Reactive processing of polymers:melt grafting of glycidyl methacrylate on ethylene propylene copolymer in the presence of a coagent

Glycidyl methacrylate (GMA) was grafted on ethylene-propylene copolymer during melt processing with peroxide initiation in the presence and absence of a more reactive comonomer (coagent), trimethylolpropane triacrylate (Tris). The characteristics of the grafting systems in terms of the grafting reaction yield and the nature and extent of the competing side reactions were examined. The homopolymers of GMA (Poly-GMA) and Tris (Poly-Tris) and the GMA-Tris copolymer (GMA-co-Tris) were synthesized and characterized. In the absence of the coagent, high levels of poly-GMA, which constituted the major competing reaction, was formed, giving rise to low GMA grafting levels. Further, this grafting system resulted in a high extent of gel formation and polymer crosslinking due to the high levels of peroxide needed to achieve optimum GMA grafting and a consequent large drop in the melt index (increased viscosity) of the polymer. In the presence of the coagent, however, the grafting system required much lower peroxide concentration, by almost an order of magnitude, to achieve the optimum grafting yield. The coagent-containing GMA-grafting system has also resulted in a drastic reduction in the extent of all competing reactions, and in particular, the GMA homopolymerization, leading to improved GMA grafting efficiency with no detectable gel or crosslinking. The mechanisms of the grafting reactions, in the presence and absence of Tris, are proposed.

Thermo-oxidative stabilization of poly(lactic acid) with antioxidant intercalated layered double hydroxides

Two antioxidant modified layered double hydroxides (AO-LDHs) were successfully prepared by theintercalation of 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionic acid (IrganoxCOOH) and 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (Trolox) in the layered structure of LDH. It was foundthat by anchoring the phenolic moieties to the LDH layers the antioxidant power is retained in the caseof Trolox, and even amplified in the case of IrganoxCOOH. A small amount of the two AO-LDHs wasincorporated into poly(lactic acid), PLA, by solution mixing and melt extrusion. The thermo-oxidativestability of the composites was compared with that of the neat PLA and PLA containing free AOs. SECanalysis indicates that, after a controlled period of ageing, both the AO-LDHs protect the PLA fromchain scission. The oxidation induction time (OIT, DSC) at 230 °C shows also the beneficial effects ofthe presence of the functional filler in the polymer matrix. Further, results from a preliminary migrationtest suggest that the AO species have a low tendency to migrate away from the AO-LDHs embedded inthe polymer matrix thus keeping the AO protected inside the nanofiller layers thereby remaining activefor a longer time.

Développement d’une lentille cornéenne médicamentée

L’utilisation de lentilles cornéennes peut servir à améliorer le profil d’administration d’un principe actif dans les yeux. Avec une efficacité d’administration de 5% par l’utilisation de gouttes, on comprend rapidement que l’administration oculaire doit être améliorée. Cette faible administration a donné naissance à plusieurs tentatives visant à fabriquer des lentilles cornéennes médicamentées. Cependant, à cause de multiples raisons, aucune de ces tentatives n’a actuellement été mise sur le marché. Nous proposons dans cette étude, une possible amélioration des systèmes établis par le développement d’une lentille cornéenne à base de 2-(hydroxyéthyle)méthacrylate (HEMA), dans laquelle des microgels, à base de poly N-isopropylacrylamide (pNIPAM) thermosensible encapsulant un principe actif, seront incorporé. Nous avons donc débuté par développer une méthode analytique sensible par HPCL-MS/MS capable de quantifier plusieurs molécules à la fois. La méthode résultante a été validée selon les différents critères de la FDA et l’ICH en démontrant des limites de quantifications et de détections suffisamment basses, autant dans des fluides simulés que dans les tissus d’yeux de lapins. La méthode a été validée pour sept médicaments ophtalmiques : Pilocarpine, lidocaïne, proparacaïne, atropine, acétonide de triamcinolone, timolol et prednisolone. Nous avons ensuite fait la synthèse des microgels chargés négativement à base de NIPAM et d’acide méthacrylique (MAA). Nous avons encapsulé une molécule modèle dans des particules ayant une taille entre 200 et 600 nm dépendant de la composition ainsi qu’un potentiel zêta variant en fonction de la température. L’encapsulation de la rhodamine 6G (R6G) dans les microgels a été possible jusqu’à un chargement (DL%) de 38%. L’utilisation des isothermes de Langmuir a permis de montrer que l’encapsulation était principalement le résultat d’interactions électrostatiques entre les MAA et la R6G. Des cinétiques de libérations ont été effectuées à partir d’hydrogels d’acrylamide chargés en microgels encapsulant la R6G. Il a été trouvé que la libération des hydrogels chargés en microgels s’effectuait majoritairement selon l’affinité au microgel et sur une période d’environ 4-24 heures. La libération à partir de ces systèmes a été comparée à des formules d’hydrogels contenant des liposomes ou des nanogels de chitosan. Ces trois derniers (liposomes, microgels et nanogels) ont présenté des résultats prometteurs pour différentes applications avec différents profils de libérations. Enfin, nous avons transposé le modèle développé avec les gels d’acrylamide pour fabriquer des lentilles de contact de 260 à 340 µm d’épaisseur à base de pHEMA contenant les microgels avec une molécule encapsulée devant être administrée dans les yeux. Nous avons modifié la composition de l’hydrogel en incorporant un polymère linéaire, la polyvinylpyrrolidone (PVP). L’obtention d’hydrogels partiellement interpénétrés améliore la rétention d’eau dans les lentilles cornéennes. L’encapsulation dans les microgels chargés négativement a donné de meilleurs rendements avec la lidocaïne et cette dernière a été libérée de la lentille de pHEMA en totalité en approximativement 2 heures qu’elle soit ou non encapsulée dans des microgels. Ainsi dans cette étude pilote, l’impact des microgels n’a pas pu être déterminé et, de ce fait, nécessitera des études approfondies sur la structure et les propriétés de la lentille qui a été développée. En utilisant des modèles de libération plus représentatifs de la physiologie de l’œil, nous pourrions conclure avec plus de certitude concernant l’efficacité d’un tel système d’administration et s’il est possible de l’optimiser.

