Aplicación y caracterización de un novedoso PVDF

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 3429 (2023) Citar este artículo

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Los revestimientos sobre madera deben en ocasiones dar una protección estética y básica a los elementos de madera e impedir el desarrollo y transmisión de microorganismos. Ya se han ofrecido varios polímeros que contienen diferentes nanopartículas para este fin. La investigación presenta un nuevo compuesto polimérico de poli(fluoruro de vinilideno-co-hexafluoropropileno) (PVDF-HFP)/polivinilpirrolidona (PVP) con nanocables de MoO3 con la capacidad de formar películas de revestimiento sobre la madera. Las películas del recubrimiento desarrollado exhiben un comportamiento elástico, que depende del espesor de la película de recubrimiento [espesores de película húmeda ensayados (90, 180 y 360) µm]. El recubrimiento mostró la capacidad de interactuar bien con la superficie de la madera de haya común (Fagus sylvatica L.), en términos de humectación (ángulos de contacto de 15,6°), derrame rápido en la superficie, buena penetración del recubrimiento en la estructura y formación de la madera. de películas de hasta 40 µm de espesor con una excelente fuerza de adherencia (6 MPa). Una mayor rugosidad de la madera recubierta con C + MoO3 fue una consecuencia del grabado de la madera por el solvente dimetilformamida presente en el recubrimiento. Además, la presencia de C + MoO3 en la madera la hizo considerablemente más hidrofóbica, con un ángulo de contacto del agua que se elevó a 123° desde los 46° iniciales medidos en madera sin recubrimiento. La irradiación de las superficies de madera con luz ultravioleta dio como resultado cambios de color visibles tanto en la madera recubierta como sin revestir. La madera recubierta con C+MoO3 tiene una buena resistencia al agua, al alcohol y al calor seco (grado 3 a 4). Las pruebas antimicrobianas mostraron que la presencia de MoO3 en el revestimiento juega un papel importante en la resistencia de la madera revestida al desarrollo de hongos y moho. El recubrimiento PVDF-HFP/PVP/MoO3 desarrollado tiene una excelente capacidad para interactuar con la superficie de la madera y tiene el potencial de usarse como protección para la madera en ambientes sensibles.

Microorganismos como bacterias, virus y moho están presentes a nuestro alrededor y han colonizado todos los hábitats del mundo, incluidas la madera y las superficies de madera. Si las condiciones ambientales son adecuadas, estos organismos pueden permanecer vitales y transmisibles durante un número considerable de días, si no meses1. Las esporas de hongos en el entorno de vida se propagan principalmente de una persona a otra a través del flujo de aire y del contacto con superficies, como puertas, mesas, asientos, manijas y similares. En general, el crecimiento de moho no suele afectar a las propiedades mecánicas de la madera, pero si la madera permanece húmeda el tiempo suficiente, un mayor desarrollo de hongos puede provocar la formación de pudrición blanda, que puede deteriorar las propiedades mecánicas de la madera2. Además, como informaron Møller y colaboradores3 y Viitanen y colaboradores4, la presencia de hongos y mohos como Aspergillus sp. (por ejemplo, Aspergillus fumigatus), Aureobasidium pullullans, Alternaria alternata, Cladosporium sp. (por ejemplo, Cladosporium herbarum, Cladosporium sphaerospermum), Mucor sp., Penicillium sp. (por ejemplo, Penicillium brevicompactum), Stachybotrus sp. (por ejemplo, Stachybotrus atra) y Fusarium solani, que crecen en elementos de madera instalados en el entorno de vida, pueden representar una grave amenaza para la salud humana. Por lo tanto, la protección antimicrobiana de las superficies ayuda a prevenir la propagación de infecciones y enfermedades causadas por microorganismos en la población humana5.

La susceptibilidad de los materiales a base de madera a las infecciones con microbios se puede determinar mediante el control del crecimiento de moho y hongos en superficies recubiertas o no recubiertas6. En general, cada activo de revestimiento para el tratamiento superficial de elementos de madera debe cumplir varios requisitos básicos. Para proporcionar con éxito las funciones esperadas de protección de la superficie y una apariencia estética deseada, las interacciones adecuadas entre el sustrato de madera y el revestimiento son de crucial importancia7. De esta forma, una buena humectación del sustrato de madera, suficiente derramamiento y penetración del recubrimiento en la estructura de madera define el anclaje mecánico y la adhesión de la película de recubrimiento al sustrato. Al mismo tiempo, el rendimiento físico y las propiedades de resistencia del sistema de superficie formada se indican mediante la hidrofobicidad de la superficie, la resistencia a líquidos fríos y los cambios en la apariencia de la superficie provocados por la irradiación de luz ultravioleta (UV).

En las últimas décadas, las tendencias en el desarrollo de nuevos sistemas de recubrimiento para madera se centran en la búsqueda e investigación de formulaciones de recubrimientos con nuevos ligantes y nanopartículas (ej. TiO2, SiO2, ZnO, Al2O3, nanocelulosa, grafeno) como aditivos para la mejora de diversos propiedades mecánicas y físicas8, así como con fines de conservación9. Además, la necesidad de agentes fungicidas (biocidas) efectivos y asequibles con acción prolongada y sin riesgo para la salud humana y el medio ambiente es extremadamente alta.

El trióxido de molibdeno (MoO3) se informó como una de las sustancias activas antimicrobianas prometedoras10,11. A diferencia de otros compuestos fungicidas, los riesgos para la salud en el caso del MoO3 son mínimos, ya que el Mo es uno de los elementos esenciales en cantidades mínimas y es un cofactor para la formación de enzimas en el cuerpo humano12. De lo contrario, la exposición de 1 h de células de queratinocitos humanos (HaCaT) a nanocables de MoO3 en una concentración de hasta 1 mg × mL–1 después no muestra ningún efecto sobre la supervivencia celular13.

Minubaeva14 atribuyó la eficacia antimicrobiana del MoO3 a su disolución en agua y a la formación de ácido molíbdico antimicrobiano (H2MoO4) (1):

Luego, el H2MoO4 se disuelve también en iones de oxonio (H3O+) y molibdato (\({\text{MoO}}_{4}^{2 - }\)), como sigue (2):

mientras que la protonación de los iones \({\text{MoO}}_{4}^{2 - }\) tiene lugar simultáneamente.

