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Título: Modificação de filmes do compósito alginato de sódio-poli(etileno glicol)- glicerol com óxidos de tungstênio e titânio: interações físicas que influenciam no transporte de carga
Autor(es): Silva, Cássia Miriam Lucas da
Palavras-chave: Filmes de alginato de sódio;Plastificante glicerol;Interações físicas;Condutividade extrínseca;Espectroscopia de impedância eletroquímica
Data do documento: 28-Fev-2014
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: SILVA, Cássia Miriam Lucas da. Modificação de filmes do compósito alginato de sódio-poli(etileno glicol)- glicerol com óxidos de tungstênio e titânio: interações físicas que influenciam no transporte de carga. 2014. 105f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.
Resumo: The association between polymers and ionic salts by physical interaction, is an efficient way of making films with interesting mechanical and electrical properties. Although physical combination of polymers and salts and the obtaining of self-sustaining film by evaporation method can be easily achieved, the properties of this new compound may be different from the separate components. This work describes the electrical properties of new composite sodium alginate/poly(ethylene glycol)/glycerol with and without modification with the salts of sodium tungstate and titanium tetrabutoxide through physical interactions among them. The preparation of the film made by the sol-gel method, both the pure polymer matrix (sodium alginate/poly (ethylene glycol)/glycerol) and the polymeric matrix doped with varying rates 1, 2, 3 and 4 mL solution of sodium tungstate at a concentration of 1 mmol/L, and 0,1, 0,2, 0,3, and 0,4 ml of titanium tetrabutoxide in a sample of the polymer mixture, was studied the mixture of higher concentrations of the two salts associated. The films were characterized by attenuated total reflection (ATR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X-Ray Spectroscopy Energy Dispersive (EDS) and the contributions of salts on the electrical properties of the films were analyzed by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The film of sodium alginate with poly (ethylene glycol) has mechanical rigidity making it difficult the workability of the film, however, the addition of glycerol reduces the intermolecular forces between the polymer chains reducing such fragility due to the small size of the chain, allowing it to be inserted more easily in the polymer chain, and thus exert greater influence on the mechanical properties of the poly(ethylene glycol) larger molecule. Physical interactions are proven through the ATR spectra. The characteristics bands of alginate are not displaced, increasing the area of the bands and favors of vibrations in the presence of glycerol occurs. The XRD patterns showed the predominance of the behavior amorphous in films. SEM analyzes showed the predominance of a smoother surface when glycerol is present in the film, and when the salts are associated micrographs show the existence of pores and surface irregularities, as well as heterogeneity. When salts are associated in the same film there is a predominant distribution of microstructures. Through the EIS it was observed that the association of glycerol and PEG in NaAlg film produces a characteristic behavior of charge transport with a conductivity on the order of 10-4 Ω-1 .cm -1. When the composite is associated with sodium tungstate presents a charge storage behavior, and when the association is with the titanium tetrabutoxide charge transport is favored, and in the film with the mixture of the salts the conductivity value is in the order 10-3 Ω -1 .cm -1. The association of salts increases the extrinsic ionic mobility of the composite and improvement in their conductive properties.
metadata.dc.description.resumo: A associação entre polímeros e sais iônicos, por interação física, é uma forma eficiente de preparação de filmes com interessantes propriedades mecânica e elétrica. Embora a combinação física entre os polímeros e os sais e a obtenção de filme autossustentável pelo método de evaporação possa ser facilmente conseguida, as propriedades desse novo composto pode ser bem diferentes dos componentes separados. Este trabalho descreve as novas propriedades elétricas do compósito alginato de sódio/poli(etileno glicol)/glicerol sem e com modificação com os sais de tungstato de sódio e tetrabutóxido de titânio através de interações físicas entres eles. A preparação do filme se deu pelo método sol-gel, tanto da matriz polimérica pura (alginato de sódio/poli(etileno glicol)/glicerol) como da matriz polimérica dopada com diferentes alíquotas, 1, 2, 3 e 4 mL, da solução de tungstato de sódio na concentração de 1mmol/L e, 0,1, 0,2, 0,3 e 0,4 mL de tetrabutóxido de titânio, adicionadas diretamente na matriz; em uma amostra da mistura polimérica, também foi estudada a mistura das maiores concentrações dos dois sais associados. Os filmes foram caracterizados através da reflexão total atenuada (ATR), difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) e as contribuições dos sais nas propriedades elétricas dos filmes foram analisadas através da espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). O filme de alginato de sódio com o poli(etileno glicol) apresenta rigidez mecânica dificultando a trabalhabilidade do filme, entretanto, a adição do glicerol reduz as forças intermoleculares entre as cadeias poliméricas diminuindo essa fragilidade devido ao pequeno tamanho da cadeia, permitindo que seja inserido com mais facilidade entre as cadeias poliméricas e, consequentemente, exerça maior influência sobre as propriedades mecânicas do que a maior molécula do poli(etileno glicol). As interações físicas são comprovadas através dos espectros de ATR. As bandas características do alginato não são deslocadas e ocorre aumento da área das bandas e favorecimento de vibrações na presença do glicerol. Os difratogramas evidenciaram a predominância do comportamento amorfo nos filmes. As análises de MEV mostraram a predominância de uma superfície mais lisa quando o glicerol está presente nos filme e, na presença dos sais, as micrografias apresentam a existência de poros e irregularidade superficiais, assim como, heterogeneidade. Quando os sais estão associados no mesmo filme há a predominância de distribuição de microestruturas. Através da EIE observou-se que a associação do glicerol e PEG no filme de NaAlg produz um comportamento característico de transporte de carga com uma condutividade na ordem de 10-4 Ω−1 .cm -1. Quando o compósito está associado com o tungstato de sódio apresenta um comportamento de armazenamento de carga e, quando a associação é com o tetrabutóxido de titânio o transporte de carga é favorecido, sendo esse comportamento observado também no filme com a mistura dos sais, gerando valor de condutividade na ordem de 10-3 Ω−1 .cm -1. A associação dos sais na matriz polimérica aumenta a mobilidade iônica extrínseca do compósito e melhora suas propriedades condutoras.
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/19802
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