Síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas de tiO2, e aplicação em nanocompósito

In recent decades have seen a sharp growth in the study area of nanoscience and nanotechnology and is included in this area, the study of nanocomposites with self-cleaning properties. Since titanium dioxide (TiO2) has high photocatalytic activity and also antimicrobial, self-cleaning surfaces in your application has been explored. In this study a comparison was made between two synthesis routes to obtain TiO2 nanoparticles by hydrothermal method assisted by microwave. And after analysis of XRD and SEM was considered the best material for use in nanocomposites. It was deposited nanocomposite film of poly (dimethyl siloxane) (PDMS) with 0.5, 1, 1.5 and 2% by weight of nanoparticles of titanium dioxide (TiO2) by the spraying method. The nanocomposite was diluted with hexane and the suspension was deposited onto glass substrate, followed by curing in an oven with forced air circulation. The photocatalytic activity of the nanocomposite impregnated with methylene blue was evaluated by UV- vis spectroscopy from the intensity variation of absorption main peak at 660nm with time of exposure to the UV chamber. Changes in the contact angle and microhardness were analyzed before and after UV aging test. The effect of ultraviolet radiation on the chemical structure of the PDMS matrix was evaluated by spectrophotometry Fourier transform infrared (FTIR).The results indicated that the addition of TiO2 nanoparticles in the coating PDMS gave high photocatalytic activity in the decomposition of methylene blue, an important characteristic for the development of self-cleaning coatings

Desenvolvimento e caracterização de nanocompósito de resina epóxi com nanopartículas de sílica para revestimento de dutos para transporte de petróleo

The use of polymer based coatings is a promising approach to reduce the corrosion problem in carbon steel pipes used for the transport of oil and gas in the oil industry. However, conventional polymer coatings offer limited properties, which often cannot meet design requirements for this type of application, particularly in regard to use temperature and wear resistance. Polymer nanocomposites are known to exhibit superior properties and, therefore, offer great potential for this type of application. Nevertheless, the degree of enhancement of a particular property is greatly dependent upon the matrix/nanoparticle material system used, the matrix/nanoparticle interfacial bonding and also the state of dispersion of the nanoparticle in the polymer matrix. The objective of the present research is to develop and characterize polymer based nanocomposites to be used as coatings in metallic pipelines for the transportation of oil and natural gas. Epoxy/SiO2 nanocomposites with nanoparticle contents of 2, 4, and 8 wt % were processed using a high-energy mill. Modifications of the SiO2 nanoparticles‟ surfaces with two different silane agents were carried out and their effect on the material properties were investigated. The state of dispersion of the materials processed was studied using Scanning and Transmission Electron Microscopy (SEM and TEM) micrographs. Thermogravimetric analysis (TG) were also conducted to determine the thermal stability of the nanocomposites. In addition, the processed nanocomposites were characterized by dynamic mechanical analysis (DMA) to investigate the effect of nanoparticles content and silane treatment on the viscoelastic properties and on the glass transition temperature. Finally, wear tests of the pin-on-disc type were carried out to determine the effects of the nanoparticles and the silane treatments studied. According to the results, the addition of SiO2 nanoparticles treated with silane increased the thermal stability, the storage modulus and Tg of the epoxy resin and decreased wear rate. This confirms that the interaction between the nanoparticles and the polymer chains plays a critical role on the properties of the nanocomposites

Desenvolvimento de nanocompósito (hidroxiapatita/ poliuretano) pela gelação (gelling) de poli ( álcool vinílico) (PVA) para remoção de metais pesados

