Novos pigmentos à base de bismuto

• Autor(es): Neves, Márcia Carvalho
• Data: 2002
• Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/21904
• Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
• Assunto(s): Pigmentos; Engenharia de materiais; Compostos de bismuto
• Tipo de Documento: Dissertação de mestrado
• Idioma: Português

Descrição

Nos dias de hoje são inúmeras as aplicações dadas aos materiais à base de bismuto. As aplicações situam-se em áreas tão distintas como a medicina, metalurgia, cosmética e farmácia, tintas e vernizes. Por exemplo na área dos pigmentos colorantes, prevê-se que o BiVO4 venha a ter uma importância comercial crescente dado ser o mais promissor substituinte dos pigmentos amarelos contendo chumbo e cádmio. O principal problema na utilização de pigmentos à base de bismuto reside no facto destes compostos serem geralmente dispendiosos. Neste trabalho investigam-se métodos alternativos na preparação e utilização destes pigmentos, potenciando a sua utilização de um modo mais competitivo. Investigou-se a preparação de revestimentos de BiVO4 pelo processo de deposição química em solução (CBD: Chemical Bath Deposition) em substratos de vidro. Procurou-se adaptar este novo método de preparação de BiVO4, na formação de partículas compósitas utilizando o ZnO como material de suporte. O processo de deposição química foi investigado pela caracterização detalhada quer dos materiais sólidos obtidos quer pela monitorização espectroscópica das soluções sobrenadantes. Estudou-se a incorporação de Ce (III) na estrutura do BiVO4. Os filmes obtidos foram caracterizados, nomeadamente no que diz respeito às suas propriedades cromáticas, estruturais e morfológicas. Os nanocompósitos polímero-inorgânico têm sido largamente investigados devido às suas potenciais aplicações como materiais compatíveis a elevadas temperaturas ou como revestimentos poliméricos reforçados com partículas. Investigou-se a utilização de nanopartículas de Bi2S3 como cargas no fabrico de nanocompósitos de matriz polimérica. As propriedades térmicas de nanocompósitos de nylon-6.10 foram especialmente estudadas, tendo em conta as potenciais aplicações do Bi2S3 nanodisperso como retardador de chama. O efeito do tratamento prévio das cargas bem como o efeito do método de preparação do nanocompósito nas propriedades finais do material foram igualmente investigadas.

Bismuth based materials have been used in several applications including in medicine, metallurgy, cosmetics and pigments. Bismuth (III) vanadate (BiVO4) is a solid that presents interesting technological properties as a pigment. This compound is the best candidate to replace toxic yellow pigments, such as cadmium and lead compounds, in some applications. Due to restrictions imposed to the industry on the use of Cd and Pb pigments, it is expected that the commercial importance of BiVO4 continues to increase. It is also true that bismuth pigments are relatively expensive materials, lowering the commercial competitiveness of such pigments. Therefore, there is interest in developing new forms of pigmentation, enabling a more competitive use of Bi containing pigments. Chemistry can provide the tools to create innovative forms of BiVO4 pigmentation by synthesizing BiVO4 based materials with specific optical and morphological properties. A chemical bath deposition method to deposit monoclinic-BiVO4 coatings on glass substrates is presented. The reported method involves the controlled growth of BiVO4 monolayers, at mild temperatures, in the presence of a sequestering agent such as ethylenediaminetetracetic acid (EDTA). We used this CBD method to deposit BiVO4 on other types of substrates of technological interest. The encapsulation of hollow ZnO microparticles with the BiVO4 pigment is reported. The CBD process was investigated by the characterization of the solid fase and by the spectroscopic studies of the solutions. Pigments based on BiVO4 doped with Ce (III) were prepared using the CBD developed. The colour, morphological and structural properties of these pigments were studied. Polymer-inorganic nanocomposites have been of interest due to several applications, such as in tough and high-temperature compatible materials or particle-reinforced polymer coatings. This work presents results concerning the preparation of a novel type of polymer nanocomposites, which contain Bi2S3 nanofibers as fillers. The synthetic approaches to prepare Bi2S3/nylon-6.10 nanocomposites will be discussed in light of the final nanocomposites properties, such as the chemical stability and morphological homogeneity. This work aims to investigate the potential use of such nanomaterials as flame retardant pigments for polymeric materials.