PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS de Ag e ZnO E INCORPORAÇÃO EM FIBRAS DE TECIDOS DE ALGODÃO

The fabrics are used for various applications in our daily life, and particularly natural fabrics such as cotton are susceptible to bacterial growth due to moisture that it can accumulate which facilitates this process and also the fibers themselves may serve as nutrients for the growth of microorga...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2014
Main Author: Matsushita, Alan Fernando Yoshiaki lattes
Orientador/a: Pessoa, Christiana Andrade lattes
Co-advisor: Garcia, Jarem Raul lattes
Banca: Pavinatto, Felippe José lattes, Lazaro, Sérgio Ricardo de lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química Aplicada
Department: Química
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/2128
Citação:MATSUSHITA, Alan Fernando Yoshiaki. PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS de Ag e ZnO E INCORPORAÇÃO EM FIBRAS DE TECIDOS DE ALGODÃO. 2014. 146 f. Dissertação (Mestrado em Química) - UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Ponta Grossa, 2014.
Resumo Português:Os tecidos são utilizados para várias aplicações em nosso dia a dia, e principalmente os tecidos naturais como o algodão são suscetíveis ao crescimento bacteriano devido ao fato de acumularem umidade o que facilita esse processo, além das próprias fibras servirem como nutrientes para o crescimento de microorganismos. Neste trabalho foi realizada a síntese de nanopartículas de prata e óxido de zinco para incorporação em fibras de algodão através do método Layer-by-layer. As nanopartículas de prata conferem alta atividade biocida quando incorporada em tecidos e as nanopartículas de óxido de zinco promovem um bloqueio contra radiação ultra-violeta e também pode tornar o tecido auto limpante através da oxidação de compostos na sua superfície. Portanto o objetivo deste trabalho foi promover essas características em um tecido de algodão. A síntese das nanopartículas de prata e óxido de zinco foram realizadas utilizando-se polieletrólitos como estabilizantes da suspensão. As sínteses foram realizadas em 4 proporções (1, 2, 5 e 10%) do metal em relação a concentração do polieletrólito. Para as nanopartículas de prata utilizou-se o cloreto de 3-n-propilpiridínio silsesquioxano (SiPy+Cl-) como estabilizante obtendo-se nanopartículas de 5 nm de diâmetro enquanto que para o ZnO utilizou-se o Poli(cloreto de dialildimetilamônio) PDDA, obtendo-se neste caso nanopartículas com tamanhos maiores que 400 nm. Esses nanocompósitos foram utilizados para realizar um revestimento sobre fibras de algodão. Para isto utilizou-se a técnica LbL, onde se foi necessário realizar um tratamento químico prévio no tecido para haver uma interação entre a superfície do tecido e os polieletrólitos. As bicamadas foram crescidas no tecido com a utilização do poliestireno sulfonado (PSS) como poliânion. A caracterização dos tecidos revestidos com os nanocompósitos Ag/SiPy+Cl- foi realizada variando-se o número de bicamadas. A partir de imagens de MEV observou-se o revestimento crescido sobre a superfície do tecido e a análise de EDS foi utilizada como tentativa de estimar a quantidade de prata adsorvida nos tecidos. Através de imagens de TEM observou-se nanopartículas com tamanhos entre 2 – 10 nm. Os testes antibacterianos para estes tecidos apresentaram bons resultados para as bactérias E. coli e S. aureus indicando um caráter bactericida e bacteriostático. Também realizou-se a análise de cor através do método CieLab e espectros UV-Vis dos tecidos para estimar a sua homogeneidade. A análise de desprendimento de partículas de prata foi realizada através da análise de absorção atômica da solução de lavagem até um ciclo de 15 lavagens do tecido, resultado que indicou uma alta estabilidade do nanocompósito revestido sobre o tecido. A caracterização dos tecidos revestidos com o nanocompósito ZnO/PDDA foi realizada através das imagens de MEV, onde observou-se o crescimento das bicamadas bem como o aumento da quantidade de ZnO nos tecidos visto pela análise de EDS. A análise do fator de proteção UV destes tecidos apresentou um resultado de até 60% do bloqueio das radiações UVA e UVB. Os testes de degradação fotocatalítica do corante azul de metileno apresentaram bons resultados degradando totalmente o corante em 8 horas para tecidos revestidos com poucas bicamadas, aumentando esse efeito à medida que aumentou-se o número de bicamadas no tecido e na presença de nanopartículas de prata a degradação do corante apresentou-se mais acentuada. A análise de desprendimento de partículas de zinco também foi realizada através da análise de absorção atômica da solução de lavagem até um ciclo de 15 lavagens do tecido, o resultado para este nanocompósito revestido sobre o tecido também apresentou resultados satisfatórios.