Removing microcontaminants from effluents is a challenge today, because of its high cost and low efficiency, especially in the treatment of effluents containing heavy metals. An alternative that has emerged is the use of biodegradable nanocomposites, which exhibit good removal and recovery performances, in addition to its low cost. With this in mind, the present study aimed to develop and characterize a nanocomposite based on hydroxyapatite (HAP), polyurethane (PU) and polyvinyl alcohol (PVA) for removing heavy metals. Thus, the research was conducted in several steps: i)- Physico-chemical and microbiological hospital effluent characterization; ii)- Production of hydroxyapatite by aqueous precipitation technique, and their characterization; iii)- Production of the nanocomposite in which the hydroxyapatite was added to the polyurethane prepolymers and then the polyvinyl alcohol/hydroxyapatite film was produced; iv)- Polyvinyl composite without film PU/HAp was also produced in the proportions of 20 and 40% HAp; v)- The composites was characterized by the techniques of XRD, FTIR, SEM / EDS, BET, Zeta Potential and TGA; vi)- The sisal and coconut fibres were washed and dried for comparative tests of adsorption; vii)- Adsorption tests for evaluating the removal of heavy metals (nickel and cadmium). Initial screening adsorption capacity (HAp; PU/HAp - 20 and 40%; PU / HAp / PVA), kinetic studies of adsorption of Cd (II) by HAp; multifactorial design analysis (factorial design) for identifying the most important variables in the adsorption of Cd (II) by composite PU/HAp. Also comparative analysis of adsorption of Cd and Ni by composite PU/HAp were conducted, as well as comparative tests of adsorption of Cd (coconut fibre) and Ni (sisal fibre). It was possible to verify that the composite PU/HAp 40% showed better effectiveness for the removal of Cd (II) and Ni (II), above 80%, equivalent to the lignocellulosic fibre used and HAp produced. As main conclusion, it can be referred that the composite PU/HAp 40% is an effective adsorvent to wastewater treatment for heavy metal removal, with low cost and high efficiency

Nanocompósito de alumina com inclusão nonométricas de zircônia para infraestruturas de próteses odontológicas livres de metal: avaliação de prosperidades mecânicas e análise microestrutural. -

Pós-graduação em Reabilitação Oral - FOAR

Nanocompósito de polpa de mamão e nanopartículas de quitosana para aplicação em embalagens

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Produção de nanocompósito utilizando diferentes fontes de celulose como reforço

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Propriedades mecânicas e térmicas de nanocompósito híbrido de polipropileno com adição de argila e celulose proveniente de papel descartado.

Este trabalho aborda o estudo do comportamento mecânico e térmico do nanocompósito híbrido de polipropileno com uma argila brasileira bentonítica do Estado da Paraíba (PB), conhecida como \"chocolate\" com concentração de 1, 2 e 5 % em massa com a adição de 1 e 2 % em massa de celulose proveniente de papel descartado. Foi utilizado nesse nanocompósito o agente compatibilizante polipropileno graftizado com anidrido maleico PP-g-AM com 3 % de concentração em massa, através da técnica de intercalação do fundido utilizando uma extrusora de dupla-rosca e, em seguida, os corpos de prova foram confeccionados em uma injetora. O comportamento mecânico foi avaliado pelos ensaios de tração, flexão e impacto. O comportamento térmico foi avaliado pelas técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TGA). A morfologia dos nanocompósitos foi estudada pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A argila, a celulose e os nanocompósitos híbridos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX) e espectroscopia no infravermelho (FTIR). Nos ensaios mecânicos de tração houve um aumento de 11 % na tensão máxima em tração e 15 % no módulo de Young, para o nanocompósito com argila, PPA 5 %. No ensaio de impacto Izod, o nanocompósito com argila, PPA 2 % obteve um aumento de 63 % na resistência ao impacto. Para o nanocompósito híbrido PPAC 1 % houve aumento de 8 % na tensão máxima em tração e para o nanocompósito híbrido PPAC 2 % houve aumento de 14 % na resistência ao impacto.

Nanocompósito de poliestireno reciclado, bentonita sódica e hemi-hidrato de sulfato de cálcio: obtenção e caracterização.