En principio, la difusión de iones H3O+ a través de la pared celular de los microbios provoca un desequilibrio en el valor del pH y en el sistema enzimático y de transporte de la célula. Por lo tanto, para la acción antimicrobiana de las nanopartículas de MoO3 en la superficie, la tasa de solubilidad del MoO3 en agua (traída a la superficie por microbios, humedad del aire o limpieza) es crítica en este proceso. Debido a que la acción antimicrobiana se desencadena por la presencia de agua en fase líquida o vapor, este tipo de nanocompuesto que contiene MoO3 puede ser una solución sostenible respetuosa con el medio ambiente porque se puede reducir el uso de detergentes y desinfectantes.

La incorporación de MoO3 en el aglutinante polimérico permite la aplicación de dicho polímero como recubrimiento sobre varios sustratos sólidos, con tasas de liberación controladas y uso a largo plazo. Shafaei y sus coautores15 informaron sobre el efecto de diferentes estructuras cristalinas de MoO3 de tamaño micrométrico incrustadas en diferentes compuestos poliméricos sobre la actividad antimicrobiana contra las bacterias S. aureus, E. coli y P. aeruginosa. Los autores concluyeron que se necesita un contacto directo entre las bacterias y el MoO3 para que los iones H3O+ puedan difundirse a través de la membrana bacteriana. Todas las pruebas hasta ahora se han realizado con MoO3 comercialmente disponible con un tamaño de micrómetro. Debido a que la tasa de solubilidad y el consiguiente inicio de actividad antimicrobiana dependen del área de superficie específica de MoO3, las nanopartículas (es decir, nanocables y nanotubos) de MoO3 tienen una ventaja sobre los materiales con MoO3 de tamaño micrométrico. De esta manera, la alta eficacia antimicrobiana de los nanocables de MoO3 incorporados en polímeros de poli(fluoruro de vinilideno-co-hexafluoropropileno) (PVDF-HFP) y polivinilpirrolidona (PVP) soluble en agua quedó demostrada en nuestros estudios recientes16,17.

Varios ejemplos del uso de recubrimientos que contienen nanopartículas con propiedades antimicrobianas ilustran bien el uso potencial de dicho recubrimiento en superficies de muebles18,19. El objetivo de esta investigación fue introducir las nanopartículas de MoO3 en el compuesto polimérico PVDF-HFP/PVP actuando como aglutinante para obtener un tipo de recubrimiento para madera completamente nuevo con propiedades físicas mejoradas y funcionalidades antimicrobianas. En primer lugar, se determinaron las propiedades básicas (contenido de sólidos y tensión superficial) del recubrimiento compuesto líquido sintetizado de PVDF-HFP/PVP/MoO3. Como el espesor de la película de recubrimiento influye en gran medida en las propiedades de las películas de recubrimiento y las propiedades de los sistemas de superficie, el recubrimiento se aplicó en tres espesores de película húmeda diferentes, a saber, 90 µm, 180 µm y 360 µm. La relación entre el espesor de la película de recubrimiento y su dureza se determinó con una prueba de amortiguamiento de péndulo. La humectabilidad de la madera con el revestimiento se estudió con mediciones del ángulo de contacto (CA) y controlando el derrame de las gotas del revestimiento sobre la superficie después de la aplicación sobre la madera. Después de la aplicación del revestimiento sobre la superficie de una madera, se determinaron varias propiedades de la madera revestida: microestructura y rugosidad de la superficie, hidrofobicidad, estabilidad frente a la radiación de luz ultravioleta, propiedades de resistencia y adhesión del revestimiento. Finalmente, se probó la capacidad del recubrimiento desarrollado para prevenir el crecimiento de hongos y mohos de manchas azules en la madera.

Se obtuvieron nanocables de MoO3 de hasta 3 μm de largo, con un diámetro de 100 a 150 nm, a partir de nanocables de Mo6S2I8 (Nanotul doo, Ljubljana, Eslovenia). Estos fueron sintetizados en 236 h bajo reacción de transporte químico en ampollas de cuarzo evacuadas (104 Pa) y calentadas (800 °C) a partir de polvo de molibdeno, polvo de azufre y perlas de yodo (relación molar 6:2:11.6). Por oxidación a 285 °C durante 24 h20, los nanocables de MoO3 se desarrollaron en la estructura cristalina ortorrómbica. Su solubilidad en agua pura es (2,03 ± 0,09) mg × ml‒1 y las soluciones alcanzan el valor de pH de 3,8, como se muestra en un estudio reciente17.

La mezcla de polímeros (C–MoO3) se sintetizó disolviendo y mezclando por separado (120 min, 80 °C, 400 min–1) PVDF-HFP (Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, EE. UU.) y PVP K30 (Sigma- Aldrich) en dimetilformamida (DMF, CARLO ERBA Reagents SAS, Milán, Italia). Luego se mezclaron las soluciones de los polímeros y se mezclaron durante otros 120 min. Para la formación del nanocompuesto, los nanocables de MoO3 se dispersaron en una solución de PVP y se mezclaron durante 120 min. Finalmente, se mezclaron PVDF-HFP, PVP y MoO3 con una proporción correspondiente de 69:23:8 durante otros 120 min y se obtuvo el producto de recubrimiento final (C + MoO3). Como se informó anteriormente16, el C + MoO3 polimeriza y forma una película sólida después de secarse durante 120 min en una atmósfera de aire caliente (80 °C).

Para la determinación del contenido de sólidos, se aplicó un total de (1 ± 0,1) g del líquido C + MoO3 en tres cajas de Petri de 50 mm de diámetro y se secó a una temperatura de 125 °C durante 60 min. El contenido de sólidos (en %) se calculó a partir de la masa inicial de C + MoO3 y su masa después del secado, según lo prescrito por la norma EN ISO 325121.

La tensión superficial del líquido C + MoO3 se determinó según el método del anillo de Du Noüy22 en un tensiómetro de procesador K100 (Krüss, Hamburgo, Alemania) utilizando el software correspondiente (Krüss LabDesk, Krüss). Se realizaron cinco mediciones.

Las películas de recubrimiento con espesores húmedos de 90 µm, 180 µm y 360 µm se crearon sobre placas de vidrio de 100 mm × 100 mm (3 placas por cada espesor de película) con un aplicador manual de película cuádruple (Modelo 360, Erichsen GmbH & Co. KG, Hemer, Alemania). La dureza del recubrimiento se determinó con el método de amortiguación de péndulo23 utilizando el probador de amortiguación de péndulo König modelo 299/300 (Erichsen GmbH & Co. KG). Las placas de vidrio con los recubrimientos aplicados se colocaron durante 120 min en un horno para secado (80 ± 2) °C y se acondicionaron a (23 ± 2) °C y una humedad relativa del aire de (30 ± 5) % durante 21 días después. La dureza del recubrimiento correspondió al tiempo de amortiguamiento del péndulo que oscila sobre la superficie del recubrimiento de 6° a 3° con respecto al eje normal (cinco mediciones por muestra). Cuanto mayor sea el tiempo de humedecimiento, más dura será la película de recubrimiento.