The effect of poly(lactide)-poly(carbonate) based block copolymers on the morphology and crystallization of double crystalline poly(lactide)/poly(ε-caprolactone) blends

Block copolymers of poly(lactide) and poly(carbonate) were synthetized in three different compositions and characterized by 1H-NMR and ATR analyses. The compatibilization effect of this copolymers on 80/20 (w/w%) PLA/PCL blend was evaluated. SEM micrographs show that all the blends exhibit the typical sea-island morphology characteristic of immiscible blends with PCL finely dispersed in droplets on a PLA matrix. Upon the addiction of the copolymers a reduction on PCL droplets size is observable. At the same time, a Tg depression of the PLA phase is detected when the copolymers are added in the blend. These results indicate that these copolymers are effective as compatibilizers. The copolymer that acts as the best compatibilizer is the one characterized by the same amount of PLA and PC as repeating units. As result, in the blend containing this copolymer PLA phase exhibits the highest spherulitic growth rate. An analyses on PLA phase crystallization behaviour from the glassy state within the blends was evaluated by DSC experiments. Isothermal cold crystallization of the PLA phase is enhanced up an order of magnitude upon the blending with PCL. Annealing experiments demonstrated that the crystallization of the PCL phase induces the formation of active nuclei in PLA when cooled above cooled below Tg. When the crystallization rate of PCL is retarded, a reduction on PLA nucleation is observed.

Characterization of Atrazine-Loaded Biodegradable Poly(Hydroxybutyrate-Co-Hydroxyvalerate) Microspheres

Polyhydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate microspheres (PHBV-MS) were prepared as a delivery system for the herbicide atrazine (ATZ). Characterization of the system included investigation of in vitro release properties and genotoxicity. ATZ - PHBV-MS particle diameters showed a size distribution range of 1-13 mu m. Differential scanning calorimetry analyses indicated that ATZ was associated with the PHBV microparticles. The release profiles showed a different release behavior for the pure herbicide in solution, as compared with that containing ATZ-loaded PHBV-MS. Korsmeyer-Peppas model analyses showed that atrazine release from the microparticles occurred by a combination of diffusion through the matrix and partial diffusion through water-filled pores of the PHBV microparticles. A Lactuca sativa test result showed that the genotoxicity of ATZ-loaded PHBV-MP was decreased in relation to ATZ alone. The results demonstrate a viable biodegradable herbicide release system using atrazine for agrochemical purposes.

Investigation of electron acceptor states in poly(3-methylthiophene)

Both the DC and AC admittance of Schottky barrier diodes formed at the interface of aluminium and poly(3-methyl thiophene) have been investigated in some detail. The capacitance-voltage plots for the devices suggest the presence of two acceptor states, one shallow and one deep. The total concentration of acceptor states, 10 24-10 26 m -3 depending on the degree of undoping, agrees well with estimates from the reverse I-V characteristics assuming image force lowering of the interfacial potential barrier.

Investigation of electron acceptor states in poly(3-methylthiophene)

Both the DC and AC admittance of Schottky barrier diodes formed at the interface of aluminium and poly(3-methyl thiophene) have been investigated in some detail. The capacitance-voltage plots for the devices suggest the presence of two acceptor states, one shallow and one deep. The total concentration of acceptor states, 10 24-10 26 m -3 depending on the degree of undoping, agrees well with estimates from the reverse I-V characteristics assuming image force lowering of the interfacial potential barrier.

Síntese e caracterização de nanocompósitos magnéticos empregando polimerização radicalar em meios homogêneo (blk) e heterogêneo (miniemulsão)

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Curso de Pós-Graduação em Química, 2016.