Orientador: Oswaldo Luiz Alves

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica

Resumo: Esta Tese visa avaliar a importância da morfologia e da composição química das nanoestruturas de titanato usando a modificação com moléculas orgânicas e desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos. As nanoestruturas de titanato de sódio foram obtidas via tratamento hidrotérmico em solução...

Resumo: Esta Tese visa avaliar a importância da morfologia e da composição química das nanoestruturas de titanato usando a modificação com moléculas orgânicas e desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos. As nanoestruturas de titanato de sódio foram obtidas via tratamento hidrotérmico em solução de hidróxido de sódio 10 mol L em 150 e 180°C. De acordo com as caracterizações físico-químicas foi observada a formação de nanotubos de titanato de sódio quando o tratamento hidrotérmico foi realizado a 150°C. No caso do tratamento feito a 180°C foi verificada a formação de nanofitas de titanato de sódio. Os nanotubos de titanato protonados foram obtidos via processo de troca iônica dos nanotubos de titanato de sódio em solução de ácido clorídrico 0,1 mol L. Uma vez obtidas às nanoestruturas de titanato, estas foram submetidas à etapa de modificação com moléculas orgânicas. Essa etapa de modificação consistiu na dispersão destas nanoestruturas em soluções de ácido oléico (OAC) e de brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB). Nesta etapa foi verificado que os nanotubos apresentaram maior adsorção/ligação das moléculas orgânicas, o que pode ser relacionado à sua maior área superficial. Em relação à composição química foi observado que os nanotubos de titanato de sódio adsorveram/ligaram maior quantidade de CTAB, o que pode ser indicativo da maior quantidade de grupos OH presentes na superfície dos nanotubos de titanato de sódio, o que poderia resultar em um potencial zeta mais negativo, gerando uma maior interação eletrostática entre os nanotubos e o CTAB. Por último, as nanoestruturas de titanato foram incorporadas em filmes de poli (metacrilato de metila) (PMMA) e borracha natural pelo método de evaporação de solvente. Para o caso do PMMA, as nanofitas resultaram em maior estabilidade termo-oxidativa, e os nanotubos protonados resultaram em melhores propriedades mecânicas. Em ambos os casos, as nanoestruturas foram observadas na forma de aglomerados na matriz. O uso de nanoestruturas modificadas nos filmes de PMMA resultou em melhor dispersão e também na melhoria das propriedades mecânicas. Para os nanocompósitos de borracha, os nanotubos de titanato de sódio foram os que apresentaram melhor dispersão e aumento discreto nas propriedades mecânicas

Abstract: The aim of this thesis was to evaluate the importance of the morphology and chemical composition of titanate nanostructures using the modification with organic molecules and the development of polymeric nanocomposite. The sodium titanate nanostructures were obtained via hydrothermal...

Abstract: The aim of this thesis was to evaluate the importance of the morphology and chemical composition of titanate nanostructures using the modification with organic molecules and the development of polymeric nanocomposite. The sodium titanate nanostructures were obtained via hydrothermal treatment in a solution of 10 mol L sodium hydroxide at 150 and 180°C. According to the physical-chemical characterizations, it was observed the formation of sodium titanate nanotubes when the hydrothermal treatment was performed at 150°C. In the case of treatment given to 180°C, the formation of sodium titanate nanoribbons was observed. Protonated titanate nanotubes were obtained by ion exchange process of sodium titanate nanotubes in 0.1 mol L hydrochloric acid solution. Once obtained the titanate nanostructures, they were subjected to phase modification with organic molecules. This step of modification was performed dispersing the nanostructures in solutions of oleic acid (OAC) and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). At this stage it was found that the nanotubes had a higher adsorption/bonding of organic molecules, which may be related to their larger surface area. Regarding the chemical composition, it was observed that the sodium titanate nanotubes adsorbed/bonding contain the highest amount of CTAB, which can be related to the greater amount of OH groups adsorbed on the surface of sodium titanate nanotubes, which could result in a more negative zeta potential, producing a greater electrostatic interaction between the nanotubes and CTAB. Finally, the titanate nanostructures were embedded in films of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and also films of natural rubber by the casting method. For the case of PMMA, the nanoribbons resulted in a greater thermo-oxidative stability, and protonated nanotubes resulted in better mechanical properties. In both cases, the nanostructures were observed in the form of clusters in the matrix. The modified nanostructures embedded in the film of PMMA dispersed better and the mechanical properties were improved. For the rubber nanocomposites, the sodium titanate nanotubes showed greater dispersion and resulted in a slight increase in mechanical properties