Nesta Tese foram preparados, em solução, filmes híbridos de argila e poliestireno provenientes de copos descartáveis comercializados no mercado brasileiro, com acetato de etila e glicerol. Posteriormente, foi adicionado o Hemi-hidrato de sulfato de cálcio como carga de reforço. Tanto a argila quanto o glicerol, assim como o hemihidrato de sulfato de cálcio, foram utilizados nos percentuais relativos à massa do poliestireno fragmentado correspondendo a 1%,2%, 3%,4%, 5% e 7%. Dos filmes, nos percentuais 3, 4, 5 e 7, exclui-se o percentual de 4% e os demais foram fragmentados e submetidos a extrusão, com resfriamento natural, à seco, produzindo-se grãos com os quais foi avaliado o índice de fluidez e injetados para a moldagem de corpos de prova rígidos. O desempenho dos corpos rígidos, foi comparado com os resultados do HIPS 484, e o GPPS comercializados no mercado brasileiro. Os filmes foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), além dos testes de resistência à tração, fluorescência de raios X, EDS e FTIR. Amostra do filme, ultrafino, obtido a partir da solução com o percentual de 5% foi observada ao microscópio ótico e no microscópio eletrônico de transmissão, assim como amostras de corpos rígidos microtomizadas. Nos corpos rígidos, além das análises instrumentais citadas, foram avaliadas a resistência à flexão, modulo de flexão, resistência à tração, alongamento e resistência ao impacto Izod. O desempenho sob chama foi avaliado em amostras de filme e também do corpo rígido. Resultados do DRX, e da MET foram coerentes com a bibliografia para nanocompósitos argila-polímero e, associado às respostas dos demais ensaios, indicaram um material de boa qualidade morfológica e boas propriedades mecânicas comparadas ao HIPS 484 e ao GPPS. Sob a chama o material produzido apresentou maior resistência à queima avaliado pela quantidade aparente de material residual para um mesmo tempo sob fogo. Constatou-se, também, uma boa dispersão das cargas na matriz polimérica, assim como uma adequada interação entre os elementos orgânicos e inorgânicos do material, a delaminação parcial da argila e quebra da estrutura do hemi-hidrato. Isto resultou em um bom desempenho mecânico e térmico do compósito que pode ser atribuído, tanto a uma forte influência dos íons metálicos presentes nas cargas inorgânicas, quanto às adições presentes na formulação dos copos descartáveis.

Síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas de tiO2, e aplicação em nanocompósito

In recent decades have seen a sharp growth in the study area of nanoscience and nanotechnology and is included in this area, the study of nanocomposites with self-cleaning properties. Since titanium dioxide (TiO2) has high photocatalytic activity and also antimicrobial, self-cleaning surfaces in your application has been explored. In this study a comparison was made between two synthesis routes to obtain TiO2 nanoparticles by hydrothermal method assisted by microwave. And after analysis of XRD and SEM was considered the best material for use in nanocomposites. It was deposited nanocomposite film of poly (dimethyl siloxane) (PDMS) with 0.5, 1, 1.5 and 2% by weight of nanoparticles of titanium dioxide (TiO2) by the spraying method. The nanocomposite was diluted with hexane and the suspension was deposited onto glass substrate, followed by curing in an oven with forced air circulation. The photocatalytic activity of the nanocomposite impregnated with methylene blue was evaluated by UV- vis spectroscopy from the intensity variation of absorption main peak at 660nm with time of exposure to the UV chamber. Changes in the contact angle and microhardness were analyzed before and after UV aging test. The effect of ultraviolet radiation on the chemical structure of the PDMS matrix was evaluated by spectrophotometry Fourier transform infrared (FTIR).The results indicated that the addition of TiO2 nanoparticles in the coating PDMS gave high photocatalytic activity in the decomposition of methylene blue, an important characteristic for the development of self-cleaning coatings

