Desenvolvimento de compósitos de fibras poliméricas e partículas de sílica via fiação por sopro em solução

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Nascimento, Dênis Fernandes do
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Método de Stober; Partícula de sílica; Sílica mesoporosa; Nanocompósito; Azul de metileno; Poliacrilonitrila (PAN); Fiação por sopro em solução (SBS); Compósito de fibra polimérica; Sílica; Produção intelectual; Engenharia Metalúrgica; Stober method; Silica particle; Mesoporous silica; Nanocomposite; Methylene blue; Polyacrylonitrile (PAN); Solution blow spinning (SBS)
• Link de acesso: https://app.uff.br/riuff/handle/1/37624

Partículas de sílica e fibras de poliacrilonitrila (PAN) apresentam ampla versatilidade, com aplicações que abrangem áreas biomédicas e industriais. Neste contexto, o presente trabalho propõe a produção de compósitos mediante incorporação de partículas de sílica em fibras de PAN, utilizando a técnica de fiação por sopro em solução (SBS). Partículas de sílica foram sintetizadas pelo método de Stöber, com variações na quantidade de água na primeira rota sintética. Uma segunda rota explorou a adição do surfactante brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB). As partículas sintetizadas foram caracterizadas por meio de análises de espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta (PZ), área de superfície (método BET) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Fibras de poliacrilonitrila (PAN) e compósitos foram obtidos pela técnica SBS, sendo que os compósitos foram preparados utilizando-se as partículas de sílica sintetizadas na segunda rota. Ambos os materiais, fibras e compósitos, foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura. A fim de avaliar o potencial de adsorção, as partículas de sílica, fibras de PAN e os compósitos foram submetidos a testes de remoção de moléculas do corante azul de metileno em solução aquosa. Como resultado, foi observado que o tamanho das partículas depende da quantidade de TEOS, hidróxido de amônio, e da quantidade de água e etanol adicionados ao meio reacional, variando de 103 a 280 nm para a rota 1, bem como a estrutura e carga pode ser modificada na presença de surfactante, com potencial zeta de +56 e -56 mV para a rota 2, na presença ou sem surfactante, respectivamente. As partículas que apresentaram maiores áreas superficiais nos ensaios de adsorção via BET, 83 m² .g⁻¹ e 1373 m² .g⁻¹ apresentaram a maior capacidade de adsorção do corante azul de metileno. Já os demais materiais particulados de sílica obtidos sem o CTAB, incluindo a rota 1 e 2, com tamanhos na faixa de 280-429 nm (via DLS), apresentaram a menor capacidade de remoção de azul de metileno. A incorporação de partículas de sílica com elevada área superficial (1373 m² /g) à fibra de poliacrilonitrila (PAN) proporcionou um incremento significativo na capacidade de adsorção, apresentando um aumento de 7,04% em comparação à fibra de PAN pura. Em contrapartida, a adição de partículas com baixa área superficial (18 m² /g) não resultou em melhoria do desempenho de adsorção do compósito para a remoção do corante azul de metileno de soluções aquosas.