Desenvolvimento de membranas de poli(éter imida) sultonada para a permeacão de gases

A busca por membranas com propriedades adequadas a separação de gases em escala industrial tem levado a modificação e sIntese de polImeros de engenharia, com objetivo de obter membranas com propriedades adequadas. Uma das modificaçoes que tem se apresentado promissora é a inserção de grupos sulfônicos em polImeros comerciais. Espera-se que o polImero sulfonado apresente um aumento na permeação de gases polares, em relação a gases apolares, devido a sua estrutura mais polar e flexIvel. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho é a sIntese e caracterização de membranas de poli(éter imida) sulfonada para a permeação de gases. Um planejamento experimental foi desenvolvido, em diferentes condiçoes reacionais de temperatura, tempo e excesso de um dos reagentes (ácido acético), para a sIntese de poli(éter imida) sulfonada (SPEI). Através deste planejamento, constatou-se que as variáveis que mais influenciam o grau de sulfonação são a temperatura e o tempo. O polImero com o maior grau de sulfonação, determinado por capacidade de troca iônica (IEC= 92 mEq H+/g), foi utilizado para o preparo da membrana de SPEI, obtida pela técnica de inversão de fase por evaporação do solvente, utilizando-se clorofórmio como solvente. Este filme foi caracterizado a partir das seguintes análises: espectroscopia de infravermelho (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise termogravimétrica (TGA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), a fim de avaliar a influência da inserção do grupo sulfônico na matriz polimérica. O espectro de infravermelho de SPEI apresentou bandas relacionadas as vibraçoes assimétricas em 1240 cm-1 (ligação O=S=O), ligação simétrica em 1171 cm-1 (O=S=O) e ligação S-O entre 1010-1024 cm-1. Isto indica a presença de grupos sulfônicos. A análise de DSC foi realizada entre 150-250C. Nesta faixa, não foram observadas alteraçoes na temperatura de transição vItrea (Tg) do polImero modificado (217C). Acredita-se que a decomposição do grupo sulfona aconteça antes da temperatura atingir o Tg do polImero. Esta suposição é confirmada na análise de TGA. As imagens de MEV mostraram que foram obtidos filmes livres de poros e defeitos. A membrana da SPEI foi utilizada no ensaio de permeaçao dos gases 02, N2 e C02, a fim de determinar a permeabilidade e seletividade da membrana. As permeabilidades encontradas para o gas oxigênio foram de 0,76 barrer para a PEI e 0,46 barrer para a SPEI. A seletividade do dióxido de carbono em relaçao ao oxigênio aumentou de 3,5, na membrana de PEI, para 4,83, na membrana de SPEI. Em relaçao ao nitrogênio, as permeabilidades medidas foram 0,064 barrer e 0,043 barrer, para a PEI e para a SPEI, respectivamente, enquanto a seletividade em relaçao ao C02 aumentou de 41,1 para 55,5. Estes resultados indicam que o efeito de sorçao predominou devido ao aumento das interaçöes moleculares, reduzindo assim o volume livre, o que tornou a membrana sulfonada mais compacta, com permeabilidade menor e maior seletividade. Estes resultados corroboram com a premissa de que a sulfonaçao é um processo promissor para o desenvolvimento de membranas mais eficientes.

Poly(lactic acid)-based bio-blends and nanocomposites

172 p.

Tm-doped fibre laser pumped Cr2+: ZnSe poly-crystal laser

Demonstrations of cw lasing in Cr2+:ZnSe poly-crystal are reported. The laser consists of a 1.7-mm-thick Cr2+:ZnSe poly-crystal disc pumped by a Tm-silica double-clad fibre laser at 2050nm. Using a concave high-reflection mirror with a radius of curvature of 500mm as the rear mirror, the laser delivers up to 1030mW of radiation around 2.367 mu m.

