Desenvolvimento de filmes dosimétricos fotoluminescentes à base do PBAT e do MEH-PPV para aplicação em dosimetria de altas doses de radiação gama

• Autor(a) principal: Thiago Schimitberger
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A9TKW7
• topic: Dosimetria de altas doses; Irradiação gama; Polímeros fotoluminescentes; Raios gama; Fotoluminescência; Radiação Dosimetria; Engenharia nuclear; Polímeros

Neste trabalho é apresentada a descoberta da fotoluminescência (PL) radioinduzida no polímero biodegradável poli(butileno-co-tereftalato) (PBAT). Neste processo, um filme de PBAT, que originalmente não possui fotoluminescência, é exposto a altas doses de radiação gama. Após a exposição, o filme passa a emitir luminescência quando excitado por uma fonte de luz LED com comprimento de onda variando entre 380 nm e 420 nm. A fabricação, caracterização e análise de desempenho dos filmes de PBAT produzidos e expostos a diferentes doses de radiação gama (0 4000 kGy), demonstram que a relação de intensidade fotoluminescente em função da dose (PL x dose) é altamente linear, possibilitando assim o desenvolvimento de um novo dosímetro baseado nas diferentes intensidades de emissão fotoluminescente deste polímero. Para tanto, foi realizado um estudo detalhado da relação entre espessura e concentração dos filmes com a intensidade dos espectros de fotoluminescência para uma faixa de dose crescente. Ambos os fatores proporcionaram um aumento considerável da intensidade PL, sendo encontrada a melhor relação PL x dose para a concentração de 0,3 g.ml-1 e espessura de 100 m (7 camadas). Tais parâmetros aumentaram esta relação (PL x dose) em aproximadamente 800%, quando excitados com um LED violeta (405 nm), comparando-se aos primeiros filmes produzidos. Assim como a intensidade PL, os picos de absorção óptica centrados em 345 nm (ABS - UV-Vis) também apresentaram alta linearidade para doses gama variando entre 0 e 750 kGy. Por outro lado, nos espectros de FTIR observou-se uma relação linear entre a intensidade do pico de absorção em 3250 cm-1 e a dose de radiação entre 0 e 4000 kGy. No estudo da fotodegradação dos filmes de PBAT irradiados, a análise da região onde houve formação de crosslinking entre cadeias (gel) e também aonde houve cisão de cadeias, demonstrou que ambos os fenômenos contribuem para a fotoluminescência, sendo que existe uma relação entre o grau de crosslinking e a forma das curvas de PL. Os dados de FTIR deste estudo revelaram ainda o aparecimento de modos de vibração pertencentes às moléculas de NH2, sugerindo que a fotoluminescência radioinduzida do PBAT é devida à formação de um tipo de amina aromática: anel de hidrocarbono ligado a uma molécula de NH2. Devido às características fotoluminescentes desenvolvidas do PBAT, estudou-se um segundo sistema dosímetro (2D) baseado na mudança da cor de emissão da blenda polimérica constituída do PBAT e do polímero conjugado poli[2-metóxi-5-(2-etilhexilóxi)-1,4-fenilenovinileno] - MEH-PPV. Para o sistema MEH-PPV/PBAT, as altas doses de radiação implicaram na degradação do MEH-PPV provocada pela foto-emissão do PBAT e/ou pela própria radiação gama, fazendo com que sua intensidade de emissão PL diminua de forma sincronizada com o aumento da intensidade PL do PBAT para doses entre 0 e 500 kGy. Esta combinação de resultados implicou em um sistema que apresenta mudança de cor de emissão, indo do vermelho ao verde. Os resultados indicam o PBAT e o MEH-PPV/PBAT como possíveis sistemas dosimétricos de baixo custo e fácil processamento, para serem utilizados em embalagens de produtos esterilizados, bem como em controle de processos de irradiação, mostrando assim, ser uma proposta inovadora na utilização de filmes à base de materiais poliméricos para a prática de dosimetria 2D.