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Previous issue date: 2015-10-20 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work two sets of samples were evaluated according to their morphological and
structural point of view. The first set is the powder samples: Chitosan (Q) purchased
from Yue Planting – China; N,O-carboxymethyl sodium (NaCMQD) purchased on
Dayang Chemicals – China and Heppe Medical – Germany. The second set of samples
is in the form of membranes, which were synthesized in the laboratory from
powder samples mentioned above: Chitosan Membrane (M-Q); Membrane of N,Ocarboxymethyl
Chitosan synthesized from the Carboxymethyl Chitosan obtained at
the Dayang Chemicals (M-CMQD) and N, O-carboxymethyl chitosan synthesized from
the Carboxymethyl Chitosan obtained at the Heppe Medical (M-CMQH). Using NMR
13C the average degree of acetylation DA and substitution DS was determined for
NaCMQD and NaCMQH samples, and as a tool to propose a molecular structure for
each sample. The XRD patterns of powder samples (Q, NaCMQD and NaCMQH) and
membranes (M-Q, M-CMQD and M-CMQH) showed for sample Q peaks located at
(2 = 10:4, 19.8, 22.2, 29.6, 35.3 and 40:9 ), and the peaks related to their respective
membrane (M-Q) was located at 2 = 10:4 and 15:1 , between 2 = 19:8 and
35:3 , and between 2 = 38:6 and 44:5 . The same was observed for NaCMQD sample
(between 2 = 8:9 and 13:2 , 2 = 20:1 and between 2 = 33:2 and 42:2 ) and
its respective membrane M-CMQD, with peaks located between 2 = 10:3 and 13:7 ,
2 = 19:8 and 25:7 , 2 = 37:8 and 45:1 . The samples NaCMQH and M-CMQH
showed similar XRD profiles (between 2 = 8:9 and 13:3 , 2 = 17:6 and 26:4 ,
2 = 35:0 and 43:1 ). The percentage of crystallinity was estimated using the XRD
profiles through Peak Fitting Module Program. For samples in the powder form the
crystallinity percentages were found around 45, 40 and 30%, respectively. For samples
in the form of membrane the crystallinity was about 35, 30 and 30, respectively. Chitosan
powder and membrane (Q and M-Q) had higher percent of crystallinity due to
the smaller size of its side groups, facilitating regular packing of their chains, since the
carboxymethylchitosan showed extensive side groups, as evidenced by NMR¹³C, which
hinders the packing of chains, decreasing its crystalline domains. The Le Bail method
was performed using the FullProf program to refine the cell parameters initially found
in literature, with orthorhombic space group. The refined cell parameters for Q and
M-Q samples showed a = 9 ° A, b = 16 °A and c = 10 A° , approximately; for NaCMQD,
NaCMQH, M-CMQD and M-CMQH, ten values of refined parameters were a = 13 A° ,
b = 19 °A and c = 10 A° , approximately. The average size of its crystallites/anisotropy
of the samples Q, M-Q, NaCMQD, M-CMQD, NaCMQH and M-CMQH were 29 (4) A° ,
16 (4) ° A, 32 (7) ° A, 23 (2) ° A, 20 (1) °A and 24 (1) A° , respectively. The increase of cell parameters
a and b in the Carboxymethyl Chitosans occurred due to the insertion of side
groups from carboxymethylation of chitosan, resulting in difficulty in packaging of
the chains and therefore the crystallinity and the anisotropic dimensions of the crystallites.
The morphologies of powders and membranes were evaluated by Scanning Electron Microscopy (SEM). Samples in powder form (Q, NaCMQD and NaCMQH)
presented a variety of sizes of its grains, which showed no uniformity. Membranes (MQ,
M-CMQD e M-CMQH) were classified according to their pore size and thickness
of the fibers through the ImageJ software. All membranes had pores greater than 50
nm (macropores) and the thickness of fibers were found most frequently around 0.15
m (M-Q) between 5 and 10 m (M-CMQD) and about 5 m (M-CMQH). The thermal
stability of the samples was assessed by Thermogravimetric Analysis (TGA/DTG). The
physical form of the samples as well as their degree of crystallinity have influenced the
main thermal events. Among the powder samples, chitosan showed greater thermal
stability with a initial temperature of degradation around 283 C. Among the membranes,
the M-Q and M-CMQH samples showed similar initial degradation temperature
of around 233 C. Thus, this work presents a systematic evaluation of Chitosan and
N,O-carboxymethyl chitosan, as well as their respective membranes, showing intrinsic
characteristics of these samples according to their structural and morphological point
of view. / Neste trabalho dois conjuntos de amostras foram estudados segundo o ponto de vista
morfol´ogico e estrutural. O primeiro conjunto representa as amostras em p´ o: Quitosana
(Q) adquirida da Yue Planting – China; N,O-carboximetilquitosana s ´odica
(NaCMQD) adquirida da Dayang Chemicals – China e da Heppe Medical – Alemanha.
O segundo conjunto representa as amostras na forma de membranas, sintetizadas
em laborat ´ orio, a partir das amostras em p´o mencionadas anteriormente: Membrana
de Quitosana (M-Q), Membrana de N,O-carboximetilquitosana sintetizada a partir da
Quitosana obtida da Dayang Chemicals (M-CMQD) e N,O-carboximetilquitosana sintetizada
a partir da Quitosana obtida da Heppe Medical (M-CMQH). Atrav´es das medidas
de Espectroscopia de Ressonˆancia Magn´etica Nuclear de Carbono 13 (RMN 13C) foi
poss´ıvel determinar o grau m´edio de acetilac¸ ˜ao GA e substituic¸ ˜ao GS para as amostras
NaCMQD e NaCMQH, bem como propor uma estrutura molecular para cada amostra.