Los tablones de albura de haya común aserrada en cuartos (Fagus sylvatica L.), almacenados durante dos años en una habitación con una humedad relativa del aire del 30% y una temperatura de 23 °C, fueron seleccionados como un material de sustrato de madera estudiado. La densidad nominal determinada gravimétricamente de la madera con (7,1 ± 0,4)% de contenido de humedad fue (688,7 ± 24,5) kg × m–3. La madera se procesó mecánicamente mediante aserrado y cepillado periférico en ocho muestras con dimensiones (400 mm × 70 mm × 20 mm) y la correspondiente orientación de la veta de la madera longitudinal × radial × tangencial (L × R × T). Las muestras se dividieron aún más en las muestras más pequeñas para cada análisis, como se presenta esquemáticamente en la Fig. 1. Todos los análisis se realizaron en las superficies con orientación de grano de madera R, que se lijaron manualmente con una lijadora rotacional-vibratoria (grano de papel P180) .

Distribución de preparación de muestras de madera para diferentes estudios. Los números presentan el tamaño de la muestra en la dirección de la veta de la madera individual (en milímetros): L—longitudinal, R—radial y T—tangencial.

Las propiedades humectantes de la superficie de madera con revestimiento se estimaron sobre la base del comportamiento de las gotas de revestimiento después de la aplicación en las superficies de 3 muestras sin revestimiento (L = 50 mm). Se aplicaron cinco gotitas de recubrimiento de 5 µL sobre cada muestra con un goniómetro óptico Theta (Biolin Scientific Oy, Espoo, Finlandia). La cámara del goniómetro permitió registrar el movimiento de la gota y medir la CA de la gota siguiendo el análisis de Young-Laplace24 continuamente durante los primeros 60 s después de la aplicación. La CA final se midió 2 h después de la aplicación de gotas.

Después de la aplicación sobre la madera, se determinó el derrame de las gotas de recubrimiento aplicando cinco gotas de 20 μL de recubrimiento desde 20 mm por encima de la superficie de la muestra usando una pipeta fijada en el soporte. El derrame de las gotas 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60 y 7200 s después de la aplicación se registró desde arriba con una cámara fotográfica (D5600, Nikon, Tokio, Japón). ). Las fotos se analizaron midiendo el área de derrame (en mm2) de las gotas utilizando el software Fiji (ImageJ 1.46d, Bethesda, Maryland, EE. UU.)25.

Los sistemas de superficie sobre madera se formaron aplicando el recubrimiento con espesores húmedos de 90 µm, 180 µm y 360 µm con un aplicador manual de película cuádruple (Erichsen GmbH & Co. KG) en dos muestras de madera (L = 350 mm) para cada película. espesor. Las muestras de madera recubierta se secaron durante 120 min en un horno a (80 ± 2) °C y luego se acondicionaron a (23 ± 2) °C y una humedad relativa del aire de (30 ± 5) % durante 7 días antes de realizar más análisis.

La rugosidad de la superficie de las muestras recubiertas y sin recubrir se examinó en cinco puntos seleccionados de cada muestra con un microscopio de barrido láser confocal LEXT OLS5000 (CLSM, Olympus, Tokio, Japón). Los análisis con un aumento de 5 × proporcionaron un área escaneada de (2560 × 2560) μm2. El microscopio estaba equipado con una fuente de luz láser de 405 nm con una resolución lateral máxima de 0,12 μm. Se utilizó el software correspondiente (OLS50-S-AA, Olympus) para calcular la altura media aritmética de las superficies Sa26.

Se depositó una gota de C + MoO3 sobre una placa de aluminio de (10 × 10 × 1) mm3 y se polimerizó. Además, se cortaron dos muestras de aproximadamente (5 × 5 × 5) mm3 de cada muestra de madera recubierta. Las estructuras microscópicas de la gota de C + MoO3 curada, las superficies de madera recubiertas y sus secciones transversales se analizaron con un microscopio electrónico de barrido Quanta 250 (Thermo Fisher Scientific, Hillsboro, EE. UU.). Se pulverizó una capa conductora de oro sobre las muestras antes de las observaciones. Las imágenes se adquirieron con el detector Everhart-Thornley en alto vacío (0,078 Pa) con un voltaje de fuente de electrones de 5,0 kV, a una distancia de trabajo de 10 mm, un tamaño de punto de 3,0 nm y en el momento del paso del haz de electrones a través de la muestra de 45 μs.

Para detectar las características hidrofóbicas de la madera recubierta con películas de recubrimiento de diferentes espesores, nuevamente se utilizó el goniómetro óptico Theta (Biolin Scientific Oy). Se aplicaron diez gotitas de 5 µL de agua desmineralizada sobre las muestras (L = 30 mm) recubiertas con cada espesor de película y las CA formadas se monitorearon continuamente durante 60 s.

Las muestras de madera recubiertas se expusieron a la luz ultravioleta procedente de una bombilla Ultra-Vitalux de 300 W de 450 mm de distancia (Osram, Munich, Alemania) durante 96 h. Los cambios de color de las muestras durante la exposición a la luz ultravioleta se monitorearon después de 3, 6, 24, 48, 72 y 96 h midiendo L* (0 = negro, 100 = blanco), a* (negativo = verde, positivo = rojo) y b* (negativo = azul, positivo = amarillo) componentes del espacio de color utilizando el espectrofotómetro SP62 (X-Rite, Grand Rapids, EE. UU.) con el tipo de luz D65. Los cambios de color de las superficies de la muestra después de cierto tiempo de exposición a UV (ΔE*) se calcularon de acuerdo con la ecuación. (3):

donde n presenta el valor del parámetro después de un cierto intervalo de exposición a los rayos UV y 0 presenta el valor inicial de un determinado parámetro. Mientras tanto, la fotodegradación de las muestras recubiertas y sin recubrir debido a la irradiación de luz UV se cuantificó con el espectrómetro Spectrum Two (PerkinElmer Inc., Waltham, EE. UU.) de reflexión total atenuada de infrarrojos por transformada de Fourier (ATR-FTIR). Los espectros se midieron en 3 puntos (16 escaneos por punto) en una muestra individual, en una región de longitud de onda de 600 a 4000 cm–1 con una resolución de 0,5 cm–1. Las bandas de absorción relevantes se interpretaron con el software Spectrum (versión 10.5.3, PerkinElmer Inc.).

