Preparação e avaliação de propriedades de materiais híbridos de celulose com polianilina e polióxido de etileno
Data
2017-12-11
Autores
Maeda, Vinicius Cavalheiro 
Orientadores
Camilo, Fernanda Ferraz
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
In recent years, there has been a growing interest in the development of methods which employ biopolymers as support to immobilize other polymeric materials. Among the biopolymers, cellulose is one of the most used due to its abundance, non-toxicity, and because it is obtained from a natural resource. Nevertheless, due its insolubility in common solvents, the biopolymer is not easily processed. Therefore, the search for new methods to overcome this problem is very required. In this Project, it was showed new methods to prepare films of a modified cellulose, called hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) and polyaniline (PANI) to be used as conductive papers (GOAL 1) and to obtain films of non-modified cellulose (CEL) and poly(ethylene oxide) (PEO) for lithium-ion batteries (GOAL 2). The films of HPMC and PANI were prepared in homogeneous medium (aqueous medium), where both HPMC and PANI were soluble. It was obtained self-supported and green films. The green color is characteristic of polyaniline on the most conductivity form, the emeraldine form. The films have showed electroativity characteristic of polyaniline and conductivity around 10-3Scm-1 . Therefore, they can be classified as conductive papers. It was also noted that the addition of HPMC in PANI, enhanced the mechanical properties of the films. Films of PEO containing different amounts of non-modified cellulose (CEL) were also prepared by a new method, where cellulose is dissolved in ionic liquid. The addition of cellulose decreased PEO crystallinity, as desired. However, the conductivity of the film of PEO containing 5% of cellulose and lithium salt showed values around 10-5Scm-1, which is not enough to be employed as electrolyte for lithium-ion battery.
O desenvolvimento de métodos que utilizam biopolímeros como suporte para imobilização de outros materiais poliméricos é de interesse crescente. Dentre os biopolímeros, celulose é o mais indicado por ser natural, abundante e atóxico, entretanto a sua insolubilidade e difícil processabilidade são obstáculos a serem superados. Nessa dissertação foram apresentados novos métodos para produzir filmes de uma celulose modificada, hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), e polianilina (PANI) a serem utilizados como papéis condutores (META 1) e para obter filmes de celulose não modificada e polióxido de etileno (PEO) e sal de lítio a serem utilizados como eletrólitos sólidos para baterias de íon lítio (META 2). Os filmes de HPMC e PANI foram preparados em meio homogêneo (aquoso), onde tanto a HPMC como a polianilina estavam solúveis. Foram obtidos filmes auto suportados e verdes que é a cor característica da PANI na sua forma mais condutora. Os filmes apresentaram eletroatividade característica da polianilina e condutividade na ordem de 10-3 Scm-1, podendo ser classificados como papéis condutores. Notou-se a adição de HPMC na polianilina melhorou as propriedades mecânicas do filme. Filmes de polióxido de etileno contendo diferentes quantidades de celulose não modificada também foram preparados por um método novo, que empregou celulose microscristalina dissolvida em um liquido iônico. A adição de celulose resultou numa diminuição da cristalinidade do PEO, conforme desejado, entretanto a condutividade de um filme de PEO contendo 5% de celulose acrescido de sal de lítio apresentou condutividade da ordem de 10-5 Scm-1, que está aquém do desejado para um eletrólito sólido para baterias de íon lítio.
O desenvolvimento de métodos que utilizam biopolímeros como suporte para imobilização de outros materiais poliméricos é de interesse crescente. Dentre os biopolímeros, celulose é o mais indicado por ser natural, abundante e atóxico, entretanto a sua insolubilidade e difícil processabilidade são obstáculos a serem superados. Nessa dissertação foram apresentados novos métodos para produzir filmes de uma celulose modificada, hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), e polianilina (PANI) a serem utilizados como papéis condutores (META 1) e para obter filmes de celulose não modificada e polióxido de etileno (PEO) e sal de lítio a serem utilizados como eletrólitos sólidos para baterias de íon lítio (META 2). Os filmes de HPMC e PANI foram preparados em meio homogêneo (aquoso), onde tanto a HPMC como a polianilina estavam solúveis. Foram obtidos filmes auto suportados e verdes que é a cor característica da PANI na sua forma mais condutora. Os filmes apresentaram eletroatividade característica da polianilina e condutividade na ordem de 10-3 Scm-1, podendo ser classificados como papéis condutores. Notou-se a adição de HPMC na polianilina melhorou as propriedades mecânicas do filme. Filmes de polióxido de etileno contendo diferentes quantidades de celulose não modificada também foram preparados por um método novo, que empregou celulose microscristalina dissolvida em um liquido iônico. A adição de celulose resultou numa diminuição da cristalinidade do PEO, conforme desejado, entretanto a condutividade de um filme de PEO contendo 5% de celulose acrescido de sal de lítio apresentou condutividade da ordem de 10-5 Scm-1, que está aquém do desejado para um eletrólito sólido para baterias de íon lítio.