Resumo inglês:The fabrics are used for various applications in our daily life, and particularly natural fabrics such as cotton are susceptible to bacterial growth due to moisture that it can accumulate which facilitates this process and also the fibers themselves may serve as nutrients for the growth of microorganisms. In this work, the synthesis of silver and zinc oxide particles was carried out for their and corporation into cotton fibers by the Layer-by-layer method. The silver nanoparticles provide high biocidal activity when incorporated into fabrics textiles and zinc oxide particles promote a block against ultraviolet radiation and also provide the self-cleaning properties for the fabric by the oxidation of compounds on its surface. Therefore the aim of this work was to promote these characteristics in a cotton fabric. The synthesis of silver nanoparticles and zinc oxide were performed using polyelectrolytes as suspension stabilizers. The syntheses were carried out using four ratios related to the metal concentration and polyelectrolyte (1, 2, 5 and 10%). For silver nanoparticles, the 3-n-propylpyridinium silsesquioxane chloride (SiPy+Cl-) was used as stabilizer obtaining nanoparticles of 5 nm in diameter and for ZnO nanoparticles it was used the poly(dialildimethylamonium chloride) PDDA, obtaining in this case particles with sizes larger than 400 nm. These nanocomposites were used to obtain a thin coating on the cotton fibers. For the construction of the films on the cotton fibers, it was used the LbL technique, where it was necessary to perform a prior chemical treatment on the fabric in order to provide an interaction between the cotton fabric surface and the polyelectrolytes. The bilayers were grown in fabrics with the use of polystyrenesulfonate (PSS) as polyanion. Characterization of the fabrics coated with Ag/SiPy+Cl- nanocomposites was performed by varying the number of bilayers. From the SEM images, it was observed the LbL coating on the fabric surface and EDS analysis enabled to estimate the amount of AgNps adsorbed on fabrics. The antibacterial tests for these fabrics showed good results for E. coli and S. aureus bacteria indicating a bactericidal and bacteriostatic character. From the color analysis and UV- Vis spectra of cotton fabrics, it was possible to estimate its homogeneity. Studies of the release of silver nanoparticles were performed by atomic absorption analysis of the washing solution up to 15 washing cycles of the fabric, indicating a high stability of the nanocomposite coating. SEM characterization of the fabrics coated with the nanocomposite ZnO/PDDA showed the growth of the bilayers as well as increase of the ZnO amount on the cotton fiber by the EDS analysis. Through TEM images observed nanoparticles with sizes between 2-10 nm. The analysis of the UV protection factor of these fabrics showed a 60% blockage of UVA and UVB radiations. Studies of photocatalytic degradation of methylene blue dye showed good results degradando totalmente o corante em 8 horas para tecidos revestidos com poucas bicamadas, which increased with the number of bilayers in the fabric. It was observed that in presence of silver nanoparticles, the degradation of the dye becomes more pronounced. The analysis of the shedding of particles of zinc oxide was also performed by atomic absorption analysis of the wash solution until 15 washing cycles. The results for this nanocomposite coated on the fabric also showed satisfactory results.