La resistencia de la superficie a los líquidos fríos se determinó según el método prescrito por EN 1272027. Se sumergieron discos de papel de filtro blando (diámetro 25 mm, gramaje 450 g × m–2) durante 30 s en agua desionizada y solución de agua (48 % ) de etanol28. Se colocaron tres discos empapados en cada líquido sobre la superficie de las muestras recubiertas, se cubrieron inmediatamente con una placa de Petri y se dejaron así durante 1 h. Después del período de exposición, se retiraron los discos y el resto de los líquidos se limpió cuidadosamente con una toalla de papel suave.

Para determinar la resistencia de los sistemas superficiales al calor seco29, los discos de aluminio se calentaron a 85 °C y 200 °C y se colocaron sobre las superficies de las muestras recubiertas durante 20 min y luego se retiraron.

Después de 24 h, todas las superficies probadas se limpiaron, se examinaron en busca de daños en un gabinete de visualización estandarizado y se calificaron de acuerdo con un código de evaluación numérica de 5 a 1 (5: sin cambios, 1: cambios severos).

Para la determinación de la adhesión del revestimiento, se unieron diez plataformas de aluminio a cada superficie revestida usando un adhesivo epoxi (Endfest 300, UHU, Bühl, Alemania). Después de 24 h, el adhesivo epoxi curado alrededor del perímetro de cada plataforma se cortó hasta el sustrato y las plataformas se retiraron a una tasa de tensión de tracción de 1 MPa × s–1 utilizando un probador de adhesión por arranque PosiTest AT (DeFelsco Corporation , Ogdensburg, EE.UU.)30. Además de la resistencia a la rotura, se evaluaron visualmente las fracturas entre los carros y la superficie de la madera revestida.

El ensayo fúngico de tinción azul se realizó de acuerdo con la norma EN 152-131 modificada, exponiendo las muestras recubiertas con C + MoO3, C–MoO3 y las muestras no recubiertas (10 muestras de cada serie) a los hongos de tinción azul Aureobasidium pullulans (de Barry ) Arnaud (ZIM L060) y Sclerophoma pithyophila (Corda) Hohn (ZIM L070) por un período de 8 semanas. Los especímenes se sumergieron en suspensión de esporas y luego se transfirieron a frascos experimentales (250 mL) con 15 mL de suspensión de esporas. Después de la terminación del período de exposición, la evaluación de la tinción azul de la superficie en cada muestra se calificó visualmente en una escala de 0 a 3 a simple vista y microscopio óptico, utilizando los criterios prescritos en el estándar31 (Tabla 1).

La resistencia de las muestras al crecimiento excesivo de moho se evaluó de acuerdo con un estándar modificado E24-1232 de la asociación estadounidense de protección de la madera. La prueba se llevó a cabo en una caja de moldes con una temperatura controlada de 25 °C y una humedad relativa del aire de (95–98)% durante 8 semanas. Se colocaron cinco muestras de (60 × 20 × 5) mm (L × R × T) de cada serie en un estante de malla sobre el agua con suelo húmedo con las superficies tratadas hacia arriba. El suelo se inoculó con una suspensión de esporas y micelio de Aureobasidium pullulans (d. By.) Arnaud, Aspergillus niger Van Tiegh, Alternaria tenuissima (Kunze) Wiltshire y Penicillium citrinum Thom. La cobertura de moho de las muestras se controló escaneando las muestras semanalmente. El crecimiento de moho en cada espécimen se calificó visualmente en una escala de 0 a 4 a simple vista y con un microscopio óptico, utilizando los criterios propuestos por Johansson y colaboradores33.

El contenido de no volátiles en el C+MoO3 fue (21 ± 2)%. La tensión superficial del líquido C + MoO3 a una temperatura de 23 °C fue de (33,22 ± 0,04) mN × m–1, mientras que el calentamiento del líquido C + MoO3 a 80 °C disminuyó su tensión superficial a (29,87 ± 0,07) mN × m–1.

En el ensayo de péndulo para medir la dureza de un revestimiento, la amplitud de oscilación se mide en función del tiempo. En general, la dureza de un recubrimiento está muy relacionada con su espesor; cuanto más dura es la película de recubrimiento analizada, mayor es el tiempo de oscilación del péndulo34. La amortiguación de las oscilaciones también se ve afectada por las deformaciones elásticas presentes en una película de recubrimiento. El tiempo de amortiguamiento en el vidrio sin recubrimiento fue de (175 ± 1) s. Entre las películas de C + MoO3, el tiempo de amortiguamiento más largo (126 ± 5) s, es decir, el efecto de amortiguamiento más pequeño, se midió en la película de 90 µm de espesor (Fig. 2). Con el aumento del espesor de la película a 180 µm, el tiempo de amortiguamiento se redujo en un 21% a (99 ± 3) s. Sin embargo, en la película más gruesa de C + MoO3 (360 µm), el tiempo de amortiguamiento se redujo solo ligeramente (3,5 %) a (96 ± 3) s. Los resultados muestran que las películas de C+MoO3 exhiben un comportamiento elástico, debido a que su dureza no está linealmente correlacionada con el espesor de la película de recubrimiento. Los tiempos de amortiguamiento fueron comparables a los tiempos de amortiguamiento medidos en películas de revestimientos de madera para interiores35, pero notablemente más cortos que en películas de revestimientos de madera para exteriores36.

Tiempos de amortiguamiento determinados con un durómetro de péndulo en un vidrio con películas de C + MoO3 aplicadas con diferentes espesores de película húmeda y en vidrio sin recubrimiento.

La evolución de las gotas de CA de C + MoO3 y las áreas de derrame después de la aplicación de los recubrimientos sobre el sustrato de madera de haya se muestran en la Fig. 3. El C + MoO3 expresó buenas capacidades humectantes en la superficie de la madera. En promedio, la CA detectada inicialmente fue (26,4 ± 3,2)°. Con el tiempo, disminuyó gradualmente a (11,5 ± 3,2)° en 60 s de mediciones. Después de 120 min, la CA de las gotas disminuyó a (7,1 ± 3,2)° y humedeció completamente la superficie de la madera.

Evolución del área de derrame y ángulo de contacto de gotas de C + MoO3 aplicadas sobre madera de haya. Las fotos muestran las fotos de la vista superior de las gotas aplicadas después del tiempo correspondiente después de la deposición. La longitud de la barra de escala es de 5 mm.

El área de derrame de C + MoO3 1 s después de la deposición de gotas en la superficie de la madera fue (15,6 ± 5,3) mm2 y aumentó rápidamente a (28,3 ± 5,0) mm2 en los primeros 5 s después de la deposición. Después de 60 s y 120 min de observaciones, los derrames de C + MoO3 fueron (46,7 ± 7,3) mm2 y (53,8 ± 9,3) mm2, respectivamente.