Nanocompósitos de elastômero termoplástico à base de PP/EPDM/argila organofílica

Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de elastômeros termoplásticos à base de PP/EPDM/argila organofílica. Foram utilizados como agentes interfaciais polipropileno e terpolímero de etileno-propileno-dieno ambos modificados com grupos anidrido maleico, PP-MA e EPDM-MA, respectivamente. Dois tipos de argila organofílica, que se diferenciam pela estrutura química do surfactante e conseqüentemente pela estabilidade térmica, foram empregados como carga inorgânica. Os nanocompósitos foram preparados pela técnica de intercalação por fusão em câmara interna de mistura e a incorporação da argila foi feita pela adição de masterbatches previamente preparados. Foram investigadas as propriedades de tração, reométricas e ainda a morfologia (cristalinidade e estrutura obtida) dos nanocompósitos a fim de estabelecer a influência do tipo e quantidade de argila organofílica e agente interfacial. Os resultados mostraram que a adição de agente interfacial melhorou a dispersão da argila organofílica na matriz de PP/EPDM, particularmente o PP-MA. Foram obtidos nanocompósitos com estruturas mistas intercaladas e esfoliadas, que resultaram em maiores valores de módulo de elasticidade e manutenção dos valores de deformação. As propriedades reométricas confirmaram o maior grau de dispersão da argila organofílica em nanocompósitos contendo PP-MA. Teores crescentes de argila reduziram a cristalinidade dos nanocompósitos, os quais quando reprocessados, mantiveram as características inerentes ao TPE de origem. Por fim, a estrutura do surfactante presente

Avaliação de uma resina polimérica contendo nanopartículas de prata

Neste trabalho foi testada a eficiência antimicrobiana de um nanocompósito de prata preparado a partir da modificação da resina comercial Lewatit VPOC1800 (contendo grupos sulfônicos) para três espécies de bactérias (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa e Escherichia coli.) cuja estrutura e composição das camadas externas da parede celular são distintas. Em termos da susceptibilidade aos biocidas essa diferença pode significar um fator importante de estudo. A avaliação da atividade biocida foi feita através de experimento que estimou a zona de inibição proporcionada pela atividade da resina sobre as bactérias estudadas. A resina mostrou eficiência biocida que aparentemente não é afetada pelas diferenças morfológicas das bactérias estudadas. Uma série de teste em batelada foi realizado com o intuito de se verificar a massa da resina e o tempo de contato ideal com a solução a ser descontaminada, chegando aos valores de 0,2g e 1minuto. As diferentes concentrações bacterianas utilizadas no estudo não influenciaram na atividade antimicrobiana da resina. Um estudo em coluna foi realizado para se averiguar o ponto de saturação do compósito, observando-se que a curva de ruptura da resina segue um tendência exponencial crescente igual a todas as espécies estudas, atingindo a saturação em aproximadamente 2250 mL

Obtenção de nanocompósitos a partir da co-coagulação da borracha nitrílica e hidrotalcita

