Neste trabalho foram preparados e avaliados nanocompósitos de poliestireno de alto impacto (HIPS) e nanoargila. Três tipos de argila montmorilonita modificadas com sal quaternário de amônio (OMMT), denominadas de S4, S7 e B8, e uma argila sódica NT-25 foram empregadas para a obtenção dos nanomateriais. A inserção da argila organofílica no HIPS foi feita por intercalação por solução visto que este processo permite boa dispersão da argila na matriz polimérica devido ao intumescimento desta no solvente. Este intumescimento foi avaliado segundo a metodologia de Foster, e o solvente mais adequado para estas argilas foi o clorofórmio. Os nanomateriais obtidos foram caracterizados por difração de raios X e ressonância magnética nuclear de baixo campo (RMN-BC), por meio de relaxometria, via determinação do tempo de relaxação spin-rede dos núcleos de hidrogênio da matriz polimérica. Pelos resultados obtidos concluiu-se que os nanomateriais formados eram mistos, ou seja, parte apresentava-se intercalada e parte esfoliada. Além disso, a proporção nanoargila que produziu nanocompósitos com maior grau de esfoliação foi a de 2%.

Nanocomposites based on high-impact polystyrene and nanoclay were prepared and evaluated. Three types of montmorillonite clay modified with quaternary ammonium salt (organically modified montmorillonite - OMMT), designated S4, S7 and B8, and sodium clay (NT-25) were used to obtain the nanomaterials. The insertion of the organophilic clay in HIPS was done by solution intercalation because this process permits good dispersion of the clay in the polymer matrix due to its swelling in the solvent. This swelling was evaluated according to the Foster's method and the most suitable solvent for these clays was chloroform. The nanomaterials obtained were characterized by X-ray diffraction and low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR), by means of relaxometry, by determining the spin-lattice relaxation time of the hydrogen nuclei in the polymer matrix. The results obtained indicate that the nanomaterials formed were mixed, i.e., part was intercalated and part was exfoliated. Additionally, the proportion of nanoclay that produced nanocomposites with the highest degree of exfoliation was 2%.

A análise de ressonância magnética nuclear, RMN, de alta resolução no estado sólido permitiu um estudo detalhado da dinâmica molecular de fibras naturais, entre elas duas obtidas a partir do tronco de bananeira e outra, da fruta do coco. Utilizou-se a técnica de relaxação nuclear para avaliar os domínios relacionados às diferentes mobilidades dos componentes dessas fibras, tais como celulose, hemicelulose e lignina. Também foram realizados testes para a quantificação do teor de lignina por método químico. A partir dos tempos de relaxação e da curva de domínios, foi possível verificar que as fibras com alto teor de lignina possuem tempos maiores de relaxação, pois esse componente da fibra apresenta uma estrutura, mais rígida, de anéis aromáticos.

High-resolution nuclear magnetic resonance analysis, NMR, in the solid-state permitted a detailed molecular dynamic study of natural fibers, including two obtained from the banana tree stems and from coconut fruits. The nuclear relaxation technique was applied to evaluate the domains associated with different mobilities of the fiber components, such as cellulose, hemicellulose and lignin. Experiments were also done to quantify the lignin content using a chemical method. From the relaxation times and the domain curves, fibers with higher lignin content were found to have higher relaxation times, because they present a more rigid structure with aromatic groups.

Nanocompósitos baseados em policarbonato e argila organofílica foram obtidos pelo método de intercalação por fusão em câmara de mistura sob diferentes valores de torque e temperatura. A influência desses parâmetros na qualidade da dispersão da argila na matriz polimérica foi investigada por ressonância magnética nuclear (RMN) de baixo campo, empregando o tempo de relaxação longitudinal, T1H, e por difração de raios X. As diferenças nos tempos de relaxação longitudinal e nos padrões de difração de raios X foram correlacionadas com a formação de domínios com mobilidades distintas. O nanomaterial formado apresentou morfologia intercalada com afastamento crescente das camadas de argila, conforme as condições de processamento se tornavam mais severas. A RMN ¹H mostrou que tanto o cisalhamento quanto a temperatura afetaram a mobilidade das cadeias poliméricas, explicitando a homogeneidade crescente da distribuição dos domínios de relaxação, de acordo com o aumento do torque e da temperatura.