Las imágenes y la rugosidad superficial media aritmética medida de madera sin recubrir (lijada) y madera recubierta con diferentes espesores de películas húmedas de C + MoO3 se muestran en la Fig. 4. Las superficies de madera recubiertas eran más rugosas que las superficies de madera sin recubrir. Además, la rugosidad de la superficie de la madera recubierta aumentó con el mayor espesor de la película C + MoO3. La aplicación de la película más delgada (90 µm) de C + MoO3 aumentó la rugosidad de las muestras de (7,7 ± 0,8) µm a (10,6 ± 0,6) µm, o alrededor del 38 %. La aplicación de una película de C + MoO3 más gruesa (180 µm) aumentó aún más la rugosidad de la madera (a (16,0 ± 0,4) µm), es decir, un aumento de aproximadamente el 110 %. Como se reporta en diferentes estudios, la dimetilformamida, que se utilizó en nuestro recubrimiento, como líquido iónico, puede disolver la celulosa37, las hemicelulosas38 y la lignina39 en la madera. Por lo tanto, el aumento de la rugosidad de la superficie con el aumento del espesor de la película de recubrimiento probablemente esté relacionado con el mayor contenido de disolvente de dimetilformamida en la película de C + MoO3, lo que causó el grabado de la superficie de madera subyacente. Sin embargo, la aplicación de la película de revestimiento más gruesa (360 µm) no aumentó sustancialmente más la rugosidad de la superficie ((16,2 ± 0,5) µm). En este caso, a pesar del grabado de la superficie de la madera por el disolvente de dimetilformamida, el contenido de la mezcla de polímeros restante en la superficie de la madera parecía ser lo suficientemente espeso como para dificultar el efecto de grabado.

El gráfico muestra la rugosidad superficial media aritmética de la madera sin recubrir y la madera recubierta con diferentes espesores de películas húmedas de C + MoO3. Las imágenes de la derecha muestran el aspecto de la superficie de las muestras: la columna de la izquierda muestra las fotos de las superficies (la longitud de la barra de escala es de 10 mm), la columna de la derecha muestra las imágenes en 3D de cada tipo de superficie analizada obtenida con CLSM (analizado superficie de (2560 × 2560) μm2).

Las imágenes en la Fig. 5a muestran la microestructura de la gota de C + MoO3 curada. Un análisis más detallado de las muestras de madera recubierta con SEM reveló la microestructura de la superficie de las muestras y la microestructura de las secciones transversales de las muestras con las propiedades de la interfaz entre la madera y la película C + MoO3 (Fig. 5b‒d). El análisis reveló la presencia de grupos de nanocables de MoO3 incrustados en el polímero en toda la superficie de las muestras recubiertas. La porosidad superficial del sustrato de madera de haya se refleja en la película irregular y porosa de C + MoO3. Cuanto más gruesa era la película de recubrimiento, los poros más pequeños con un diámetro de hasta unas pocas decenas de µm estaban en la superficie. En la muestra recubierta con la película de C + MoO3 más gruesa (360 µm), ya no se detectaron grupos de nanocables de MoO3.

Las imágenes SEM en (a) muestran la microestructura de la gota de C + MoO3 curada (izquierda) y los nanocables de MoO3 incrustados en el polímero PVDF-HFP/PVP (derecha). Las imágenes (b)–(d) muestran la superficie de madera recubierta con diferentes espesores de película húmeda de C + MoO3: (b) 90 µm, (c) 180 µm y (d) 360 µm. Las imágenes de la izquierda muestran la estructura de las superficies: las flechas triangulares señalan los poros en las películas de recubrimiento, mientras que los grupos de nanocables de MoO3 están rodeados por líneas discontinuas. Las imágenes de la derecha muestran la estructura de las secciones transversales: la transición clara entre el sustrato de madera celular (abajo) y la película de C + MoO3 es claramente visible solo en (c) y (d). Los espesores de película seca estimados presentan la distancia entre las flechas contradictorias.

Los espesores de las películas de recubrimiento secas se estimaron en las imágenes de la sección transversal de las muestras recubiertas. El espesor de la película seca de C + MoO3 en la muestra recubierta con un espesor de película húmeda de 90 µm varió de aproximadamente (3 a 8) µm, en la muestra recubierta con una película de 180 µm de espesor de aproximadamente (10 a 16) µm y en la muestra recubierta con 360 µm. película de μm de espesor de aproximadamente (15 a 40) μm.

El comportamiento de las gotas de agua depositadas sobre la madera recubierta fue un buen indicador de la capacidad de la película de C + MoO3 de espesor particular para proteger el sustrato de madera del agua. La superficie de madera sin recubrir mostró una afinidad notablemente mayor para absorber gotas de agua que la superficie de madera recubierta con películas de C + MoO3 (Fig. 6). Después de la deposición sobre la madera sin recubrir, las gotitas de agua formaron el CA con la superficie de la madera de (45,7 ± 8,5)°. En 60 s de monitoreo, el CA disminuyó a (31.7 ± 8.4)° debido a la penetración del agua en el sustrato y esparcimiento sobre la superficie de la madera. La superficie de madera recubierta con C + MoO3 exhibió propiedades hidrofóbicas, que dependían del espesor de la película de C + MoO3. Los CA de agua desarrollados disminuyeron solo alrededor de 1 ° durante las mediciones de 60 s, independientemente del espesor de la película de C + MoO3. La superficie de madera recubierta con la película más delgada de C + MoO3 exhibió el carácter más hidrofóbico con agua inicial CA de (122.8 ± 7.4)°. Las CA iniciales de las gotas de agua sobre superficies de madera recubiertas con 180 µm y 360 µm de C + MoO3 fueron menores (111,6 ± 9,3 y 98,2 ± 2,9)°, respectivamente. Estas superficies todavía se pueden denotar como hidrofóbicas40. Esto lleva a la conclusión de que cuanto más delgada es la película de C + MoO3, mayor es el carácter hidrofóbico de la superficie de madera recubierta. La razón de esto radica en la influencia del espesor de la película de C + MoO3 en la rugosidad de la superficie. La mayor cantidad de C + MoO3 en la madera conduce a una mayor rugosidad de la superficie (grabado de la madera) y a un menor desarrollo de CA de gotas de agua. La relación entre la mayor rugosidad superficial del polidimetilsiloxano y la menor CA del agua fue, por ejemplo, informada por Juárez-Moreno y coautores41.