Os difratogramas das amostras na forma de p´o (Q, NaCMQD e NaCMQH) e membrana
(M-Q, M-CMQD e M-CMQH) foram obtidos atrav´es da difrac¸ ˜ao de raios X (DRX), e
mostrou que a amostra Q apresentou uma quantidade maior de picos, localizados em
2 = 10; 4; 19,8; 22,2; 29,6; 35,3 e 40;9 , em relac¸ ˜ao `a sua respectiva membrana MQ
com picos localizados em 2 = 10;4 e 15;1 ; entre 2 = 19;8 e 35;3 ; e entre
2 = 38;6 e 44;5 . O mesmo aconteceu para a amostra NaCMQD (entre 2 = 8;9 e
13;2 ; 2 = 20;1 e entre 2 = 33;2 e 42;2 ) e sua respectiva membrana M-CMQD
com picos localizados entre 2 = 10;3 e 13;7 ; 2 = 19;8 e 25;7 ; 2 = 37;8 e 45;1 .
J´a as amostras NaCMQH e M-CMQH apresentaram perfis de DRX semelhantes (entre
2 = 8;9 e 13;3 ; 2 = 17;6 e 26;4 ; 2 = 35;0 e 43;1 ). O percentual de cristalinidade
foi estimado utilizando-se os perfis de DRX, atrav´es do programa Peak Fitting
Module. Para as amostras na forma de p´ o, Q, NaCMQD e NaCMQH, os percentuais
de cristalinidade foram encontrados em torno de 45, 40 e 30%, respectivamente. Para
as amostras na forma de membrana, M-Q, M-CMQD e M-CMQH, a cristalinidade ficou
em torno de 35, 30 e 30%, respectivamente. A quitosana em p´o e membrana (Q
e M-Q) apresentaram maior percentual cristalinidade possivelmente devido ao menor
tamanho de seus grupos laterais, facilitando o empacotamento regular de suas
cadeias, j´a que as carboximetilquitosanas apresentaram grupos laterais extensos, como
constatado por RMN 13C, o que dificulta o empacotamento das cadeias, diminuindo
seus dom´ınios cristalinos. O ajuste Le Bail foi realizado atrav´es do programa FullProf
para refinar os parˆametros de cela inicialmente encontrados em literatura, com sistema
cristalino ortorrˆombico. Os parˆametros de cela refinados para as amostras Q e
M-Q apresentaram a = 9 ° A, b = 16 °A e c = 10 A° , aproximadamente; para as amostras
NaCMQD, M-CMQD, NaCMQH e M-CMQH, os valores dos parˆametros refinados
forama = 13 ° A, b = 19 °A e c = 10 A° , aproximadamente. O tamanhome´dio de seus cristalitos
e suas respectivas anisotropias para as amostras Q, M-Q, NaCMQD, M-CMQD,
NaCMQH e M-CMQH foram de 29 (4) ° A, 16 (4) ° A, 32 (7) ° A, 23 (2) ° A, 20 (1) °A e 24 (1)A° , respectivamente. O aumento dos paraˆmetros de cela a e b nas carboximetilquitosanas
ocorreu devido `a inserc¸ ˜ao de grupos laterais provenientes da carboximetilac¸ ˜ao da
Quitosana, resultando em dificuldade de empacotamento das cadeias e, consequentemente,
na cristalinidade e nas dimens˜oes anisotr´opicas dos cristalitos. As morfologias
dos p´os e membranas foram avaliadas atrav´es da Microscopia Eletrˆonica de Varredura
(MEV). As amostras em forma de p´o (Q, NaCMQD e NaCMQH) apresentaram uma
variedade de tamanhos de seus gr˜aos, os quais n˜ao apresentaram uniformidade. As
membranas (M-Q, M-CMQD e M-CMQH) foram classificadas de acordo o tamanho
dos seus poros e espessura de suas fibras atrav´es do programa ImageJ. Todas as membranas
apresentaram poros maiores que 50 nm (macroporos) e as espessuras de suas
fibras foram encontradas com maior frequˆencia em torno de 0,15 m (M-Q), entre 5 e
10 m (M-CMQD) e em torno de 5 m (M-CMQH). A estabilidade t´ermica das amostras
foi avaliada atrav´es da An´alise Termogravim´etrica (TGA/DTG). A forma f´ısica das
amostras, bem como o seu grau de cristalinidade, influenciou os principais eventos
t´ermicos. Entre as amostras em p´ o, a quitosana apresentou maior estabilidade t´ermica
com temperatura inicial de degradac¸ ˜ao de 283 C. Entre as membranas, as amostras
M-Q e M-CMQH apresentaram valores similares de temperatura inicial de degradac¸ ˜ao
em torno de 233 C. Dessa forma, este trabalho apresentou uma avaliac¸ ˜ao sistem´atica
de Quitosana e N,O-Carboximetilquitosana, bem como de suas respectivas membranas,
evidenciando caracter´ısticas intr´ınsecas das amostras segundo o ponto de vista
estrutural e morfol´ogico, esperando-se contribuir de maneira significativa com a comunidade
cient´ıfica com os dados aqui apresentados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:http://localhost:tede/4876 |
| Date | 20 October 2015 |
| Creators | Soares, Geicilene Katrine de Paiva |
| Contributors | Sanches, Edgar Aparecido |
| Publisher | Universidade Federal do Amazonas, Programa de Pós-graduação em Física, UFAM, Brasil, Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM, instname:Universidade Federal do Amazonas, instacron:UFAM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1842481183590694693, 600, 600, 3062048892926319528 |
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