Efeito de materiais bidimensionais no mecanismo de fotodegradação de materiais poliméricos

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Tipo
Tese
Data
2023-08-16
Autores
Ângulo, Aurianny Lima
Orientador
Fechine, Guilhermino José Macêdo
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Silva, Cecilia de Carvalho Castro e
Rabello, Marcelo Silveira
Ribeiro, Hélio
Scuracchio, Carlos Henrique
Programa
Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Resumo
Esta pesquisa refere-se ao estudo dos mecanismos de degradação de nanocompósitos baseados em materiais bidimensionais. O comportamento desses materiais quando expostos à radiação ultravioleta (UV), embora pouco estudado, é uma importante ferramenta para entender a vida útil desses produtos e definir estratégias de estabilização. Neste trabalho, foi investigado o processo de fotodegradação dos polímeros puros e dos nanocompósitos, a fim de entender o comportamento oxidativo de sistemas poliméricos baseados em materiais 2D sem aditivação sob diferentes períodos de exposição ao envelhecimento acelerado. A escolha das matrizes poliméricas foi correlacionada com o setor de produção de filmes para embalagens, devido à grande importância deste produto na manutenção da qualidade e frescor dos produtos alimentícios. Os nanocompósitos foram preparados usando a técnica de mistura no estado fundido. O dissulfeto de molibdênio (MoS2), em baixíssimos teores de carga, foi usado como material 2D em nanocompósitos de poliestireno, o grafeno (Gr) e óxido de grafeno (GO) foram adicionados em polietileno de baixa densidade (PEBD) e o nitreto de boro hexagonal (h BN) foi usado em matriz de polietileno de alta densidade (PEAD). As amostras foram produzidas com teores diversos de materiais 2D, entre 0,001 e 0,005 para os nanocompósitos à base de PS; e entre 0,05 e 0,3% em massa para poliolefinas. As amostras foram expostas à radiação ultravioleta, em uma câmara de envelhecimento acelerado, por períodos de até 8 semanas. Após os intervalos de exposição selecionados, a extensão da degradação foi avaliada por espectroscopia de infravermelho (FTIR), espectroscopia no espectro visível (UV-vis), difração de raios-X (DRX) e ensaios térmicos (DSC), a depender da composição. A banda de carbonila foi monitorada em função do tempo de exposição à radiação por índice de carbonila e ajuste matemático de curva. A deconvolução da banda de FTIR revelou a presença dos grupos funcionais oxigenados típicos de processos foto-oxidativos: ácidos carboxílicos, cetonas, aldeídos e ésteres. O comportamento de oxidação em relação ao tipo de nanocompósitos mostra que as composições de PS/MoS2, PEBD/Gr e PEBD/0,3 GO sofrem menores taxas de oxidação quando comparadas às matrizes. Estas composições estão associadas ao efeito fotoprotetor decorrente da presença das nanoestruturas. Por outro lado, as composições de baixo teor de óxido de grafeno e hBN/PEAD aceleraram os processos de degradação.
Descrição
Palavras-chave
nanoestruturas
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