Evolución de las gotas de agua CAs tras su deposición sobre la superficie de madera de haya sin recubrir y sobre superficies recubiertas con películas de C + MoO3 de diferente espesor. Las imágenes de la derecha muestran las fotos de las gotas de agua adquiridas 2 s después de la deposición en cada tipo de superficie. La longitud de la barra de escala es de 1 mm.

La irradiación de las muestras de madera recubierta con luz ultravioleta provocó los cambios en el color de las muestras que se muestran en la Fig. 7. En todas las muestras, los cambios de color más intensos ocurrieron durante las primeras 6 h de exposición, y luego al final. 96 h, las tasas de cambio se ralentizaron gradualmente. Las muestras de madera sin recubrir se volvieron más oscuras (ΔL* = – 8,7), más rojizas (Δa* = 5,0) y más amarillas (Δb* = 3,8), lo que indica los cambios estructurales en la lignina42. Dado que las películas de C + MoO3 eran semitransparentes, los cambios de color observados en las muestras recubiertas se debieron a cambios combinados que tuvieron lugar en la superficie de la madera y las películas de recubrimiento. Después de 96 h de exposición a la luz ultravioleta, los mayores cambios (ΔE* = 14,4) se observaron en las muestras recubiertas con una película de recubrimiento de 90 µm de espesor, seguidas por las muestras recubiertas con una película de recubrimiento de 180 µm de espesor (ΔE* = 13,3) y madera sin recubrir (ΔE* = 10,8). Los cambios de color de las muestras recubiertas con una película de recubrimiento de 360 ​​µm de espesor fueron menores (ΔE* = 4,8), pero lo suficientemente intensos como para ser detectados a simple vista (ΔE* ≥ 2)43.

Cambios de color de muestras de madera con y sin recubrimiento durante 96 h de irradiación con luz ultravioleta. La longitud de la barra de escala es de 10 mm.

Los espectros obtenidos con el espectrómetro ATR-FTIR en la superficie de madera sin recubrir y la superficie de madera recubierta con C + MoO3 de diferentes espesores de película antes y después de la exposición a la luz ultravioleta se muestran en la Fig. 8.

Espectros ATR-FTIR de madera y muestras recubiertas en la región de longitud de onda entre (800 y 1800) cm‒1 y la región entre (2700 y 3700) cm‒1, registrados antes (sin exposición) y después de 96 h de exposición a la luz ultravioleta.

Las películas de C+MoO3 dificultaron la composición química de la madera sin recubrir, independientemente del espesor de la película. Al aumentar el espesor de la película de C + MoO3, el pico ancho de grupos hidroxilo (OH) entre (3500 y 3200) cm–1 disminuyó. Los picos de 2930 cm–1 (que indican un estiramiento asimétrico de CH2) y 2840 cm–1 (que indican un estiramiento simétrico de CH2) se intensificaron con el aumento del espesor de la película de C + MoO3. Estos picos se originan en la celulosa cristalina de la madera44 e identifican la disolución del tejido de la madera por C + MoO3. El pico de 1740 cm–1 típico del estiramiento C=O en hemicelulosas (xilano)45 desapareció por completo, lo que es otro indicador de la disolución de la madera por C + MoO3. Por otro lado, apareció un nuevo pico principal entre (1660 y 1680) cm–1, con un pico de hombro en 1700 cm–1 (atribuido al estiramiento C=O de PVP)46. El cambio del pico principal de 1660 cm–1 a 1670 cm–1 y 1680 cm–1 con mayor espesor de C + MoO3 (de 90 a 180 y 360) µm está relacionado con la interacción intermolecular entre los polímeros47,48. El pico a 1670 cm‒1 estuvo presente debido a que el C=O se unió mediante interacciones dipolo PVP-PVP o porque tenía enlaces de hidrógeno débiles con otras especies. En el caso de los grupos C=O fuertemente unidos a otra especie, el pico se desplazó más a 1660 cm‒1.

De manera similar, otro pico a 1400 cm–1 que indica el movimiento de CH2 de PVDF-HFP y PVP en la mezcla de polímeros49 se elevó con un mayor espesor de C + MoO3 en la madera. El pico a 1280 cm–1 en madera recubierta se asigna a la fase β de PVDF50 y se intensificó ligeramente con un mayor espesor de C + MoO3. Un pico indicativo en madera recubierta con C + MoO3 a 1190 cm–1 se asigna al estiramiento antisimétrico de CF251 y se intensifica con la cantidad de C + MoO3. El pico a 1050 cm–1 como el más intenso en la madera, lo que indica la deformación C–O en la celulosa, el estiramiento simétrico C–O–C de los éteres dialquílicos y las deformaciones aromáticas C–H en la lignina52 desaparecieron por completo con la aplicación de C + MoO3 en madera. En cambio, apareció el pico a 990 cm–1, correspondiente a la fase α de PVDF–HFP51. Se observaron otros dos picos a 870 cm–1 (que indica la fase γ de PVDF-HFP) y 840 cm–1 (que indica la fase β de PVDF, oscilación –CH2– y estiramiento –CF2–53. Estos tres picos se promovieron con mayor espesor de película de C + MoO3 sobre madera.

La exposición de la madera sin recubrimiento a la luz ultravioleta provocó un ligero aumento del pico a 2930 cm–1 (estiramiento simétrico y asimétrico C–H54) y un aumento más notable de los picos a 1680 cm–1 y 1600 cm–1, lo que indica oxidación de lignina55 y presencia de enlaces C-C insaturados en anillos aromáticos de lignina56. Un pico de hombro intensificado a 1080 cm–1 se atribuyó a los reordenamientos en la lignina, específicamente la deformación del plano C–H aromático en unidades de guayacilo y la deformación C–O en el alcohol primario57. En madera recubierta con C + MoO3, los picos de 2930 cm–1 y 2850 cm–1 disminuyeron con la exposición de las superficies recubiertas a la luz ultravioleta. Esto indica la degradación de la celulosa restante en la madera recubierta por la luz UV44. Además, después de que la exposición a la luz ultravioleta provocó la formación de grupos succinimida ((CH2)2(CO)2NH) y, en consecuencia, el pico principal en 1680 cm–1 permaneció sin un pico de hombro en 1700 cm–1. La irradiación UV desencadenó una reacción de reticulación adicional y fotodegradación de PVP en C + MoO346,58.

