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<p>6</p><p>FACULDADE DE SÃO BERNRDO DO CAMPO</p><p>BACHARELADO EM QUÍMICA</p><p>ESTEFANE DA SILVA ALVES</p><p>JÚLIA MAIA DO AMARAL</p><p>MILLENI CORDEIRO DE LIMA</p><p>THAYNÁ TEIXEIRA DE CARVALHO MESQUITA</p><p>VITÓRIA MAIA DE AMARAL</p><p>NANOCOMPOSITOS POLIMÉRICOS DE NANOPARTÍCULAS DE ZnO E PVA COM APLICAÇÃO EM EMBALAGEM ALIMENTICIA</p><p>SÃO BERNARDO DO CAMPO</p><p>2023</p><p>ESTEFANE DA SILVA ALVES</p><p>JÚLIA MAIA DO AMARAL</p><p>MILLENI CORDEIRO DE LIMA</p><p>THAYNÁ TEIXEIRA DE CARVALHO MESQUITA</p><p>VITÓRIA MAIA DE AMARAL</p><p>NANOCOMPOSITOS POLIMÉRICOS DE NANOPARTÍCULAS DE ZnO E PVA COM APLICAÇÃO EM EMBALAGEM ALIMENTICIA</p><p>Projeto de Pesquisa, apresentado ao Curso de Química da Faculdade de São Bernardo do Campo, como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharelado em Química.</p><p>Orientador: Professora (Doutora, Mestre ou Especialista) Edith Malateaux</p><p>SÃO BERNARDO DO CAMPO</p><p>2023</p><p>SUMÁRIO</p><p>1.	INTRODUÇÃO	3</p><p>2.	DELIMITAÇÃO DO PROBLEMA	5</p><p>3.	HIPÓTESE	6</p><p>4.	JUSTIFICATIVA	7</p><p>5.	OBJETIVOS	8</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>O enorme potencial de uso da nanotecnologia em todos os segmentos do setor alimentício já tem sido vislumbrado por cientistas e pela indústria. Estas aplicações vão desde a agricultura, processamento alimentício, embalagem dos produtos e suplementos nutricionais.</p><p>O desenvolvimento de embalagens é um ramo especialmente desafiador, visto que o material utilizado deve satisfazer uma enorme gama de requisitos para desempenhar adequadamente seu papel. As embalagens devem proteger o alimento da sujeira, luz, micro-organismos patogênicos, gases como CO2 e O2, umidade, e outras substâncias que podem prejudicar a integridade do alimento no período entre sua produção e consumo. Além disso, estas embalagens devem ter baixo custo de produção, ser leves, de fácil descarte ou reutilizáveis, capazes de suportar as condições de processamento, impermeáveis a uma série de sistemas de armazenamento e condições de transporte, e fisicamente resistentes.</p><p>A incorporação de materiais nanoestruturados, dando origem a compósitos poliméricos, é uma estratégia extremamente promissora para melhorar as propriedades de barreira das embalagens plásticas. Esta abordagem envolve a dispersão de uma espécie nanoestruturada, como argilas, sílica, nanotubos de carbono, metais e óxidos metálicos, entre outros, em uma matriz polimérica. Como resultado, o compósito formado pode apresentar outras propriedades interessantes, como redução de custo e melhora das propriedades térmicas, mecânicas e de barreira a permeação gasosa.</p><p>Nanoestruturas de óxido de zinco são sistemas promissores para substituir argilas no desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos, devido a suas propriedades químicas e físicas, somado ao rico polimorfismo das nanoestruturas obtidas. Além de conferir resistência térmica e mecânica, e propriedades de barreira à permeação gasosa ao compósito formado, a incorporação de ZnO aumenta resistência à radiação UV e confere importante atividade antimicrobiana, resultado da produção de peróxido de hidrogênio sob sua superfície. A biocompatibilidade do ZnO ainda o qualifica como um candidato promissor a substituir nanopartículas de prata na produção de embalagens de alimento.</p><p>A tendência atual é dirigir os esforços na obtenção de nanocompósitos poliméricos que sejam ao mesmo tempo embalagens funcionais e ambientamente amigáveis. Sendo assim, muita atenção tem sido devotada à utilização de polímeros biodegradáveis na fabricação de embalagens.</p><p>Poli(álcool) vinílico é um polímero biodegradável e facilmente solúvel em água, porém, sua aplicação em embalagens de alimentos é limitada por suas propriedades mecânicas e relativamente elevada permeabilidade gasosa. Sendo assim, a combinação de nanopartículas de ZnO e PVA resulta em um aumento das propriedades elétricas, mecânicas, óticas e de barreira à permeação gasosa, além de originar um material biodegradável.</p><p>Entretanto, o maior fator limitante para o desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos é a incorporação de nanopartículas às membranas, visto que estas espécies são insolúveis e tendem a formar agregados. Como resultado, as membranas obtidas geralmente apresentam heterogeneidades causadas por agregação das nanopartículas que resulta na formação de microcompósitos que não aumentam as propriedades de barreira. Desse modo, o controle da agregação e dispersão das nanopartículas é crucial para a preparação de novos materiais funcionais. Uma alternativa para aumentar a dispersividade de nanoestruturas inorgânicas em matrizes poliméricas consiste em utilizar um polímero de compatibilização, que reúne as funções de ajustar a morfologia, agregação e dispersividade da nanoestrutura na matriz. Apesar de ser uma técnica bem-sucedida, a utilização de uma espécie de compatibilização consiste no acréscimo de uma etapa adicional ao processo de fabricação do compósito, além de modificar as propriedades e dificultar a implementação do produto no mercado.