Compósitos poliméricos de poli(ácido lático) e magnetita

Abstract

Nanocompósitos à base de poli(ácido láctico) (PLA) e nanopartículas de magnetita (NPM-Fe3O4) são uma solução inovadora para uma ampla gama de aplicações, incluindo tratamentos biomédicos, sistemas de purificação ambiental e dispositivos eletrônicos. Um dos principais desafios nessa área é garantir a estabilização e dispersão eficaz das nanopartículas de magnetita. Para enfrentar esse desafio, desenvolvemos um método de síntese que utiliza mediação ultrassônica e um único precursor de ferro(II), eliminando a necessidade de surfactantes ou solventes orgânicos e permitindo a produção em condições de temperatura ambiente. Os nanocompósitos resultantes, com 18% e 33% de Fe3O4 em massa, demonstraram um comportamento térmico notável, caracterizado por duas perdas de massa: uma em temperatura de degradação (Td) mais baixa e outra com Td mais elevada em comparação ao PLA puro. Isso indica uma interação através de ligações de hidrogênio entre PLA e NPM-Fe3O4, melhorando a estabilidade térmica do polímero. Análises de FT-IR confirmaram essa interação, mostrando mudanças nas bandas das vibrações dos grupos terminais –OH do polímero e das ligações Fe–O. A espectroscopia Raman revelou que o PLA atua como uma camada protetora contra a oxidação das NPM-Fe3O4, especialmente no nanocompósito com 18% de Fe3O4, quando exposto a um laser de alta potência. Além disso, as análises de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e de Varredura (MEV) confirmaram a presença de nanopartículas bem dispersas na matriz de PLA, sem necessidade de reagentes adicionais. Testes preliminares com diferentes metodologias de coprecipitação de íons de Fe(II) e Fe(III) mostraram dificuldades em controlar a quantidade de magnetita nos compósitos e resultaram em perdas significativas de PLA. Em contraste, nosso método sonoquímico se destacou por sua simplicidade, economia de recursos, maior controle sobre a quantidade de NPMs incorporadas, repetibilidade das sínteses e produção de materiais com propriedades promissoras, como maior resistência oxidativa. Em resumo, nossa abordagem inovadora para a síntese de nanocompósitos PLA/NPM oferece um caminho eficiente e sustentável para desenvolver materiais avançados com amplas aplicações tecnológicas e científicas.