Polycarbonate-organofilic clay nanocomposites were obtained via the melt intercalation method in the blending chamber of a torque rheometer, under distinct values of shear and temperature. The influence of those processing parameters on the clay dispersion in the polymer matrix was probed by low-field nuclear magnetic resonance (NMR), using the T1H measurement technique and by wide angle X-ray scattering (WAXS). The differences in longitudinal relaxation times and in the X-ray reflection patterns were correlated with the formation of relaxation domains with particular molecular mobility, as progressively larger intercalated morphologies were found in the nanocomposites due to the increase of shear stress and temperature. ¹H NMR has shown that both shearing and temperature have played a fundamental part on the polymer chains mobility, which explains the increase in the domain´s homogeneity following the increment of those processing parameters.

Poliuretanos são materiais poliméricos importantes e versáteis, principalmente devido a algumas de suas propriedades, como alta resistência à abrasão, resistência ao rasgo, excelente absorção de choques mecânicos, boa flexibilidade e elasticidade. No entanto, existem também algumas desvantagens, como a baixa estabilidade térmica e propriedade de barreira. Para superar essas desvantagens, têm sido produzidos nanocompósitos de poliuretano/montmorilonita organofílica. A investigação da estrutura dos nanocompósitos de poliuretano/argila tem sido realizada principalmente por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Neste trabalho, foram estudados filmes de nanocompósitos de PU/argila organofílica obtidos por intercalação por solução. Os nanocompósitos foram caracterizados por DRX e, principalmente, por ressonância magnética nuclear de baixo campo (RMN-BC). As medidas de RMN-BC, com a determinação do tempo de relaxação spin-rede do núcleo de hidrogênio, forneceram informações ímpares e importantes sobre a dinâmica molecular desses nanocompósitos. Para validar esse estudo foram realizadas análises de difração de raios X, que confirmaram os resultados de RMN. A estabilidade térmica dos materiais também foi determinada por análise termogravimétrica em atmosfera de gás inerte, observando-se pequena melhora na estabilidade do nanocompósito quando comparado com o poliuretano.

Polyurethanes are important and versatile materials, mainly due to some of their properties, such as high resistance to abrasion and tearing, excellent absorption of mechanical shocks and good flexibility and elasticity. However, they have some drawbacks as well, such as low thermal stability and barrier properties. To overcome these disadvantages, various studies have been conducted involving organophilic polyurethane/montmorillonite nanocomposites. The investigation of the structure of polyurethane/clay nanocomposites has mainly been done by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). In this work, PU/clay nanocomposite films obtained by solution intercalation were studied. The nanocomposites were characterized by XRD and low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR). The LF-NMR measurements, with determination of the spin-lattice relaxation time of the hydrogen nucleus, supplied important information about the molecular dynamics of these nanocomposites. The X-ray diffraction measurements validated the results found by NMR. The thermal stability of the material was also determined by thermogravimetric analysis (TGA) under an inert atmosphere. A slight improvement in this stability was observed in the nanocomposite in comparison with polyurethane.

A raiz de mandioca (Manihot esculenta crantz) é cultivada nas mais diversas regiões do Brasil e desempenha importante papel na dieta alimentar dos brasileiros, representando para muitas famílias do Norte e Nordeste a principal fonte energética. A farinha de mandioca constitui-se num alimento com alto teor de amido, além de conter fibras, lipídeos e alguns minerais, entretanto apresenta grande variabilidade genética, o que resulta em diferenciação na sua constituição química e estrutural. Frente à importância econômica, nutricional e farmacológica deste produto, o presente trabalho objetivou caracterizar seis diferentes amostras de farinha de mandioca por meio da espectroscopia de RMN. Além de estabelecer o assinalamento dos principais grupamentos químicos, os resultados confirmaram diferenças no aspecto químico e estrutural das amostras de mandioca. Foi visto que a amostra F1 é mais rica em carboidratos, a amostra F4 é mais rica em glicolipídeos, a amostra F2 apresenta alto teor de amilose, e a amostra F6 apresenta maior diversidade de glicolipídeos. Em relação à estrutura molecular, os espectros de RMN indicaram que a amostra F1 apresenta maior organização molecular e que as amostras F3 e F5 apresentam similaridade na amorficidade e também no arranjo e empacotamento molecular.

