Hydrogels based on polyacrylamide, carboxymethylcellulose and silica are composites with good absorption and release properties over time, and this behavior allow their application in several areas. Thus, the aim of study was to analyze the absorption kinetic, spectroscopic, morphological, and structural properties of hydrogels prepared using different silica concentrations (0, 0.5, and 2.5%). The results showed that the swelling degree reduces with increasing silica, i.e., there was increase in crosslinking density, which was confirmed by SEM images. The reductions in the swelling degrees at equilibrium were 26.19% (0.50% silica) and 22.02% (2.5% silica) when compared to PAAm+CMC hydrogel. FTIR spectra showed characteristic spectroscopic bands of silica between 1384 and 1120 cm-1 indicating that its incorporation into the hydrogel matrix has occurred, which was also observed in the XRD diffractograms. Thus, the study of biodegradable hybrid hydrogels is relevant because they can potentially be applied in areas such as agriculture, tissue engineering and even civil construction.

ABSTRACT Wood is a raw material from renewable source widely used by the construction industry due to its characteristics of easy handling and processability, good mechanical properties, sustainability, among others. Since it is a vegetal material, it is necessary to perform a preservative treatment before its application in civil construction. In this context, the search for new solutions as an option for biodegradable surface treatment to ensure the improvement of wood properties is one of the needs to be addressed so that the material performs well and increases its durability. Thus, treatments by immersion in emulsions of essential oils (EO) in the material, as an alternative to mitigate the occurrence of common pathologies in wood, proves to be a potentially innovative option for the furniture and construction industries. The present study aimed to evaluate the effects of hydrophobing and wood odorization treatments after the insertion of essential oils in nanoemulsion, emulsion, and pure oil conditions. The essential oils used were melaleuca (Melaleuca alternifolia) and copaiba (Copaifera officinalis), due to their antimicrobial, antifungal, antiseptic properties, and characteristic odor. The immersion application on the wood samples was conducted under the following conditions: 25% (w/w) melaleuca EO emulsion; 25% (w/w) copaiba EO emulsion; 2% (w/w) melaleuca EO nanoemulsion; 2% (w/w) copaiba EO nanoemulsion and the application of the same pure oils. The results showed that the suspension that presented the highest retention was the nanoemulsion, being OE of copaiba 44.10% and OE of melaleuca 40.41% in relation to the mass of the untreated sample. The emulsions resulted in 21.32% for OE copaiba and 20.51% for OE melaleuca, and in the pure oil condition, the observed retention was 15.11% for melaleuca OE and 23.82% for OE copaiba. The results obtained may be related to the hydrophilic characteristic of the wood, and the most aqueous suspension was the most absorbed. Through the Scanning Electron Microscopy (SEM) test it was possible to identify a uniform coverage of the samples for the pure oil, a rough aspect of coverage for the emulsion and a more cracked and dried surface in the samples with nanoemulsion. The contact angle test did not show a significant increase in hydrophobicity of the samples, with positive results from 7°±9° to 23°±15°, and in the nanoemulsion condition it decreased 12°± 9° compared to the untreated sample for copaiba EO and 16°± 9° for melaleuca EO, indicating a higher water permeability.