Los resultados de las propiedades de resistencia de las superficies de madera recubiertas a varios impactos se presentan en la Tabla 2. La mitad izquierda de las imágenes muestra las superficies evaluadas antes de las pruebas de propiedades de resistencia, y la mitad derecha de las imágenes muestra la apariencia de las superficies de prueba después de la finalización. prueba. La resistencia al agua de las superficies de madera recubiertas se calificó como buena (grado 3), y el daño causado fue el mismo para los tres espesores de la película de recubrimiento. La exposición al agua probablemente provocó una disolución parcial del revestimiento ya que la madera subyacente se hizo más visible después de la exposición. Se observó un nivel de daño similar al determinar la resistencia de las superficies al alcohol (grado 3), mientras que la superficie recubierta con 360 µm fue más resistente al alcohol (grado 4). La exposición de las superficies al calor seco provocó un cambio menor en el color de las superficies, y la calificación fue en todos los casos 4.

Cuando se compara con los recubrimientos de madera comunes que alcanzan fuerzas de adherencia por arranque entre 2 y 3 MPa59, la adherencia del recubrimiento C + MoO3 desarrollado a la madera puede considerarse muy alta, ya que los valores superan los 6 MPa. Además, la adherencia del revestimiento al sustrato de madera no se vio influenciada por el espesor de la película de revestimiento y, en general, fue igual para todos los espesores estudiados (Fig. 9). Como se ve en las imágenes arriba del gráfico de la Fig. 9, la falla de adhesión entre la plataforma desprendida y la superficie recubierta fue representativa (aproximadamente 60 %), mientras que la falla fue parcialmente cohesiva en el sustrato de madera. Esto indicó que la adhesión del revestimiento a la madera superó la fuerza cohesiva de la madera y la adhesión entre la plataforma rodante y la superficie revestida.

Fuerza de adhesión al arranque de películas de recubrimiento con diferentes espesores de película húmeda. Las imágenes arriba del gráfico muestran los tipos representativos de fallas. La longitud de las barras de escala es de 10 mm.

Los resultados de la prueba fúngica de tinción azul se presentan en la Tabla 3. Las imágenes muestran las superficies de ejemplos de muestras de cada serie antes del inicio de la prueba, y las superficies y secciones transversales de las mismas muestras después de completar la prueba en 8 semanas. . Los grados dados de las muestras cubiertas con hongos de tinción azul corresponden a la evaluación visual a simple vista y las investigaciones microscópicas. Los resultados de la prueba fúngica de tinción azul mostraron que las muestras sin recubrimiento y las muestras recubiertas con C–MoO3 estaban más cubiertas de hongos de tinción azul y calificadas como 3 (ataque promedio). Se observó la presencia de hifas de hongos teñidos de azul en toda la sección transversal de las muestras en ambos tipos de muestras. La evaluación de las muestras recubiertas con C + MoO3 fue más desafiante, ya que el color azul de las hifas fúngicas apenas se distinguía de la superficie azul de la madera recubierta. Sin embargo, la tinción azul en las muestras de C + MoO3 apareció predominantemente en las superficies laterales y los bordes de la superficie recubierta, mientras que el centro de la superficie recubierta permaneció intacto. Por estas razones, las muestras de C + MoO3 se clasificaron como 2 (ataque leve).

Los resultados de la resistencia al crecimiento de moho se presentan en la Tabla 4. Las imágenes muestran las superficies de muestras ejemplares de cada serie antes del inicio de la prueba y las imágenes de las mismas superficies durante 8 semanas de exposición al crecimiento de moho en ambiente húmedo. Como se detectó a simple vista, el moho apareció en los tres tipos de muestras después de completar 7 semanas de exposición. Debido al color más oscuro de C + MoO3, el moho de sombra clara fue especialmente visible en las muestras recubiertas con C + MoO3. Sin embargo, los conidióforos más oscuros se detectaron solo en las muestras sin recubrimiento y en las muestras recubiertas con C–MoO3, pero no en las muestras recubiertas con C + MoO3. Al final de la exposición, se confirmó con el microscopio la presencia de conidióforos bien desarrollados en la muestra sin recubrir, otorgándoles el grado 4. En las muestras recubiertas con C–MoO3, los conidióforos parecían estar al comienzo del desarrollo (grado 3). En las muestras recubiertas con C + MoO3 no se detectó desarrollo de conidióforos después de completar la prueba, y se otorgó el grado 0 a este conjunto de muestras.

Para obtener una mejor visión general de las propiedades de C + MoO3, estas se comparan en la Tabla 5 con las propiedades de los revestimientos interiores disponibles comercialmente cuyas propiedades se informaron en las referencias enumeradas. Debe mencionarse que muchos de estos parámetros están definidos por las propiedades del recubrimiento en sí (p. ej., tipo de aglutinante), las propiedades del sistema de recubrimiento (p. ej., número de capas) o las propiedades del sistema de superficie, que incluye también las propiedades del sustrato (por ejemplo, tipo de madera). Las propiedades de C + MoO3 fueron en algunos aspectos más y en algunos aspectos menos comparables a los valores de los otros estudios. Por ejemplo, la dureza de C + MoO3 fue incluso hasta 2 veces mayor de lo habitual debido a las capas más delgadas. Lo mismo ocurre con la rugosidad de la superficie de madera recubierta; un mayor espesor de película seca del revestimiento alisa la superficie del sustrato de madera con mayor eficacia. Los cambios de color provocados por la meteorización artificial dependen además de los parámetros de meteorización (condiciones de temperatura y humedad, tipo de fuente de luz, tiempo de exposición, etc.), por lo que es difícil comparar los valores de ΔE* con los obtenidos en otros estudios. Una vez más, se confirmó el buen desempeño en términos de adherencia C + MoO3 y resistencia al moho de la madera recubierta con C + MoO3.

