos sistemas apresentaram um comportamento regular e boa reciclabilidade quer para gerar situações que possam conduzir à formação de redes a diferentes graus de conversão, ou que possam parar antes da sua obtenção, conforme previsto pela equação de Flory-Stockmayer. Como esperado, a utilização de grupos complementares em quantidades estequiométricas produziu o espessamento mais rápido e a reticulação quase completa; à medida que a quantidade relativa de monómero trifuncional decresceu, as reacções pararam antes da reticulação, ou seja, originaram meios altamente viscosos contendo polímeros solúveis altamente ramificados. As reacções de retro-DA a 110 ºC conduziram à gradual dissolução das partículas de gel (quando presentes), tendo sido comprovado pelos espectros de UV e de RMN de 1H, evidenciado a regeneração dos monómeros. Tal como no sistema do tipo A-A+B-B, a reacção de retro-DA foi seguida adicionando um excesso de DMFu ao sistema reaccional. Como esperado, os produtos finais foram os monómeros furânicos, o DMFu em excesso e o trisaducto ou o bisaducto maleimida-DMFu, o que confirma a eficiência da despolimerização com regeneração dos monómeros iniciais. O último sistema de policondensação por reacção de DA envolveu um monómero assimetricamente substituído do tipo AB2, capaz de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas que não reticulam. Este estudo preliminar deste sistema foi seguido nas mesmas condições experimentais que os anteriores, apresentando um comportamento com as características esperadas.