Desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos visando aplicação como revestimento térmico e bactericida para construção civil
Resumo
A otimização do desempenho térmico das edificações, juntamente com a promoção de ambientes internos mais salubres, constitui uma demanda contínua no setor da construção civil. Nesse contexto, torna-se imprescindível a pesquisa e aplicação de materiais que potencializem a eficiência energética e ambiental das edificações. Os materiais em escala nanométrica, chamados nanomateriais, apresentam propriedades interessantes que, quando aplicados em pequenas quantidades na produção de materiais nanocompósitos, podem melhorar ou desenvolver novas propriedades. Alguns exemplos são o óxido de grafeno (GO) e as nanopartículas de prata (AgNPs), nanomateriais que apresentam propriedades antibacterianas, resistência mecânica, estabilidade térmica, entre outras. Visando contribuir para a melhoria do conforto térmico aliado à limpeza e higienização dos ambientes de permanência prolongada, essa pesquisa visa o desenvolvimento de materiais híbridos de AgNPs e GO incorporados em matrizes poliméricas para aplicação como revestimento (pintura) na construção civil. Na primeira etapa da pesquisa, foram sintetizados o GO e as AgNPs, e otimizada a condição experimental para desenvolvimento dos nanocompósitos pela tecnologia do látex. Foram definidas as proporções das nanoestruturas, assim como a concentração da solução de AgNPs, e testes de substrato. Os materiais precursores foram caracterizados por UV-vis e microscopia de força atômica (AFM), o GO por titulação potenciométrica e análise termogravimétrica (TGA), e as AgNPs por difração de raios x (DRX). Os filmes foram caracterizados morfologicamente por AFM e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Ainda, foram realizadas análises estruturais como espectroscopia no infravermelho, Raman, análises mecânicas e térmicas por termografia no infravermelho. Para a obtenção da atividade antibacteriana foi realizada a análise microbiológica conforme o método descrito no protocolo M02 do CLSI, com modificações. Os resultados mostram que a síntese dos materiais precursores está de acordo com a literatura, mostrando os picos característicos do GO e das AgNPs. Os resultados de DRX das AgNPs mostram que houve a redução de íons prata para prata metálica em nanopartículas; os resultados de MEV apresentam a boa homogeneidade dos nanocompósitos, sem estruturas soltas e com as nanopartículas bem aderidas à matriz polimérica. Nas imagens de AFM pode-se observar que a presença do CTAB auxilia no processo de coalescimento das partículas de látex, assim como a rugosidade das amostras aumenta à medida que a concentração dos reforços também aumenta. Ainda, as amostras dos nanocompósitos apresentaram dureza menor que a matriz pura, assim como uma maior adesividade. A espectroscopia FTIR mostrou que a incorporação das nanoestruturas não altera a estrutura da matriz. Nas análises mecânicas em tensão-deformação, a presença isolada dos reforços na matriz, assim como a maioria dos nanocompósitos, aumenta o módulo de Young, porém a amostra com os dois componentes em proporções intermediárias – 1AgNP1GO – apresentou maior flexibilidade e alongamento do material. As análises microbiológicas não apontaram atividades antimicrobianas e antifúngicas dos nanocompósitos, podendo ser um indicativo do agregamento das partículas, concentração ou isolamento pela matriz. Nas análises termográficas pode se observar que o nanocompósito 2AgNP2GO apresentou uma diferença de temperatura superficial de até -4°C comparado às demais amostras, provando ser uma alternativa para utilização como revestimentos que auxiliem no desempenho térmico de edificações.