Cassava root (Manihot esculenta crantz) is grown in all Brazilian states, being an important product in the diet of Brazilians. For many families of the North and Northeast states, it may represent the main energy source. The cassava root flour has high levels of starch, in addition to containing fiber, lipids and some minerals. There is, however, great genetic variability, which results in differentiation in its chemical composition and structural aspect. Motivated by the economic, nutritional and pharmacological importance of this product, this work is aimed at characterizing six cassava flour samples by NMR spectroscopy. The spectra revealed the main chemical groups. Furthermore, the results confirmed differences on chemical and structural aspect of the samples. For instance, the F1 sample is richer in carbohydrates, while the F4 sample has higher proportion of glycolipids, the F2 sample has higher amylose content and the F6 sample exhibits a greater diversity of glycolipid types. Regarding the molecular structure, the NMR spectra indicated that the F1 sample is more organized at the molecular level, while the F3 and F5 samples are similar in amorphicity and in the molecular packing.

Nanocompósitos a base de poli(etileno-co-acetato de vinila) (EVA) e óxido de sílica (SiO2), com tamanho nanométrico da ordem de 40 nm, foram preparados via intercalação por solução, empregando clorofórmio como solvente. Os nanocompósitos foram caracterizados principalmente pela espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), empregando a análise dos núcleos de carbono-13 (matriz polimérica); silício-29 (nanopartícula) e pela determinação do tempo de relaxação spin-rede do núcleo de hidrogênio no eixo rotatório (T1rH) (matriz polimérica). Pelos dados de RMN foi observado que até cerca de 5% de sílica em massa obteve-se um nanocompósito polimérico com boa dispersão da sílica devido a uma forte interação entre a sílica e matriz de EVA.

Nanocomposites of poly(ethylene-co-vinyl acetate)/silica (SiO2) with dimensions of ca. 40 nm were prepared via solution intercalation employing chloroform as a solvent. They were mainly characterized with nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) employing carbon-13 (polymeric matrix), silicon-29 (nanoparticles) and through the determination of the proton spin-lattice relaxation time in the rotating frame (T1rH) (polymer matrix). From the NMR results it was inferred that up to 5% of silica in mass a well dispersed nanocomposite was obtained, owing to a strong interaction between silica and the EVA matrix.

A Maytenus ilicifolia, conhecida como espinheira-santa, é uma planta popular de uso diverso, como chá é empregada no combate a problemas de doenças gástricas e da diabetes, por exemplo. As plantas possuem em sua constituição polímeros naturais como polissacarídeos, politerpenoides, celulose e fibras. O estudo dos constituintes poliméricos nesse tipo de material tem importância fundamental tanto na identificação, ou seja, qualificação quanto na adulteração da planta. É sabido que podem ser encontrados diversos produtos rotulados como sendo originário da mesma planta, entretanto, muitas das vezes a origem da planta é similar, mas não a mesma, o que pode gerar algum desconforto ou não atividade biológica dos chás quando da ingestão destes. Na literatura não são encontrados muitos trabalhos que envolvam a caracterização comparativa dos constituintes poliméricos, como polissacarídeos e fibras presentes em amostras de origens distintas, para comprovação de adulteração destes produtos. Uma técnica que pode ser promissora para este tipo de estudo é a Ressonância Magnética Nuclear (RMN) em estado sólido, já que permite analisar a amostra in natura não sendo um método destrutivo ou invasivo. Esta espectroscopia analisa amostras em campos magnéticos de diferentes potências ou forças. Neste trabalho é apresentado um estudo de caracterização dos constituintes poliméricos majoritários presentes na M. ilicifolia. Três amostras foram estudadas: uma amostra denominada controle e duas comerciais. O estudo envolveu a determinação dos tempos de relaxação spin-rede (T1) do ¹H utilizando a técnica de campo cíclico rápido (FFC), numa gama de frequências que variou de 100 kHz a 10 MHz. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi estudar a possibilidade de utilização da RMN de baixo campo magnético na elaboração de um método expedito de análise que permita realizar a caracterização estrutural, verificação de autenticidade e/ou avaliação de eventual adulteração nesse tipo de amostra. Pelos resultados obtidos foi possível diferenciar as duas amostras comerciais por comparação com a amostra controle.

