Desenvolvimento de materiais nanoestruturados processados pela técnica de Fiação por Sopro em Solução

Abstract

A técnica de fiação por sopro em solução foi utilizada neste trabalho para a produção de fibras de PVDF/TiO2, PVDF/Ni, PVDF/Fe2O3@SiO2, TiO2/Ag e fibras puras de TiO2. Inicialmente, foi realizado um estudo sobre a influência da concentração das nanopartículas de TiO2 no compósito PVDF/TiO2, analisando as alterações morfológicas, estrutura cristalina, propriedades térmicas e propriedades fotocatalíticas, sendo a melhor eficiência fotocatalítica das fibras contendo a incorporação 0,20 g de TiO2, degradando 92% do corante em 60 minutos. As fibras puras de TiO2 e fibras de TiO2/Ag também foram estudadas em termos de suas morfologias, estruturas cristalinas, propriedades térmicas e propriedades fotocatalíticas. Essas nanofibras apresentaram uma eficiência fotocatalítica mais elevada quando comparado ao compósito de PVDF/TiO2. As fibras puras de TiO2 degradaram 100 % do corante em 40 minutos de exposição a irradiação ultravioleta e o compósito TiO2/Ag degradou 100 % do corante em 30 minutos de exposição à radiação. Para obtenção de fibras com propriedades magnéticas, foram produzidas mantas fibrosas contendo Ni e Fe2O3@SiO2, com a matriz polimérica de PVDF. Os compósitos magnéticos produzidos foram estudados e analisados em termos de suas morfologias, estruturas cristalinas, propriedades térmicas e propriedades magnéticas. O compósito PVDF/Ni apresentou comportamento ferromagnético para curvas MvsH e comportamento superparamagnético para curvas de MvsT. O compósito de PVDF/Fe2O3@SiO2 exibiu comportamento ferrimagnético para curvas MvsH e comportamento superparamagnético à temperatura ambiente para curvas MvsT. Os compósitos produzidos e as fibras puras possuem várias aplicações devido às suas propriedades fotocatalíticas, magnéticas e poliméricas. A combinação dessas propriedades magnéticas com as poliméricas, permitem que esses compósitos atuem nas mais diversas áreas de aplicações, como em medicina, biologia, química ambiental, geoquímica, ciência do solo, geologia e mineralogia.

A solution blow spinning technique was used in this work to produce PVDF/TiO2, PVDF/Ni, PVDF/Fe2O3@SiO2, TiO2 fibers and TiO2/Ag pure fibers. Firstly, it was realized a study of the influence of TiO2 nanoparticle concentration on the morphology, crystal structure, thermal properties and photocatalytic properties of PVDF/TiO2 composite. The better photocatalytic fiber was the incorporation containing 0,20 g of TiO2 which had 92% degradation of the dye in 60 minutes. TiO2 and TiO2/Ag pure fibers were also produced and the morphology, crystal structure, thermal properties and photocatalytic properties was studied. Showing a better photocality efficiency when compared to PVDF/TiO2 composite. Pure TiO2 fibers degraded 100% of the dye in 40 minutes under ultraviolet irradiation and the TiO2/Ag composite degraded 100% of the dye in 30 minutes. In order to obtain fibers with magnetic properties, fibrous blanket of Ni and Fe2O3@SiO2 were produced keeping the PVDF polymer matrix. The magnetic composites produced were studied and analyzed their morphology, crystal structures, thermal properties and magnetic properties. The PVDF/Ni composite showed ferromagnetic behavior for MvsH curves and superparamagnetic behavior for MvsT curves, and the PVDF/Fe2O3@SiO2 composite exhibited a ferrimagnetic behavior for MvsH curves and superparamagnetic behavior at room temperature for MvsT curves. The composites produced and the pure fibers have several applications due to their photocatalytic, magnetic and polymeric properties. The combination of magnetic and polymeric properties allows these composites to act in a wide range of applications, such as medicine, biology, environmental chemistry, geochemistry, soil science, geology and mineralogy.