Dissertação de mestrado em Micro-Nano TecnologiasIn recent years, conductive polymeric nanomaterials have received considerable attention
because of the increasing demand of new technologies for the development of electronic devices,
sensors, scaffolds, to be used in the most diverse research areas such as biology, tissue
engineering, food industry, etc.
In this context interest in polyaniline (PANI) has grown exponentially, being regarded as one of
the most technologically capable electrical conducting polymers, due to its high electrical
conductivity, easy synthesis, low cost, and stable electrical conductivity. Bacterial cellulose (BC)
nanofibers appear as very promising support material for these conductive additives due to their
high strength and stiffness associated to high purity, high porosity, and biocompatibility. The
combination of these two materials opens a new field of potential applications for bacterial
cellulose.
This project aim was to develop an electrical conductive bacterial cellulose-graft-polyaniline
composite by means of the oxidative-radical copolymerization using ammonium persulfate in
acidic medium. The grafting conditions were studied by varying grafting parameters: monomer
concentration and polymerization time.
Different methods were studied for the producing of the conductive BC-graft-PANI composites: in
situ direct polymerization of aniline in BC discs; surface modification of BC; and sulfonation of
BC. The electrical conductivity increased from 7.5*10-11 S/cm to 2.26*10-4 S/cm by controlling
the time of polymerization and the molar Ratio of CB:aniline. Under the assayed experimental
conditions, the optimum grafting efficiency was find at a CB:aniline ratio of 1:10 and with a time
reaction of 6 hours.
The produced BC-graft-PANI composites were characterized using conductivity assays, scanning
electron microscopy (SEM), fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric
analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), and viability assay (MTS test) taking BC
as reference.Nos últimos anos, os polímeros condutores tem recebido especial atenção devido há crescente
necessidade de novas tecnologias para o de envolvimento de dispositivos electrónicos, sensores,
suportes porosos, que poderão ser usados nas mais diversas áreas como a biologia, a
engenharia de tecidos, a industria alimentar, etc..
Neste contexto, o interesse na polianilina (PANI) tem crescido exponencialmente, sendo
considerada um dos polímeros condutores mais promissores, devido à sua elevada
condutividade eléctrica, fácil síntese, baixo custo e estabilidade térmica. No que diz respeito às
nanofibras de celulose bacteriana, estas surgem como um material de suporte muito
interessante para este tipo de polímeros condutores devido às excelentes propriedades
mecânicas, associadas á elevada pureza, elevada porosidade, e biocompatibilidade. Com a
combinação destes dois materiais abre-se um novo campo de aplicações para a celulose
bacteriana.
Este projecto tem como objectivo o desenvolvimento de um material compósito condutor à base
de celulose bacteriana e polianilina através da polimerização oxidativa in situ da anilina em meio
acido e usando persulfato de amónia como agente oxidante. As condições de polimerização
foram estudadas fazendo variar os parâmetros de reacção: concentração do monómero e tempo
de polimerização.
Para a produção dos compósitos BC/PANI foram estudados diferentes métodos: a polimerização
directa in situ da anilina na celulose bacteriana em meio ácido; modificação da superfície da
celulose bacteriana, através da activação inicial da superfície da CB e posterior polimerização
oxidativa; e sulfonação da celulose bacteriana. A condutividade eléctrica aumentou de 7.5*10-11
S/cm para 2.26*10-4 S/cm controlando o tempo de polimerização e a razão molar BC:anilina.
Para as condições analisadas, os melhores resultados obtidos foram a razão molar CB:anilina de
1:10 e um tempo de reacção de 6 horas.
Os materiais obtidos foram caracterizados através de ensaios de condutividade, microscopia
electrónica de varrimento (SEM), espectroscopia de infravermelho (FTIR), analise
termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varrimento (DSC), e ensaios de viabilidade
(teste MTS), usando a celulose bacteriana como referência