Efeito de materiais bidimensionais no mecanismo de fotodegradação de materiais poliméricos

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dc.contributor.advisorFechine, Guilhermino José Macêdo
dc.contributor.authorÂngulo, Aurianny Lima
dc.date.accessioned2023-09-21T15:40:09Z
dc.date.available2023-09-21T15:40:09Z
dc.date.issued2023-08-16
dc.description.abstractEsta 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.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível
dc.description.sponsorshipIPM - Instituto Presbiteriano Mackenzie
dc.description.sponsorshipMackPesquisa - Fundo Mackenzie de Pesquisa
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/33423
dc.language.isopt_BR
dc.language.isoen
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenzie
dc.subjectnanoestruturas
dc.titleEfeito de materiais bidimensionais no mecanismo de fotodegradação de materiais poliméricos
dc.typeTese
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8109533360196619
local.contributor.advisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0002-5520-8488 Endereço
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8695933016626163
local.contributor.authorOrcidhttps://orcid.org/0000-0003-3703-7993
local.contributor.board1Silva, Cecilia de Carvalho Castro e
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6889517148629242
local.contributor.board1Orcidhttps://orcid.org/0000-0003-3933-1838
local.contributor.board2Rabello, Marcelo Silveira
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0384726674523131
local.contributor.board2Orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0527-6658
local.contributor.board3Ribeiro, Hélio
local.contributor.board3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0766240077339002
local.contributor.board4Scuracchio, Carlos Henrique
local.contributor.board4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0896060959622431
local.contributor.board4Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7723-0213
local.description.abstractenThis research refers to the study of degradation mechanisms of nanocomposites based on two-dimensional materials. The behavior of these materials when exposed to ultraviolet (UV) radiation, although little studied, is an important tool to understand the shelf life of these products and define stabilization strategies. In this work, the photodegradation process of pure polymers and nanocomposites was investigated to understand the oxidative behavior of polymeric systems based on 2D materials without additives under different periods of exposure to accelerated aging. The choice of polymer matrices was correlated with the packaging film production sector, due to the great importance of this product in maintaining the quality and freshness of products. The nanocomposites were prepared using melt mixing technique. Molybdenum disulfide (MoS2) was used as 2D material in polystyrene nanocomposites, Graphene (Gr) and graphene oxide (GO) were added in low-density polyethylene (LDPE) and hexagonal boron nitride (h-BN) was used in high density polyethylene (HDPE) matrix. Samples were produced with 2D materials content between 0,001 and 0,005 for PS-based nanocomposites; and content between 0.05 and 0.3 wt% for polyolefins. In this work, the photodegradation process for neat polymers and polymer-2D nanocomposites was investigated in order to understand the weathering behavior of polymer nanocomposites based on 2D materials without additives. The specimens were exposed to ultraviolet radiation in a Q-Lab weathering chamber for periods of up to 8 weeks. After the selected exposure intervals, the extent of degradation was evaluated by infrared spectroscopy (FTIR), visible spectroscopy (UV-vis), X-ray diffractometry (XRD) and thermal tests (DSC), depending on the composition. The carbonyl band was also monitored as a function of time by carbonyl index and curve fitting. The deconvolution of FTIR revealed that the band encompasses the oxidation products: carboxylic acids, ketones, aldehydes and esters. The oxidation behavior with respect to the type of nanocomposites shows that PS/MoS2, LDPE/Gr and LDPE/0,3GO compositions undergoes less oxidization than the matrices. These compositions are associated with the photoprotective effect of the nanostructures. On the other hand, the low content compositions of LDPE/GO and hBN/HDPE nanocomposites accelerated the degradative processes
local.keywordsnanocomposites
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)
local.publisher.initialsUPM
local.publisher.programEngenharia de Materiais e Nanotecnologia
local.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS
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