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dc.creatorMaquiné, Thiago Monteiro-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1256368790240162eng
dc.contributor.advisor1Macêdo Neto, José Costa de-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7868540287547126eng
dc.contributor.referee1Bello, Roger Hoel-
dc.contributor.referee2Zborowski Sobrinho, Leonardo-
dc.embargo.liftdatePeríodo de Embargo: 22/07/2022 - 30/10/2023por
dc.date.issued2022-06-30-
dc.identifier.citationMAQUINÉ, Thiago Monteiro. Desenvolvimento de nanocompósito híbrido com propriedades virucidas e antibacterianas à base de polietileno de alta densidade (PEAD) reforçado com fibra vegetal piriquiteira (Cochlospermum orinocense) aditivado com nanopartículas de cobre (NPCu). 2022. 149 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2022.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8979-
dc.description.resumoO desenvolvimento de materiais inovadores capazes de prevenir a transmissão, disseminação e entrada dos patógenos de vírus e bactérias no corpo humano estão atualmente em destaque. As fibras vegetais, em geral, se mostram vantajosas na utilização em compósitos por possuírem baixa massa específica, baixa abrasividade, custo reduzido, serem biodegradáveis e possuírem caráter sustentável, uma vez que sua fonte é renovável. Buscando a otimização das propriedades dos compósitos a incorporação de nanopartículas metálicas torna-se possível a criação de novos nanocompósitos, em destaque os à base de cobre têm sido elogiados por seus efeitos antimicrobianos e virucidas. Neste trabalho, se destaca o desenvolvimento de um nanocompósito híbrido formada pela matriz polimérica polietileno de alta densidade (PEAD), reforço da fibra vegetal piriquiteira (Cochlospermum orinocense) e nanopartícula de cobre (NPCu) com o objetivo de realizar a caracterização e a eficiência virucida e bactericida. Primeira etapa da pesquisa foi realizar testes prévios a fim de se determinar os pré-tratamentos químicos adequados para as fibras a serem incorporadas aos compósitos. Para análise e otimização de parâmetros dos compósitos poliméricos (PEAD / Fibra), as variáveis do processo analisadas inicialmente foram associadas à concentração de fibra, tratamento químico de mercerização com NaOH e rotação da extrusora. Foram utilizadas técnicas estatísticas como ferramentas de análise sendo, numa primeira fase, empregado o planejamento fatorial completo, seguido do modelamento e otimização desses parâmetros associado à proposição de regiões de adequação do processo para o conjunto de respostas. Após as duas etapas anteriores foram realizadas o delineamento de misturas para nanocompósito híbrido com os parâmetros à concentração de nanopartículas de cobre (NPCu) e (PEAD / Fibra) otimizada. Para a obtenção dos compósitos poliméricos (PEAD / Fibra) e nanocompósitos híbridos (PEAD / Fibra / NPCu) foram misturadas e homogeneizadas manualmente em recipiente fechado e em seguida despejados em uma extrusora monorosca para formação de fios extrusados e posteriormente injetada. A caracterização estrutural da fibra in natura e tratada foi realizada através da técnica de Difração de raios X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Termogravimetria (TG / DTG), a fim de relacionar o comportamento do tratamento de mercerização na fibra. Para os compósitos poliméricos e nanocompósitos híbridos a caracterização estrutural foi realizada pelas técnicas (FTIR), ensaio mecânicos (Tração, Flexão e Resistência ao Impacto). A eficiência virucida e bactericida para os nanocompósitos desenvolvidos foram analisados conforme normativa ISO 18184:2019 e ISO 22196 para superfícies plásticas e não porosas respectivamente. Os resultados do tratamento químico na fibra mostraram que teor próximos 5% de NaOH é o ideal para adesão da superfície da matriz polimérica. No modelamento de superfície de resposta foi possível encontrar o compósito otimizado com 18,63% de fibra, rotação de 60 RPM e 5,76% teor de NaOH, onde foi possível obter as melhores respostas estatisticamente das propriedades mecânicas, que demostraram resultados superiores da matriz polimérica. O nanocompósito desenvolvido neste trabalho tem potencial virucida de 99,9% em 30min para os vírus Coronavírus murino (MNV-3) e Adenovírus humano (HAdV-2) com modelos virais envelopados e não envelopados respectivamente e com aplicação para fabricação de diversas superfícies virucidas, onde mostraram que as diferentes proporção de fibra, NPCu e PEAD são eficientes aos vírus. Para a eficiência antibactericida os nanacompósitos com concentração de 10% de NPCu obteve inibição de 99,99% da bactéria Listeria monocytogenes em 2 horas. O compósito otimizado (PEAD/Fibra) desenvolvido teve potencial virucida de 99,9% para os vírus mencionados, sem adição da nanopatícula de cobre e sugere uma aplicação industrial do produto final.eng