</p><p>O presente projeto pretende contornar esta barreira através da introdução de uma rota de síntese inovadora de compósitos ZnO/PVA, que consiste no método de hidrólise forçada em poliol via rota sol gel utilizando ativação por ultrassom com o PVA como poliol empregado.</p><p>2. DELIMITAÇÃO DO PROBLEMA</p><p>Pode-se observar a partir da literatura que a nanotecnologia está muito presente no mundo,os nanocompósitos poliméricos baseados em poli(álcool vinílico) (PVA) e ZnO ocupam uma posição privilegiada no desenvolvimento de materiais multifuncionais híbridos orgânicos/inorgânicos para aplicações que vão desde embalagens de alimentos até plataformas biotecnológicas. No entanto, uma desvantagem notável é que a maioria das rotas sintéticas atualmente disponíveis é baseada em abordagens que consomem tempo e energia e muitas vezes levam a filmes poliméricos heterogêneos que exigem compatibilizantes para dispersar nanopartículas inorgânicas na matriz orgânica. Neste trabalho, apresentamos uma rota para sintetizar filmes nanocompósitos ZnO_PVA através de uma estratégia sol-gel que usa microondas como fonte de calor e PVA como reagente. Mostramos que os nanocompósitos produzidos usando essa abordagem exibem propriedades mecânicas aprimoradas, capacidades de proteção UV e atividade antimicrobiana e potencializam sua aplicação na produção de filmes antibacterianos contra cepas Gram-positivas e Gram-negativas. Mostramos que essas propriedades são facilmente moduladas controlando os parâmetros de síntese, como o tempo e a potência de irradiação, e o uso de PVA exclui a necessidade de compatibilizantes, pois se comporta simultaneamente como a matriz polimérica e um mediador para a síntese in situ de clusters de ZnO nanoestruturados. O método apresentado aqui é simples, barato e aplicado a outros polióis para melhorar as funcionalidades dos materiais baseados nesses compostos.</p><p>Delimitamos ao uso das nanoparticulas de zinco, por ser promissora na área e assim,vai trazer melhorias para o filme polimérico.</p><p>3. HIPÓTESE</p><p>A proposta de síntese das nanoestruturas de ZnO consiste na hidrólise forçada de poliol, neste caso o próprio PVA, via rota sol gel ativada por ultrassom de ponta. Síntese de nanoestruturas inorgânicas assistidas por ultrassom constitui uma estratégia de fronteira e proporciona uma série de vantagens sobre rotas de ativação tradicionais como, menor consumo de tempo e energia, obtenção de suspensões homogêneas e estáveis de nanopartículas, elevada seletividade e rendimento do produto formado. Sendo assim, com o desenvolvimento desta estratégia pretende-se resolver um dos maiores problemas associados à preparação de nanocompósitos poliméricos, que consiste na dispersão das nanopartículas na matriz polimérica. Somado a isso, a preparação de compósitos ZnO/PVA via rota assistida por ultrassom constitui em um avanço da área da química verde, visto que tanto o produto obtido como a técnica empregada são ambientalmente amigáveis.</p><p>4. JUSTIFICATIVA</p><p>Dentro do contexto descrito, o presente projeto tem como meta apresentar uma rota de síntese inovadora para</p><p>obtenção de compósito ZnO/PVA. Nesta metodologia as nanopartículas inorgânicas serão sintetizadas in situ na própria matriz polimérica utilizando o PVA como reagente impulsionando a aplicação da química verde.</p><p>5. OBJETIVOS</p><p>5.1 OBJETIVO GERAL</p><p>A presente proposta tem como objetivo desenvolver um compósito polimérico formado por nanoestruturas de ZnO dispersos em poli(álcool) vinílico (PVA), através de uma rota inovadora. Será investigada a síntese in situ de nanopartículas de elevada razão de aspecto (nanoplacas e nanofolhas) em PVA pelo método sol-gel, utilizando ultrassom de ponta como fonte de energia para a ativação da reação e para dispersar as nanoestruturas formadas. Com isso, objetiva-se preparar um compósito com elevado teor de ZnO que será empregado como base para a produção de compósitos ZnO/PVA diluídos.</p><p>5.2 OBJETIVO ESPECIFICO</p><p>Este material será utilizado na produção de embalagens de alimentos com elevada propriedade de barreira a permeação gasosa.</p><p>O PVA terá ainda a função de agente de compatibilização entre as nanopartículas de ZnO e outros polímeros, possibilitando a preparação de materiais com propriedades mecânicas e de barreira a permeação gasosa elevadas</p>