RESUMO A madeira trata-se de uma matéria-prima de fonte renovável amplamente utilizada pelo setor da construção civil devido às suas características de fácil manuseio e processabilidade, boas propriedades mecânicas, sustentabilidade, entre outros. Por se tratar de um material de origem vegetal faz-se necessário a realização de um tratamento preservativo antes de sua aplicação na construção civil. Neste contexto, a busca de novas soluções como opção de tratamento superficial biodegradável para garantir melhoria das propriedades das madeiras é uma das necessidades a serem sanadas para que o material apresente um bom desempenho e amplie sua durabilidade. Assim, tratamentos por imersão em emulsões de óleos essenciais (OE) no material, como uma alternativa de mitigar a ocorrência de patologias comuns na madeira, demonstra-se ser uma opção potencialmente inovadora para o setor moveleiro e da construção civil. O presente estudo objetivou avaliar os efeitos dos tratamentos de hidrofobização e odorização da madeira após a inserção de óleos essenciais nas condições de nanoemulsão, emulsão e óleo puro. Para tanto, foram utilizadas amostras de madeira do tipo Hymenaea sp popularmente conhecida como Jatobá devido a suas características de alta resistência mecânica, odor forte e de comum aplicação na construção civil. Os óleos essenciais utilizados foram de melaleuca (Melaleuca alternifólia) e copaíba (Copaifera Officinalis), devido às suas propriedades antimicrobianas, antifúngicas, antissépticas e odor característico. A aplicação por imersão nas amostras de madeira foi realizada nas seguintes condições: emulsão 25% (m/m) de OE de melaleuca; emulsão 25% (m/m) de OE de copaíba; nanoemulsão 2% (m/V) de OE de melaleuca; nanoemulsão 2% (m/V) de OE de copaíba e a aplicação dos mesmos óleos puros. Os resultados demonstraram que a suspensão que apresentou maior retenção foi a nanoemulsão, sendo OE de copaíba 44,10% e OE de melaleuca 40,41% em relação a massa da amostra sem tratamento. As emulsões resultaram em 21,32% para OE de copaíba e 20,51% para OE de melaleuca e, na condição de óleo puro, a retenção observada foi de 15,11% para o OE de melaleuca e 23,82% para o OE de copaíba. Os resultados obtidos podem estar relacionados a característica hidrofílica da madeira, sendo que a suspensão mais aquosa foi a mais absorvida. Através do ensaio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi possível identificar uma cobertura uniforme das amostras para o óleo puro, um aspecto rugoso de cobertura para a emulsão e uma superfície mais fendilhada e ressecada nas amostras com nanoemulsão. O ensaio de ângulo de contato não apresentou um aumento significativo na hidrofobicidade das amostras, com resultados positivos de 7°±9° a 23°±15°, sendo que na condição de nanoemulsão diminuiu 12°± 9° em comparação com a amostra não tratada para o OE de copaíba e 16°± 9° para o OE de melaleuca, indicando uma maior permeabilidade de água.

RESUMO A produção de biofilmes e revestimentos poliméricos a base de polímeros naturais, a fim de aplicá-los como embalagens de alimentos é alvo de constantes pesquisas, devido a necessidade de diminuir o volume de embalagens plásticas descartadas e otimizar as propriedades e validade dos alimentos. Dentre a imensa variedade de polímeros utilizados para esse fim, a carboximetilcelulose (CMC) destaca-se por apresentar características favoráveis para a formação de soluções filmogênicas, além de ser biodegradável e apresentar baixo custo. Visando potencializar as propriedades naturais desse polímero, pesquisadores tem utilizado aditivos que são incorporados a solução filmogênicas como nanopartículas de quitosana (NSQ) e Cúrcuma longa (C). A quitosana também é um polímero natural, amplamente utilizado em aplicações nos campos da farmacologia, tecnologia de biomateriais, biomedicina, agricultura e indústrias cosmética e alimentícia. A Cúrcuma longa derivada do açafrão, apresenta propriedade antioxidantes e antimicrobianas, que tem despertado bastante interesse, principalmente na indústria alimentícia, visando a substituição de antioxidantes sintéticos por esses materiais naturais. Neste trabalho, foram preparadas nanopartículas de quitosana por gelificação ionotrópica e incorporadas ao polímero (CMC), juntamente com a Cúrcuma longa, com o intuito de reforçar e potencializar as propriedades naturais desse polímero, para a preparação de biofilmes comestíveis. Após a preparação, caracterizá-los através de análises das propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água e ângulo de contato.

ABSTRACT The production of biofilms and polymeric coatings based on natural polymers in order to apply them as food packaging is constantly being researched due to the need to decrease the volume of discarded plastic packaging and optimize the properties and validity of food. Among the immense variety of polymers used for this purpose, carboxymethylcellulose (CMC) has stood out for presenting favorable characteristics for the filmogenic solutions formation, besides being biodegradable and presenting low cost. Aiming to enhance the natural properties of this polymer, researchers have used additives that are incorporated into the filmogenic solution such as chitosan nanoparticles (NSQ) and turmeric. Chitosan is also a natural polymer, widely used in applications in the fields of pharmacology, biomaterials technology, biomedicine, agriculture and the cosmetics and food industries. Turmeric derived from saffron, has antioxidant and antimicrobial properties, which has aroused a lot of interest, especially in the food industry, aiming to replace synthetic antioxidants with these natural materials. In this work, chitosan nanoparticles were prepared by ionotropic gelation and incorporated into the polymer (CMC), along with turmeric, in order to reinforce and enhance the natural properties of this polymer for the preparation of edible biofilms. After preparation, they are characterized by analysis of mechanical properties, water vapor permeability and contact angle.

