Nanocompósito a Base de Nanofibra de Celulose Vegetal e Polianilina: Síntese e Caracterização

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Pinto, R.M. (UFPI) ; Teixeira, A.S.N.M. (IFPI) ; Barud, H.S. (UNIARA) ; Eiras, C. (UFPI)

Resumo

Diante da necessidade em desenvolver novos nanocompósitos, e sabendo que a polianilina (PANI) é um polímero que pode se tornar condutora mediante a protonação na presença de ácidos fortes, e que as nanofibras de celulose (NFC) apresentam relevantes características, como baixo custo da matéria prima e a capacidade de serem incorporadas em processos sustentáveis, o presente trabalho objetivou a síntese de nanocompósitos PANI/NFC pela rota química (in situ), sendo estes caracterizados pelas técnicas de Difratometria de Raios-X (DRX) e Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR). Os resultados obtidos confirmam que a superfície da nanofibra de celulose foi revestida com polianilina, confirmando o sucesso na síntese dos nanocompósitos.

Palavras chaves

Nanocompósito; Polianilina; Nanofibra de Celulose

Introdução

Os nanocompósitos são materiais da classe dos compósitos em que pelo menos um de seus constituintes devem apresentar dimensões manométricas (MORAES et al., 2014). O interesse pelos nanocompósitos tem crescido acentuadamente, uma vez que tendem a apresentar melhores propriedades mecânicas quando comparados com os compósitos convencionais, e isso ocorre devido ao fato de que as interações na interface entre matriz/reforço tendem a aumentar em escala nanométrica. (MORAES et al., 2014). Dentre os materiais em escala nanométrica que podem ser utilizados na formação de nanocompósitos, podemos destacar as nanofibras de celulose vegetal (NFC). As NFC são agregados de fibras longas de celulose com diâmetro compreendido entre 5 e 20 nanômetros e comprimento variável entre 2 e 10 micrômetros (SEHAQUI et al., 2011). Outro material interessante a ser empregado na formação de nanocompósitos é a polianilina (PANI), este polímero condutor tem se destacado devido sua estabilidade térmica, ambiental e química, facilidade de polimerização e baixo custo de produção (BALINT et al., 2014). Diante do que foi exposto, o presente trabalho propõe a síntese e caracterização de um nanocompósito condutor a base de PANI e NFC visando associar as propriedades de condução elétrica da PANI com as propriedades mecânicas da NFC, para aplicações posteriores na fabricação de dispositivos eletrocrômicos flexíveis.

Material e métodos

A síntese química da PANI foi realizada a partir da polimerização oxidativa do monômero anilina na presença de um oxidante persulfato de amônio (KAITSUKA et al., 2016). Para a preparação dos nanocompósitos, utilizou-se as proporções 1:0,5; 1:1; e 1:2 de volume de anilina (mL) e massa de nanofibras de celulose (g) respectivamente para a síntese dos nanocompósitos PANI/NFC1, PANI/NFC2 e PANI/NFC3. A síntese química dos nanocompósitos PANI/NFC1, PANI/NFC2 e PANI/NFC3 foi realizada através da polimerização in situ conforme descrito por Kaitsuka (2016), para posterior caracterização por DRX e FTIR.

Resultado e discussão

Os espectros de FTIR dos nanocompósitos PANI/NFC1, PANI/NFC2 e PANI/NFC3 estão apresentados na Figura 1. A banda 3268 cm-1 do nanocompósito PANI/NFC1 corresponde a vibração de alongamento de N-H e OH, as bandas características 1565 e 1483 cm-1, indicam vibrações de estiramento C=C do anel quinona e bezenóide. Além disso, as bandas 1294, 1164 e 795 cm-1 correspondem ao estiramento vibracional de C-N e C-H, respectivamente. Portanto, estes resultados indicam que a superfície da NFC foi revestida com PANI após a polimerização in situ (LIU et al., 2016; WANG et al., 2012; HE et al., 2016). A Figura 2 mostra os difratogramas da NFC, PANI e dos nanocompósitos PANI/NFC1, PANI/NFC2 e PANI/NFC3. É possível observar que tanto no difratograma da NFC quanto no do nanocompósito de PANI/NFC1 existe um pico próxima a 15,24°, o que indica que a estrutura da NFC não foi destruída durante polimerização in situ (HE et al., 2016). Os outros dois picos de difração do nanocompósito PANI/NFC1 podem ser vistos em 20,8° e aproximadamente em 25,2° (WANG et al., 2012).

Essa Figura apresenta os Espectros de Infravermelho com Transformada de Fourier para a NFC, PANI e os compósitos sintetizados


Esta Figura apresenta os Planos Cristalográficos para a NFC, PANI, e os nanocompósitos sintetizados.

Conclusões

Os resultados indicam que a superfície da NFC foi revestida com PANI, após a polimerização in situ, comprovando que a estrutura da nanofibra de celulose não foi destruída durante a polimerização, e que os nanocompóstos foram sintetizados. Partindo dessa perspectiva, a próxima etapa deste trabalho será a aplicação dos nanocompósitos de PANI/NFC em displays condutores flexíveis

Agradecimentos

UFPI, CNPQ, CAPES

Referências

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