Desenvolvimento de filmes condutores de celulose regenerada de juta com nanopartículas de prata

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Kataoka, Lays Furtado de Medeiros Souza
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/41868
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2021.
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A combinação química para obtenção da polpa celulósica envolveu tratamentos alcalinos com hidróxido de potássio (KOH) e hidróxido de sódio (NaOH), de acetilação e branqueamento da fibra. Dentre essas etapas de tratamento, foi realizado um planjemento fatorial 22 para avaliar os efeitos no rendimento da polpa celulósica, variando a concentração de hidróxido de potássio (KOH) e o tempo de reação. As fibras tratadas foram caracterizadas quimicamente quanto ao teor de holocelulose, alfacelulose e hemicelulose. O efeito dos tratamentos químicos na cristalinidade das fibras foi observado usando a Difração de Raios X. A polpa celulósica branqueada obtida foi utilizada no procedimento de fabricação de filme regenerado. O procedimento de dissolução da celulose branqueada em meio aquoso de NaOH e coagulação em água possibilitou a produção do filme regenerado. As fibras de juta in natura, tratadas de acordo com os parâmetros do planejamento fatorial, as fibras ao longo dos sucessivos tratamentos químicos para obtenção da celulose e o filme de celulose regenerada foram caracterizados por Análise Térmica (TG/DTG) e Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). Foi realizada a síntese das nanopartículas de prata (AgNP) por meio da reação de nitrato de prata e borohidreto de sódio. Foram incorporadas as nanopartículas de prata durante o procedimento de fabricação dos filmes de celulose regenerada e os mesmos foram caracterizados por FTIR, UV-Vis, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e resistência de folha pelo método de Van der Pauw. O procedimento de extração alcalina adotado permitiu a extração parcial de componentes lignocelulósicos presente na fibra, conforme comprovado pela análise química. A concentração de KOH e o tempo de reação afetaram significativamente o rendimento de alfacelulose. Das condições estudadas no planejamento fatorial, a melhor foi com tratamento de KOH a 10% (m/v) por 3 h. As fibras tratadas com KOH tiveram temperaturas iniciais de degradação mais altas do que a juta in natura. Os tratamentos químicos adotados para obtenção da polpa celulósica permitiram a remoção de lignina e hemicelulose presentes na fibra, comprovado por análise química. As fibras com os sucessivos tiveram inicio de degradação em temperaturas mais altas do que a juta in natura. Houve aumento da cristalinidade pelo aumento do conteúdo de celulose e consequente diminuição de umidade. A estabilidade térmica do filme de celulose regenerada foi deslocada para temperaturas mais baixas em relação às fibras tratadas. A solução de nanopartículas de prata revelou a presença de banda plasmônica característica desse tipo de nanopartícula. O aumento da concentração de AgNP foi favorável para aumento da condutividade dos filmes, porém houve diminuição da transmitância. A condutividade dos filmes caracterizados ocorreu na faixa de de 10-2 S/cm.Fundação de Apoio a Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Cellulose is one of the most abundant naturally occurring polymers on earth, in addition to having advantages such as biocompatibility, biodegradability and cost-benefit. Cellulose- derived materials with electrical conductivity, such as regenerated cellulose films, can be applied as elements in electronic devices. Therefore, the present study aims to obtain and evaluate the conductivity of regenerated cellulose films with the addition of silver nanoparticles, from the cellulose obtained from the in natura jute fiber. The cellulosic pulp of the jute fiber was obtained by a succession of chemical treatments that allowed the dissolution and regeneration of cellulose films. The chemical combination for obtaining the cellulose pulp involved alkaline treatments with potassium hydroxide (KOH) and sodium hydroxide (NaOH), of acetylation and fiber bleaching. Among these treatment steps, a factorial design 22 was carried out to evaluate the effects on cellulose pulp yield, varying the concentration of potassium hydroxide (KOH) and the reaction time. The treated fibers were chemically characterized in terms of holocellulose, alpha cellulose and hemicellulose content. The effect of chemical treatments on the crystallinity of the fibers was observed using X-Ray Diffraction. The bleached cellulosic pulp obtained was used in the regenerated film manufacturing procedure. The procedure of dissolving the bleached cellulose in aqueous NaOH and coagulation in water allowed the production of the regenerated film. The in natura jute fiber, treated according to the factorial planning parameters, the fibers along the successive chemical treatments to obtain the cellulose and the regenerated cellulose film were characterized by Thermal Analysis (TG/DTG) and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The synthesis of silver nanoparticles (AgNP) was carried out through the reaction of silver nitrate and sodium borohydride. Silver nanoparticles were incorporated during the manufacturing process of regenerated cellulose films and they were characterized by FTIR, UV-Vis, Scanning Electron Microscopy (SEM) and sheet resistance by the Van der Pauw method. The alkaline extraction procedure adopted allowed partial extraction of lignocellulosic components present in the fiber, as evidenced by chemical analysis. The concentration of KOH and the reaction time significantly affected the yield of alpha cellulose. Of the conditions studied in the factorial design, the best was with KOH treatment at 10% (w/v) for 3 h. The fibers treated with KOH had higher initial degradation temperatures than jute in natura. The chemical treatments adopted to obtain the cellulose pulp allowed the removal of lignin and hemicellulose present in the fiber, confirmed by chemical analysis. The successively treated fibers had a higher initial degradation temperature than in natura jute fiber. There was an increase in crystallinity due to the increase in cellulose content and consequent decrease in humidity. The thermal stability of the regenerated cellulose film has been shifted to lower temperatures compared to the treated fibers. Films regenerated with silver nanoparticles revealed the presence of a plasmonic band characteristic of this type of nanoparticle. The increase in the concentration of AgNP was favorable to increase the conductivity of the films, but there was a decrease in transmittance. The conductivity of the characterized films occurred in the range of 10-2 S/cm.Luz, Sandra Maria daKataoka, Lays Furtado de Medeiros Souza2021-08-23T18:45:26Z2021-08-23T18:45:26Z2021-08-232021-04-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfKATAOKA, Lays Furtado de Medeiros Souza. Desenvolvimento de filmes condutores de celulose regenerada de juta com nanopartículas de prata. 2021. 95 f., il. Dissertação (Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2021.https://repositorio.unb.br/handle/10482/41868A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-13T14:37:13Zoai:repositorio.unb.br:10482/41868Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-13T14:37:13Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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