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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: De Farias, Marcelo Alexandre
Título: Uso de Copolímeros em Bloco na Modificação de Superfície de Nanopartículas de Prata e de Sílica para Preparação de Nanocompósitos Poliméricos
Ano: 2014
Orientadora: Profa. Dra. Maria do Carmo Gonçalves
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Copolímeros em bloco; Modificação de superfície; Nanopartículas de Prata; Nanocompósitos poliméricos; Nanopartículas de sílica.
Resumo: O principal objetivo desta tese consiste na síntese e modificação de superfície de nanopartículas de prata e de sílica. Visando atribuir caráter hidrofóbico às nanopartículas, o copolímero em bloco anfifílico poliestireno-bloco-poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PS-b-PVP) foi sintetizado pela combinação das técnicas de polimerização radicalar por transferência de átomo e polimerização radicalar por transferência de cadeia reversível por adição-fragmentação. Esta metodologia produziu copolímeros em bloco de PS-b-PVP com baixa polidispersidade e massa molar controlada, os quais são capazes de estabilizar emulsões de água/clorofórmio. Nanopartículas de prata (AgNP) produzidas à temperatura ambiente, apresentaram diâmetro médio de 8 e 11 nm utilizando-se PVP ou PS-b-PVP, respectivamente, como agentes estabilizantes. Nanopartículas de sílica (SiO2NP) sintetizadas pelo método de Stöber apresentaram diâmetros médios de 40, 80 e 150 nm. Mapas de carbono obtidos por imagem espectroscópica de elétrons (ESI-TEM) mostraram que tanto as AgNP quanto as SiO2NP tiveram sua superfície modificada por PVP e por PS-b-PVP. Adicionalmente, nanocompósitos foram produzidos incorporando-se as nanopartículas em matrizes de poliestireno-bloco-polibutadieno-bloco-poliestireno (SBS). Análises de espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) mostraram que os filmes de SBS apresentaram elevado grau de organização da microestrutura de cilindros empacotados hexagonalmente, devido às condições de annealing e casting utilizadas. Comportamento termo-mecânico semelhante à matriz SBS pura foi observado para os nanocompósitos contendo SiO2NP, embora também observaram-se perturbações na microestrutura do SBS. A microscopia de força Kelvin (KFM) mostrou domínios com diferentes potenciais elétricos, indicando forte interação entre o SBS e as AgNP/PS-b-PVP. Análises dinâmico-mecânicas e TEM sugeriram que as AgNP/PS-b-PVP interagiram preferencialmente com os cilindros de PS da matriz SBS. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que foi possível modificar a superfície das nanopartículas inorgânicas empregando o copolímero PS-b-PVP.
Abstract: The main objective of this thesis is the synthesis and surface modification of silver and silica nanoparticles. Aiming towards a hydrophobic character for the nanoparticles, the polystyrene-block-poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PS-b-PVP) amphiphilic block copolymer was synthesized by a combination of atom transfer radical polymerization and reversible addition-fragmentation chain transfer radical polymerization. This methodology produced PS-b-PVP block copolymers with low polydispersity and controlled molar mass, which are able to stabilize water/chloroform emulsions. Silver nanoparticles (AgNP) produced at room temperature showed 8 and 11 nm mean diameters when using PVP or PS-b-PVP, respectively, as stabilizer agents. Silica nanoparticles (SiO2NP) synthesized by Stöber method showed 40, 80 and 150 nm mean diameters. Carbon maps, obtained by electron spectroscopic imaging (ESI-TEM) showed that AgNP and SiO2NP were both surface modified by PVP or PS-b-PVP. Additionally, the nanoparticles were incorporated into polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) matrices to produce nanocomposites. Small angle X ray scattering (SAXS) and transmission electron microscopy (TEM) showed that SBS films presented a high self-assembly degree of the hexagonally packed cylinder due to annealing and casting conditions. Similar thermal-mechanical behavior was observed for the nanocomposites containing SiO2NP in relation to pure SBS, although perturbations in the SBS microstructure had also been observed. Kelvin force microscopy (KFM) showed domains with different electrical potentials, indicating a strong interaction between SBS and AgNP/PS-b-PVP. DMA and TEM analysis suggested that AgNP/PS-b-PVP interacted preferentially with SBS matrix PS cylinders. The results obtained in this work indicate that the inorganic nanoparticle surfaces were successfully modified by the PS-b-PVP copolymer.
Arquivo (Texto Completo): 000935763.pdf ( tamanho: 6,49MB )

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