Partículas nanoestruturadas têm sido amplamente utilizadas como carga de reforço em matrizes elastoméricas, sendo substitutos eficazes das cargas convencionais, já consagradas, como o negro de fumo, mica, sílica. Em especial, as argilas têm mostrado grande potencial ao que se refere a melhor dispersão na matriz polimérica, em função de sua elevada razão de aspecto. Dentro do vasto universo de argilominerais, as argilas aniônicas, também conhecidas hidróxido duplo lamelar (HDL), apresentam como vantagem a possibilidade de ser projetada estruturalmente para as mais diversas finalidades, ao se modificar os ânions ou os cátions, ou até mesmo combiná-los na estrutura lamelar. E dentre os métodos existentes para se preparar compósitos a base de elastômero/argila, a co-coagulação do látex, é uma forma bastante eficaz e economicamente viável, uma vez que a borracha obtida após processo de coagulação já contém a carga incorporada. Este trabalho se dedicou a avaliar o processo de co-coagulação do látex de NBR e HDL, visando a obtenção de nanocompósitos. Para tanto HDL de composição Mg/Al-CO3 foi modificado com ânions DS, DBS e ST e foram preparadas suspensões aquosas, utilizando como ferramentas de dispersão ultraturrax e ultrassom de ponteira. As variáveis de processo avaliadas foram tipo e teor de HDL, tempo de mistura látex/suspensão aquosa de HDL, quantidade de coagulante e velocidade de agitação. Por fim, os coágulos obtidos foram formulados para avaliar a influência dos HDL na cinética de vulcanização e também para determinação das propriedades mecânicas convencionais. Os resultados obtidos comprovaram que a metodologia de dispersão de hidrotalcita ao látex nitrílico de modo prévio ao processo de coagulação é uma alternativa viável para a obtenção de nanocompósitos. O uso do ultrassom de ponteira como ferramenta na dispersão aquosa de HDL contribuiu para maior estabilidade da suspensão e o ajuste nos parâmetros do sistema de coagulação, levaram a obtenção de grumos uniformes do ponto de vista macroscópico e microscópico. As micrografias dos coágulos não vulcanizados obtidas por MEV-FEG confirmaram as informações apuradas a partir dos difratogramas de raios-X que apontou a formação de um sistema parcialmente esfoliado, em função da ausência dos picos característicos da hidrotalcita, além de indicarem a coexistência de partículas em dimensões micrométrica a nanométricas em uma mesma estrutura. A composição química do HDL, com a presença de átomos de magnésio e alumínio combinados com grupos hidroxila favoreceu a redução tanto o tempo de indução como de pré-cura. As propriedades mecânicas que se mostraram mais sensíveis ao grau de dispersão da carga foram a dureza, a deformação permanente à compressão (DPC) e o módulo de tração a 300% de deformação (E300), em especial para os compósitos contendo 10% m/m de HDL natural e modificado com estearato. A resistência à chama dos nanocompósitos de NBR-HDL vulcanizados apresentou um ligeiro aumento quando comparados à NBR pura, visto que esta é uma característica própria da hidrotalcita, decorrente da sua composição química

Preparação, caracterização e avaliação de nanocompósitos de PBAT/amido de milho e vermiculita organofilizada

Nos últimos 20-30 anos polímeros biodegradáveis vêm sendo estudados e desenvolvidos e atualmente já são comercializados. Contudo, o custo, a processabilidade e algumas propriedades ainda dificultam a penetração desses polímeros no mercado e a competição com as chamadas commodities. Não são poucos os autores que se dedicam a desenvolver aditivos e formulações para superar essas limitações. Desta forma, esta Tese se dedicou ao desenvolvimento de compósitos de Ecobras, fabricado pela Basf e comercializado pela Corn Products, utilizando como carga mineral resíduo da extração da bauxita, no município de Santa Luzia/PB, o qual consiste em sua totalidade de vermiculita. Esta vermiculita foi quimicamente modificada com sais de alquil fosfônio para melhorar a compatibilidade com a matriz polimérica e também espaçar as camadas de aluminossilicato. De fato, a modificação com o brometo de hexadecil tributil fosfônio resultou na esfoliação da vermiculita tornando-a potencialmente apropriada para a obtenção de nanocompósitos. A preparação dos compósitos foi realizada pelo método de intercalação no estado fundido e foram comparadas a utilização da câmara interna de mistura e da mini extrusora de dupla rosca, sendo esta última mais eficaz na dispersão da vermiculita, conforme revelado pela microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e reometria de placas. O grau de dispersão também foi influenciado pela estrutura química do modificador da vermiculita e pelo teor dessa carga incorporada à matriz. Teores mais elevados levaram a formação de aglomerados, enquanto a modificação da carga implicou na formação de micro e nanocompósitos. Ainda houve alterações das propriedades térmicas com aumento dos valores da temperatura de transição vítrea, de cristalização e fusão, embora o grau de cristalinidade tenha sido mantido. Nitidamente, foram obtidos materiais mais rígidos, com maior módulo e menor capacidade de deformação. Cerca de 58% de perda de massa foi observada para os micro e nanocompósitos obtidos após 17 semanas de enterro em solo simulado para avaliação da biodegradabilidade, valor bem próximo ao Ecobras puro. De modo geral, a incorporação das diferentes vermiculitas retardou nas primeiras semanas a biodegradação, provavelmente em função de modificações na estrutura cristalina, conforme sugerido pelos maiores valores de temperatura de fusão observados durante o acompanhamento do processo de biodegradação. No entanto, após 7 semanas os perfis de biodegradação dos micro e nanocompósitos se aproximaram bastante do Ecobras puro. Desta forma, foi possível nesta Tese obter um nanocompósito de Ecobras com vermiculita modificada com brometo de hexadecil fosfônio utilizando ferramentas comuns de processamento no estado fundido com biodegradabilidade próxima ao polímero de partida, porém mais rígido e menos deformável