The Maytenus ilicifolia (espinheira-santa) is a popular medicinal plant with different uses. It is native of South America and can be found in Brazil. In the Brazilian market it is possible found products labeled as M. ilicifolia. So far, the studies published in the literature involve the modification of the natural materials and do not concern the comparison between commercial the raw natural materials. Different non-destructive NMR techniques can be used to study natural materials. In this work it is presented a characterization study by Fast Field Cycling of the ¹H spin-lattice relaxation time (T1) NMR, in the frequency range 100 kHz-10 MHz. The results obtained in two commercial M. ilicifolia samples and one control sample collected in natura are compared. It was intended to study the possibility to elaborate a characterization method using FFCNMR suitable for the verification of authenticity and/or evaluation of tampering on products. The differences detected by FFCNMR relaxometry were confirmed by thermogravimetric analysis and infrared spectroscopy.

Foi preparada uma argila modificada com cloreto de cetilpiridíneo a partir da argila sódica por troca de cátions em solução. Foi avaliada a quantidade de agente de modificação em relação à argila sódica e o tempo reacional. Os materiais obtidos foram caracterizados por difração de raio X (XRD), análise termogravimétrica (TGA) e ressonância magnética nuclear (RMN) de baixo campo. Após a caracterização foi confirmada a modificação da argila e, também, foi verificado que o produto obtido pode ser empregado na preparação de nanocompósitos de PVC, considerando que o início da degradação do material preparado ocorreu em temperatura superior às comumente utilizadas no processamento do polímero. A adição da argila modificada apresentou uma dispersão adequada no PVC e manteve o início da degradação do material em temperatura compatível com o processamento do polímero, gerando um nanocompósito com parte esfoliada e intercalada.

A modified silicate with cetylpyridinium was prepared from sodium clay with cation exchange in solution. The amount of modification agent for clay and the reaction time were evaluated. The materials produced were characterized using X ray diffraction (XRD), termogravimetric analysis (TGA) and low field nuclear magnetic resonance (NMR). The formation of new organic clay was confirmed, which was introduced in PVC for the formation of nanocomposites. The beginning of degradation of the new clay occurred at temperatures higher than commonly used in the processing of PVC. The nanocomposites were partially exfoliated and partially intercalated.

Foram produzidas reações, via solução, PVP-bentonita (natural e organicamente modificada) nas quais foi estudada a influência das variáveis: tempo reacional (15, 30, 45 minutos, 1, 24, 48, 72 horas), proporção polímero-argila (2:1, 1:1, 1:2) e massa molar média (PVP K-30, PVP K-90). Com o auxílio de técnicas de difração de raios X (XRD), infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e análise termogravimétrica (TGA) foi possível não somente elucidar a formação de nanocompósitos intercalados como também o seu processo reacional.

In this paper were produced reactions by solution PVP-bentonite, natural and modified, where we studied the influence of reaction time (15, 30, 45 minutes, 1, 24, 48, 72 hours), polymer-clay ratio (2:1, 1:1, 1:2) and molar mass (PVP K-30, PVP K-90). Techniques such as XRD, FTIR and TGA were used to explain the formation of intercalated nanocomposites and their reaction process.

Em um material polimérico as variações nas propriedades físicas podem ser avaliadas pelo conhecimento da sua microestrutura. Os estudos de microestrutura em materiais poliméricos são geralmente realizados por ressonância magnética nuclear (RMN) em solução empregando o núcleo de carbono-13. Neste tipo de estudo a resolução espectral é muito importante e esta depende do preparo da amostra. Foi observado que um pré-tratamento físico permite obter uma melhor resolução espectral e, por conseqüência, informações mais detalhadas sobre os encadeamentos nas cadeias poliméricas podem ser obtidos. Isto facilita a determinação das estereoseqüências.

Changes in physical properties of polymeric materials can be evaluated from their microstructures, which can be investigated using solution carbon-13 nuclear magnetic resonance (NMR). In this type of study spectral resolution is very important, which obviously depend on the sample and solvent. A pre physical treatment allows for an improvement in the spectral resolution. Consequently, more information on chain linking can be obtained, thus facilitating the determination of the stereosequences.