Materiais multifuncionais obtidos a partir da intercalação de corantes anionicos em hidróxidos duplos e hidroxissais lamelares e dispersos em polímeros

Abstract

Resumo: Neste trabalho de tese foram estudadas as interações entre matrizes inorgânicas lamelares, sendo estas os hidróxidos duplos lamelares e os hidroxissais lamelares, e corantes orgânicos aniônicos. O intuito de tal estudo foi obter compostos de intercalação orgânico-inorgânicos, e então avaliar estes pigmentos como agentes de reforço em polímeros, tais como o PVA (poli (álcool vinílico)) e oPS (poliestireno) que são polímeros altamente difundidos e utilizados na indústria mundial. Como estes compostos de intercalação podem conferir mais de uma função ao nanocompósito polimérico final, estes vêm sendo denominados de materiais multifuncionais. Os compostos de intercalação foram sintetizados a partir do método de co-precipitação a pH constante no caso dos hidróxidos duplos lamelares e no caso do hidroxissal lamelar, este foi previamente precipitado e então submetido a reações de troca aniônica com os ânions corantes. Os corantes estudados neste trabalho são o azul de Evans, azul do céu de Chicago, azul do Niágara, alaranjado G, alaranjado II e alaranjado de metila, os quais são amplamente utilizados nas mais diversas áreas, desde as clássicas, para tingimento de tecidos, até áreas mais avançadas como na medicina. Os compostos de intercalação e os nanocompósitos foram caracterizados por técnicas analíticas variadas e os nanocompósitos foram avaliados quanto as suas propriedades mecânicas. Os resultados obtidos, através das técnicas utilizadas, indicam que fases HDL cristalinas foram obtidas nas sínteses com os corantes estudados, aliando a propriedade de cor das moléculas corantes e as propriedades de reforço estrutural das lamelas, quando adicionado esses pigmentos aos polímeros estudados. Os ensaios realizados com o hidroxinitrato de zinco indicaram a síntese de uma matriz de hidroxissal com boa cristalinidade que, depois de submetida às reações de troca aniônica com os corantes, foi passível de ser intercalada pelos corantes alaranjados, mas não pelos corantes azuis. Todos os materiais obtidos, após dispersão nos polímeros, mostraram alterações nas propriedades mecânicas e reológicas dos polímeros reforçados, assim como uma maior absorção no ultravioleta e propriedades térmicas diferenciadas.

Abstract: In the present thesis, the interactions between inorganic layered hosts (matrix) of the Layered Double Hydroxides (LDH) and the Layered Hydroxide Salts (LHS), with organic dyes were studied. The objectives of this study was to obtain neworganic-inorganic materials, and evaluate these pigments as reinforcement agents in polymeric materials, such as Poly (vinyl alcohol) (PVA) and the polystyrene (PS), both being highly used polymers all over the world. These intercalation compounds can perform more than one function in polymeric matrices leading to nanocomposites, which have been recognized as multifunctional materials. The intercalation compounds were synthesized by the co-precipitation method at constant pH in the case of the LDH. On the other hand, in the case of the LHS, the zinchydroxide nitrate was previously precipitated and then subjected to anionic exchange reactions with the anions dyes. The dyes studied in this work were the Evans Blue, Chicago Sky Blue, Niagara Blue, Orange G,Orange II and Methyl Orange, which are generally used in several areas, from the classic ones, like dyeing to even more advanced areas like medicine. The intercalation compounds and the nanocomposites were characterized by several analytical techniques and the nanocomposites were evaluated for their mechanical properties. Obtained results indicated resulting crystalline HDL phases in the syntheses of the studied dyes, showed the characteristic color of the dye molecules and the properties of structural reinforcement of the inorganic layers when those pigments were added to the used polymers. The tests obtained with the zinc hydroxide nitrate indicated the synthesis of a LHS host (matrix) with good crystallinity, after the LHS was subjected to the anionic exchange reactions with the dyes, with the possibility of intercalation by the orange dyes, but not with the blue dyes. All the obtained materials, after dispersion in the polymeric materials showed variations in their mechanical properties and thermal stability.