Métodos químicos de modificação superficial de nanomateriais

O objectivo geral desta tese foi investigar diversas estratégias de síntese de nanocompósitos híbridos de matriz polimérica, contendo nanopartículas inorgânicas com funcionalidades diversas. O interesse nestes nanocompósitos multifuncionais consiste no enorme potencial que apresentam para novas aplicações tecnológicas, tais como em optoelectrónica ou em medicina. No capítulo introdutório, apresenta-se uma revisão das propriedades de nanopartículas inorgânicas e nanoestruturas obtidas a partir destas, métodos de preparação e de modificação química superficial, incluindo a formação de nanocompósitos poliméricos, bem como a aplicação destas nanoestruturas em medicina e biologia. O estudo das propriedades de nanopartículas de ouro é um importante tema em Nanociência e Nanotecnologia. As propriedades singulares destas NPs apresentam uma estreita relação com o tamanho, morfologia, arranjo espacial e propriedades dieléctricas do meio circundante. No capítulo 2, é reportada a preparação de nanocompósitos utilizando miniemulsões de poli-estireno (PS) e poli-acrilato de butilo (PBA) contendo nanopartículas de ouro revestidas com moléculas orgânicas. As propriedades ópticas destas estruturas híbridas são dominadas por efeitos plasmónicos e dependem de uma forma crítica na morfologia final dos nanocompósitos. Em particular, demonstra-se aqui a possibilidade de ajustar a resposta óptica, na região do visível do espectro, através do arranjo das nanopartículas na matriz polimérica, e consequentemente o acoplamento plasmónico, utilizando nanopartículas resultantes da mesma síntese. Na generalidade, é reportada aqui uma estratégia alternativa para modificar a resposta óptica de nanocompósitos, através do controlo da morfologia do compósito final face à estratégia mais comum que envolve o controlo das características morfológicas das partículas metálicas utilizadas como materiais de partida. No Capítulo 3 apresentam-se os resultados da preparação de vários compósitos poliméricos com propriedades magnéticas de interesse prático. Em particular discute-se a síntese e propriedades magnéticas de nanopartículas de ligas metálicas de cobalto-platina (CoPt3) e ferro-platina (FePt3), assim como de óxidos de ferro (magnetite Fe3O4 e maguemite g-Fe2O3) e respectivos nanocompósitos poliméricos. A estratégia aqui descrita constitui uma via interessante de desenvolver materiais nanocompósitos com potencial aplicação em ensaios de análise de entidades biológicas in vitro, que pode ser estendido a outros materiais magnéticos. Como prova de conceito, demonstrase a bioconjugação de nanocompósitos de CoPt3/PtBA com anticorpos IgG de bovino. No capítulo 4 é descrita a preparação e propriedades ópticas de pontos quânticos (“quantum dots”, QDs) de CdSe/ZnS assim como dos seus materiais nanocompósitos poliméricos, CdSe/ZnS-PBA. Como resultado das suas propriedades ópticas singulares, os QDs têm sido extensivamente investigados como materiais inorgânicos para aplicações em dispositivos ópticos. A incorporação de QDs em matrizes poliméricas é de particular interesse, nomeadamente devido ao comportamento óptico do nanocompósito final parecer estar dependente do tipo de polímero utilizado. As propriedades ópticas dos nanocompósitos foram estudadas sistematicamente por medidas de fotoluminescência. Os nanocompósitos apresentam propriedades interessantes para potenciais aplicações biológicas em diagnóstico in vitro, funcionando como sondas biológicas luminescentes.