Neste trabalho, o objetivo foi produzir nanobiocompósitos biodegradáveis à base de pectina e nanoemulsão de canela que tenham propriedades satisfatórias para aplicação como embalagens ativas. Foram detalhados os procedimentos de preparação das nanoemulsões e incorporação dessas na matriz polimérica. Foi apresentada uma metodologia nova de análises dos melhores nanocompósitos através de um planejamento baseado em aspectos visuais que nos forneceu resultados interessantes. Os nanocompósitos obtidos foram analisados através de: medidas de espessura, solubilidade, propriedades mecânicas e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Resultados das análises visuais mostraram que os nanocompósitos produzidos com concentração de pectina de 2% m/v e nanoemulsões preparadas com velocidade de agitação de 16000 rpm em 2 minutos mostraram melhores condições para serem aplicados como embalagens. Resultados de propriedades mecânicas demonstraram que nanocompósitos contendo nanoemulsões com tamanhos menores de gotículas apresentam maior resistência e elongação, além de serem menos solúveis. O controle dessas propriedades com a variação de tamanho médio das nanoemulsões torna esses materiais potencialmente viáveis, por exemplo, em embalagens ativas.

In this study, the objective was to produce biodegradable nanobiocomposites based on pectin and cinnamon nanoemulsion having satisfactory properties for application as active packaging. Procedures for preparing and incorporating these nanoemulsions in the polymeric matrix are described. The nanocomposites were analyzed through: thickness measurements, solubility, mechanical properties and scanning electron microscopy (SEM). A subjective analysis indicated the nanocomposite made with pectin 2 % w/v and nanoemulsions prepared with stirring speed of 16000 rpm in 2 min was the most suitable for application in packaging. The nanocomposites containing nanoemulsions with smaller nanodroplets had greater strength and elongation, being less soluble. The control of these properties by varying the average size of the nanoemulsion makes these materials potentially viable, for example, for active packaging.

Hidrogéis produzidos a partir de poliacrilamida (PAAm) foram sintetizados e suas eficiências para liberação controlada de NH4+ e K+ contidos em fertilizantes foram avaliadas. Os hidrogéis foram sintetizados em solução aquosa a partir da polimerização do monômero acrilamida (AAm) em duas concentrações (3,6 e 21,7 %), em presença do agente de reticulação N', N-metileno-bis-acrilamida (MBAAm) e catalisador N, N, N', N'-tetrametil etilenodiamina (TEMED). A fixação de nutrientes ocorreu submetendo-se os hidrogéis à solução aquosa com concentrações de 86 e 82 mg L-1 de K+ e NH4+. As propriedades hidrofílicas, espectroscópicas e morfológicas foram investigadas por meio de medidas de grau de intumescimento (Q), por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e por meio de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os teores de NH4+ e K+ liberados em meio aquoso foram monitorados em intervalos de tempo de 1, 2, 4, 18, 26 e 50 h por espectrofotometria com análise por injeção em fluxo e por fotometria de chama. Os resultados de grau de intumescimento mostraram que hidrogéis com nutrientes fixados são mais hidrofóbicos. Observações em MEV revelaram decréscimo no tamanho médio dos poros para os hidrogéis com maior quantidade de acrilamida. A cinética de liberação controlada de NH4+ e K+ permitiu inferir que o hidrogel sintetizado com 21,7 % de AAm apresentou maior potencial na liberação controlada dos nutrientes, principalmente NH4+.

Hydrogels based on polyacrylamide (PAAm) were synthesized and their efficiency for the controlled release of ammonium and potassium contained in fertilizers evaluated. The hydrogels were synthesized by polymerizing acrylamide (AAm) in aqueous solution at two acrylamide concentrations (3.6 and 21.7 %) using N-N'-methylene-bisacrylamide (MBAAm) as cross-linker and N,N,N',N' tetramethylethylenediamine (TEMED) as catalytic agent. Nutrient fixation was performed by immersion of hydrogels in aqueous nutrient solutions with 86 and 82 mg L-1 K+ and NH4+. The hydrophilic, spectroscopic and morphological properties were investigated based on the swelling degree (Q) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and images obtained using scanning electron microscopy (SEM). The amount of NH4+ and K+ released in aqueous solution was monitored at intervals of 1, 2, 4, 18, 26, and 50 h by spectrometry, using a flow injection analysis system, and by flame photometry. The swelling degree results show that hydrogels with fixed nutrients are more hydrophobic. SEM images revealed a significant decrease in the average porous size of hydrogels with higher acrylamide content. The release kinetics of NH4+ and K+ allowed to conclude that hydrogel synthesized with 21.7 % AAm had a higher nutrient release potential, especially NH4+.