dc.description.abstractThe development of innovative materials capable of preventing the transmission, dissemination and entry of pathogens from viruses and bacteria into the human body are currently in the spotlight. Vegetable fibers, in general, are advantageous for use in composites because they have low density, low abrasiveness, low cost, are biodegradable and have a sustainable character, since their source is renewable. Seeking to optimize the properties of composites, the incorporation of metallic nanoparticles makes it possible to create new nanocomposites, especially those based on copper have been praised for their antimicrobial and virucidal effects. In this work, we highlight the development of a hybrid nanocomposite formed by the polymer matrix high density polyethylene (HDPE), reinforcement of the plant fiber piriquiteira (Cochlospermum orinocense) and copper nanoparticle (NPCu) in order to carry out the characterization and virucidal efficiency. and bactericidal. The first stage of the research was to carry out preliminary tests in order to determine the appropriate chemical pre-treatments for the fibers to be incorporated into the composites. For analysis and optimization of polymer composites parameters (HDPE / Fiber), the process variables initially analyzed were associated with fiber concentration, chemical treatment of mercerization with NaOH and extruder rotation. Statistical techniques were used as analysis tools and, in a first phase, complete factorial planning was used, followed by the modeling and optimization of these parameters associated with the proposition of regions of suitability of the process for the set of responses. After the two previous steps, the design of mixtures for hybrid nanocomposite was carried out with the parameters to the concentration of copper nanoparticles (NPCu) and (HDPE / Fiber) optimized. To obtain the polymer composites (HDPE / Fiber) and hybrid nanocomposites (HDPE / Fiber / NPCu) they were mixed and homogenized manually in a closed container and then poured into a single-screw extruder to form extruded wires and subsequently injected. The structural characterization of the in natura and treated fiber was performed using the X-ray Diffraction (XRD) technique, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Thermogravimetry (TG / DTG), the in order to relate the behavior of the mercerization treatment on the fiber. For the polymeric composites and hybrid nanocomposites, the structural characterization was performed using the techniques (FTIR), mechanical tests (Traction, Flexion and Impact Resistance). The virucidal and bactericidal efficiency for the developed nanocomposites were analyzed according to ISO 18184:2019 and ISO 22196 for plastic and non-porous surfaces respectively. The results of the chemical treatment on the fiber showed that a content close to 5% of NaOH is ideal for adhesion to the surface of the polymer matrix. In the response surface modeling it was possible to find the optimized composite with 18.63% fiber, 60 RPM rotation and 5.76% NaOH content, where it was possible to obtain the best statistically responses of the mechanical properties, which showed superior results of the polymer matrix. The nanocomposite developed in this work has a virucidal potential of 99.9% in 30min for the murine coronavirus (MNV-3) and human adenovirus (HAdV-2) viruses with enveloped and non-enveloped viral models respectively and with application for the manufacture of several virucidal surfaces, where they showed that the different proportions of fiber, NPCu and HDPE are efficient against viruses. For the antibacterial efficiency, the nanocomposites with a concentration of 10% of NPCu obtained 99.99% inhibition of the bacterium Listeria monocytogenes in 2 hours. The optimized composite (HDPE/Fiber) developed had a virucidal potential of 99.9% for the mentioned viruses, without the addition of the copper nanoparticle and suggests an industrial application of the final product.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/57665/ITEM%20INDISPON%c3%8dVEL%20-%20Solicite%20c%c3%b3pia.pdf.jpg*
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/70299/DISS_ThaigoMaquine_PPGCEM.pdf.jpg*
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiaiseng
dc.rightsAcesso Aberto-
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/-
dc.subjectNanocompósitos (Materiais)por
dc.subjectFibras vegetais - Amazôniapor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAeng
dc.titleDesenvolvimento de nanocompósito híbrido com propriedades virucidas e antibacterianas à base de polietileno de alta densidade (PEAD) reforçado com fibra vegetal piriquiteira (Cochlospermum orinocense) aditivado com nanopartículas de cobre (NPCu)eng
dc.typeDissertaçãoeng
dc.subject.userNanocompósito híbridopor
dc.subject.userNanopartícula de cobrepor
dc.subject.userPolietilenopor
dc.subject.userFibra vegetal (Cochlospermum orinocense)por
dc.subject.userVirucidapor
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