Filmes de poliuretana híbridos biobaseados a partir de quitosana e óleo de mamona

dc.contributor.advisor1Camargo, Emerson Rodrigues de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7720754304065239
dc.contributor.authorAssis, Jordanna Fernandes
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2369639191870624
dc.contributor.refereeCamargo, Emerson Rodrigues de
dc.contributor.refereeOliveira, Maria José Alves de
dc.contributor.refereeGorup, Luiz Fernando
dc.contributor.refereeFrollini, Elisabete
dc.contributor.refereeRibeiro, Tatiana Santana
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7720754304065239
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2844005820554412
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/6980022218379418
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2615524841845182
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7952918513827867
dc.date.accessioned2026-01-14T17:57:37Z
dc.date.issued2025-12-18
dc.description.abstractThis study aimed to develop hybrid bio-based polyurethane-urea (PUU) films derived from castor oil (CO) and chitosan (CS), using hexamethylene diisocyanate–iminooxadiazinedione (HDI-t-Im-Ox) in an innovative solvent- and catalyst-free process with concomitant film formation. This approach contributes to the advancement of sustainable polyurethanes by exploring the incorporation of natural precursors as alternatives to conventional PUs, which are generally associated with negative environmental impacts, thereby expanding the potential applications of these materials in biomaterials, functional coatings, adhesives, and smart packaging systems. The chemical incorporation of CS was confirmed by FTIR, evidencing the formation of urethane and urea linkages and proving its role as a reactive polyol. X-ray diffraction indicated an increase in the crystallinity index in CS-containing formulations. Thermogravimetric analyses revealed thermal stability of all films up to approximately 250 °C, with onset degradation temperatures (Tonset) ranging from 250 to 316 °C. Dynamic mechanical analyses showed a significant increase in the glass transition temperature (Tg) and in mechanical stiffness in the CS-containing films, evidencing the higher structural complexity of the formed hybrid networks. The PUCO control film exhibited a sub-ambient Tg (-1 °C), whereas CS-containing films showed Tg values close to room temperature (28-31 °C), and a markedly high Tg of 136 °C was observed for the PU100CSL formulation. Mechanical tests indicated that PU100CSL presented the highest tensile strength (17.3 MPa) and Young’s modulus (446 MPa), accompanied by low elongation at break (5%), while the other CS-containing formulations exhibited a moderate increase in stiffness compared to PUCO. Contact angle analyses revealed moderate variations in wettability, and zeta potential measurements confirmed surface stability over a wide pH range. All films exhibited satisfactory biocompatibility in cell viability assays. These results demonstrate that chitosan effectively acts as a reactive polyol, promoting the formation of hybrid PUU networks with tunable thermal, mechanical, and surface properties, reinforcing the potential of these bio-based films for applications in biomaterials, functional coatings, and controlled release systems.eng
dc.description.resumoO presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento de filmes híbridos de poliuretana-ureia (PUU) bio-baseados a partir de óleo de mamona (CO) e quitosana (CS), utilizando o hexametileno diisocianato-iminooxadiazinediona (HDI-t-Im-Ox) em um processo inovador, livre de solventes e catalisadores, com formação concomitante de filmes. Essa abordagem contribui para o avanço de poliuretanas sustentáveis ao explorar a incorporação de precursores naturais como alternativa às PUs convencionais, geralmente associadas a impactos ambientais negativos, ampliando o potencial de aplicação desses materiais em biomateriais, revestimentos funcionais, adesivos e sistemas de embalagem inteligente. A incorporação química da CS foi confirmada por FTIR, evidenciando a formação de ligações uretana e ureia e comprovando sua atuação como poliol reativo. A difração de raios X indicou aumento do índice de cristalinidade nas formulações contendo CS. As análises termogravimétricas revelaram estabilidade térmica de todos os filmes até aproximadamente 250 °C, com temperaturas de início de degradação (Tonset) entre 250 e 316 °C. As análises dinâmico-mecânicas mostraram elevação significativa da temperatura de transição vítrea (Tg) e aumento da rigidez mecânica nos filmes contendo CS, evidenciando a maior complexidade estrutural das redes híbridas formadas. O filme controle PUCO apresentou Tg subambiente (-1 °C), enquanto os filmes contendo CS exibiram Tg próximas à temperatura ambiente (28-31 °C), sendo observado valor elevado de Tg (136 °C) para a formulação PU100CSL. Os ensaios mecânicos indicaram que PU100CSL apresentou os maiores valores de resistência à tração (17,3 MPa) e módulo de Young (446 MPa), associados a baixo alongamento na ruptura (5%), enquanto as demais formulações contendo CS apresentaram aumento moderado de rigidez em relação ao PUCO. As análises de ângulo de contato revelaram variações moderadas de molhabilidade e as medidas de potencial ζ confirmaram estabilidade superficial em diferentes condições de pH. Todos os filmes mostraram biocompatibilidade satisfatória nos ensaios de viabilidade celular. Os resultados demonstram que a quitosana atua efetivamente como poliol reativo, promovendo a formação de redes híbridas PUU com propriedades térmicas, mecânicas e superficiais ajustáveis, reforçando o potencial desses filmes bio-baseados para aplicações em biomateriais, revestimentos funcionais e sistemas de liberação controlada.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipIdNúmero do Processo: 88887.659626/2021-00
dc.identifier.citationASSIS, Jordanna Fernandes. Filmes de poliuretana híbridos biobaseados a partir de quitosana e óleo de mamona. 2025. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23413.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23413
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQ
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectPoliuretanas bio-baseadaspor
dc.subjectÓleo de mamonapor
dc.subjectQuitosanapor
dc.subjectFilmes híbridospor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
dc.subject.ods12. Consumo e Produção Responsáveis
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleFilmes de poliuretana híbridos biobaseados a partir de quitosana e óleo de mamonapor
dc.title.alternativeFormation of bio-based films during the synthesis of polyuthane-urea from chitosaneng
dc.typeTese

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