Temperature-and pH-Sensitive Nanohydrogels of Poly(N-Isopropylacrylamide) for Food Packaging Applications: Modelling the Swelling-Collapse Behaviour

Temperature-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPA) nanohydrogels were synthesized by nanoemulsion polymerization in water-in-oil systems. Several cross-linking degrees and the incorporation of acrylic acid as comonomer at different concentrations were tested to produce nanohydrogels with a wide range of properties. The physicochemical properties of PNIPA nanohydrogels, and their relationship with the swelling-collapse behaviour, were studied to evaluate the suitability of PNIPA nanoparticles as smart delivery systems (for active packaging). The swelling-collapse transition was analyzed by the change in the optical properties of PNIPA nanohydrogels using ultraviolet-visible spectroscopy. The thermodynamic parameters associated with the nanohydrogels collapse were calculated using a mathematical approach based on the van't Hoff analysis, assuming a two-state equilibrium (swollen to collapsed). A mathematical model is proposed to predict both the thermally induced collapse, and the collapse induced by the simultaneous action of two factors (temperature and pH, or temperature and organic solvent concentration). Finally, van't Hoff analysis was compared with differential scanning calorimetry. The results obtained allow us to solve the problem of determining the molecular weight of the structural repeating unit in cross-linked NIPA polymers, which, as we show, can be estimated from the ratio of the molar heat capacity (obtained from the van't Hoff analysis) to the specific heat capacity (obtained from calorimetric measurements).

In Vitro Degradation of Poly(caprolactone)/nHA Composites

The degradation behavior and mechanical properties of polycaprolactone/nanohydroxyapatite composite scaffolds are studied in phosphate buffered solution (PBS), at 37 degrees C, over 16 weeks. Under scanning electron microscopy (SEM), it was observed that the longer the porous scaffolds remained in the PBS, the more significant the thickening of the pore walls of the scaffold morphology was. A decrease in the compressive properties, such as the modulus and the strength of the PCL/nHA composite scaffolds, was observed as the degradation experiment progressed. Samples with high nHA concentrations degraded more significantly in comparison to those with a lower content. Pure PCL retained its mechanical properties comparatively well in the study over the period of degradation. After the twelfth week, the results obtained by GPC analysis indicated a significant reduction in their molecular weight. The addition of nHA particles to the scaffolds accelerated the weight loss of the composites and increased their capacity to absorb water during the initial degradation process. The addition of these particles also affected the degradation behavior of the composite scaffolds, although they were not effective at compensating the decrease in pH prompted by the degradation products of the PCL.

Síntese e caracterização de filmes de nanopartículas de prata dispersas em poli(uretano-ureia) para separação de gases petroquímicos

A utilização de novos materiais aplicados aos processos de separação por membranas tem sido objeto de constante pesquisa acadêmica e tecnológica. Na permeação de gases petroquímicos, a modificação de estruturas poliméricas e o uso de membranas de transporte facilitado por adição de sais contendo metais ou nanopartículas destacam-se dentre as opções disponíveis. Os objetivos deste trabalho foram avaliar alterações químicas, estruturais e térmicas na matriz polimérica de poli(uretano-ureia) (PUU) provocadas pela adição de nanopartículas de prata (AgNps) e obter dados de pemeabilidade de gases petroquímicos (C2H4, C2H6, CO2 e N2) para avaliar a influência das AgNps no transporte desses gases através do filme polimérico. Alterações nos espectros de FTIR nas bandas de estiramento das ligações C-O-C e C=O (uretânica e ureica), e deslocamentos nos picos de difração, demonstram que houve interação entre as AgNps e o oxigênio éter do PUU. A interação com as AgNps diminuiu a estabilidade térmica dos domínios flexíveis do polímero, região onde são encontrados os grupos éteres. As imagens de TEM mostraram que houve baixa dispersão das Nps na matriz polimérica. A interação das AgNps com o grupo éter diminuiu a permeabilidade de todos os gases, porém a redução da permeabilidade do CO2 e do C2H4 foi muito mais significativa, mostrando a interferência das AgNps na sorção desses dois gases. O transporte facilitado de olefinas através dos filmes poliméricos não foi observado, em parte, causado pela baixa dispersão das AgNps na matriz polimérica. Apesar da interação, não foi possível responder se a superfície das Nps estava ativada para o transporte facilitado. Contudo, através dos resultados do trabalho foi possível propor um mecanismo de interação entre as AgNps e o PUU, e verificar como a presença das Nps pode alterar a interação da matriz polimérica com gases petroquímicos