Biocompósitos a base de celulosa y NPs de ZnO con alta protección a la radiación UV: obtención, caracterización estructural, morfológica y elemental

Abstract

El presente trabajo de tesis consistió en obtener y caracterizar biocompósitos de celulosa con nanopartículas de óxido de zinc (NPs de ZnO) que presenten excelente protección contra la radiación ultravioleta (UVR). Los biocompósitos se obtuvieron a partir del método de teñido textil por agotamiento, empleando la máquina de teñido por alta temperatura, ECO DYER-24. Se mejoró el proceso de funcionalización añadiendo un proceso de prelavado al biocompósito. Luego, durante la misma funcionalización, se evaluaron parámetros como, la dosificación, concentración de reactivos, temperatura del proceso, velocidad de rotación de la máquina, entre otros. Los biocompósitos, de celulosa y NPs de ZnO, fueron sometidos a pruebas de resistencia de 15 lavados, usando la norma AATCC 61-1996. Su caracterización estructural se realizó mediante difracción rayos X (DRX) y patrón de difracción de electrones de área selecta (SAED); su caracterización morfológica se desarrolló por microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM); y la caracterización elemental se desarrolló por análisis termogravimétrico (TGA), espectrometría de absorción atómica (AAS), espectroscopía de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) y espectroscopía de rayos X de energía dispersiva (EDS). Finalmente, se desarrollaron mediciones del factor de protección ultravioleta (UPF) de los biocompósitos obtenidos.

This thesis consisted in obtaining and characterizing cellulose biocomposites with zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) that present excellent protection against ultraviolet radiation (UVR). The biocomposites were obtained from the textile dye method by exhaustion, using the ECO DYER-24 high-temperature dyeing machine. The functionalization process was improved by adding a prewash process to the textile. Then, during the functionalization process, some parameters such as dosage and concentration of reagents, temperature, and homogenization speed, were evaluated. The biocomposites, made of cellulose and ZnO NPs, were subjected to resistance tests of 15 washes, using the AATCC 61-1996 standard. The structural characterization of the biocomposites was performed by X-ray diffraction (XRD) and select area electron diffraction pattern (SAED); the morphological characterization was developed by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM); and elemental characterization was performed by thermogravimetric analysis (TGA), atomic absorption spectrometry (AAS), inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Finally, and ultraviolet protection factor (UPF) measurements were performed on the biocomposites.