Se sintetizó con éxito un nuevo compuesto polimérico de PVDF-HFP/PVP que contiene nanopartículas de MoO3 con la capacidad de formar películas de recubrimiento. Al principio, los experimentos presentados en el artículo mostraron que la dureza de las películas de C + MoO3 dependía del espesor de la película de recubrimiento (espesores de película húmeda probados de 90 µm, 180 µm y 360 µm). El revestimiento desarrollado mostró la capacidad de formar el sistema superficial con la superficie de madera de haya. C + MoO3 expresó buenas habilidades humectantes sobre la superficie de la madera, alcanzando los valores iniciales de CAs de alrededor de 15,6° junto con un rápido derrame sobre la superficie de la madera. La rugosidad de la superficie de la madera recubierta aumentó con el mayor espesor de la película de C + MoO3, debido al grabado de la superficie de la madera por el solvente de dimetilformamida en el recubrimiento. El C + MoO3 penetró bien en la microestructura de la superficie de la madera, formando películas de revestimiento curado con un espesor de solo 3 µm (aplicado 90 µm) a 40 µm (aplicado 360 µm). La presencia de C + MoO3 en una superficie de madera la hizo considerablemente más hidrófoba en comparación con la madera sin recubrir, alcanzando los valores de CA del agua hasta aproximadamente 123°. La irradiación de la superficie de la madera recubierta con C + MoO3 con luz UV provocó cambios de color visibles en las muestras ensayadas, lo que junto con la oxidación de la lignina y la degradación de la celulosa en la madera, consecuencia de la fotodegradación de la PVP en el recubrimiento C + MoO3. Las superficies de madera recubiertas exhibieron una buena resistencia al agua, alcohol y calor seco (grado 3-4), mientras que la adhesión del C + MoO3 a la superficie de madera fue excelente (6 MPa), independientemente del espesor de la película de recubrimiento. Las pruebas antimicrobianas mostraron que la presencia de MoO3 en el recubrimiento desarrollado desempeñó un papel importante en la resistencia a los hongos de manchas azules y al desarrollo de moho. Mientras que las muestras de madera sin recubrir y las muestras recubiertas con C–MoO3 experimentaron un ataque promedio (grado 3), las muestras recubiertas con C + MoO3 experimentaron un ataque leve (grado 2) de los hongos de la mancha azul. La contribución de la presencia de MoO3 fue aún más evidente al probar la resistencia de las muestras al crecimiento de moho. Después de 7 semanas de prueba, los conidióforos estaban bien desarrollados en las muestras sin recubrir (grado 4), un poco menos en las muestras recubiertas con C–MoO3 (grado 3), pero estaban ausentes en las muestras recubiertas con C + MoO3 (grado 0).

En conclusión, el compuesto de polímero PVDF-HFP/PVP desarrollado con nanopartículas de MoO3 tiene una buena capacidad para interactuar con las superficies de madera y puede usarse potencialmente como un revestimiento protector para la madera, en términos de protección contra impactos físicos, así como para proteger la madera. de microbios

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

Van Doremalen, N. et al. Aerosol y estabilidad superficial del SARS-CoV-2 en comparación con el SARS-CoV-1. N. ingl. J.Med. 382(16), 1564–1567. https://doi.org/10.1056/NEJMc2004973 (2020).

Artículo PubMed Google Académico

Uzunovic, A., Byrne, T., Gignac, M. & Dian-Qing, Y. Decoloraciones de la madera decoloraciones de la madera y su prevención con énfasis en el tinte azul. Publicación especial SP-50, ISSN 1917–4328, FPInnovations (2008).

Møller, EB, Andersen, B., Rode, C. y Peuhkuri, R. Condiciones para el crecimiento de moho en superficies interiores típicas. Energía Procedia 132, 171–176. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.09.680 (2017).

Artículo Google Académico

Viitanen, H. et al. Hacia la modelización del riesgo de deterioro de los materiales de madera. EUR. J. Madera Prod. 68, 303–313. https://doi.org/10.1007/s00107-010-0450-x (2010).

Artículo Google Académico

Elashnikov, R. et al. Superficies y recubrimientos antimicrobianos físicamente intercambiables: concepto general y logros recientes. Nanomateriales 11, 3083. https://doi.org/10.3390/nano11113083 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gobakken, LR & Vestøl, GI Moho superficial y hongos de manchas azules en un revestimiento de abeto noruego revestido. En t. Biodeterioro. Biodegradable 75, 181–186. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2012.10.001 (2012).

Artículo CAS Google Académico

Miklečić, J., Lončarić, A., Veseličić, N. & Jirouš-Rajković, V. Influencia de la preparación de la superficie de la madera en la rugosidad, la humectabilidad y la adhesión del revestimiento de madera no modificada y modificada térmicamente. Drv. Ind. 73(3), 261–269. https://doi.org/10.5552/drvind.2022.0016 (2022).

Artículo Google Académico

Kaboorani, A., Auclair, N., Riedl, B. & Landry, V. Propiedades mecánicas del revestimiento de nanocompuestos de nanocristales de celulosa (CNC) curados con UV para muebles de madera. prog. org. Abrigo. 104, 91–96. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2016.11.031 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Tomak, ED, Yazici, OA, Sam Parmak, ED & Gonultas, O. Influencia de los recubrimientos que contienen taninos en la resistencia a la intemperie de la madera: combinación con nanopartículas de óxido de zinc y cerio. polim. grado Puñalada. 152, 289–296. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2018.03.012 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Zollfrank, C., Gutbrod, K., Wechsler, P. y Guggenbichler, JP La actividad antimicrobiana del ácido de metal de transición MoO3 previene el crecimiento microbiano en las superficies de los materiales. Mate. ciencia Ing. C 32(1), 47–54. https://doi.org/10.1016/j.msec.2011.09.010 (2012).

Artículo CAS Google Académico

Krishnamoorthy, K., Veerapandian, M., Yun, K. & Kim, SJ Nueva función de las nanoplacas de trióxido de molibdeno: toxicidad hacia las bacterias patógenas a través del estrés de la membrana. Surf de coloides. B Biointerfaces 112, 521–524. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2013.08.026 (2013).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Yoshida, M. et al. Equilibrio de molibdeno en mujeres japonesas jóvenes sanas. J. Trace Elem. Medicina. Biol. 20(4), 245–252. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2006.07.004 (2006).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Božinovic, K. et al. Toxicidad in vitro de nanopartículas de trióxido de molibdeno en queratinocitos humanos. Toxicología 444, 152564. https://doi.org/10.1016/j.tox.2020.152564 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Minubaeva, Z. Estudios espectroscópicos UV de la geoquímica hidrotermal del molibdeno y el tungsteno. Tesis doctoral, ETH Zurich, ETH (2007).

Shafaei, S., Dörrstein, J., Guggenbichler, JP y Zollfrank, C. Compuestos a base de acetato de celulosa con propiedades antimicrobianas de partículas de trióxido de molibdeno incrustadas. Letón. aplicación Microbiol. 64(1), 43–50. https://doi.org/10.1111/lam.12670 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Gradišar Centa, U., Kocbek, P., Belcarz, A., Škapin, SD & Remškar, M. Mezcla de polímeros que contiene nanocables de MoO3 con actividad antibacteriana contra Staphylococcus epidermidis ATCC 12228. J. Nanomater. https://doi.org/10.1155/2020/9754024 (2020).

Artículo Google Académico

Gradišar Centa, U. et al. Novedoso composite nanoestructurado y antimicrobiano de PVDF-HFP/PVP/MoO3. Navegar. innovador 9(5), 256–266. https://doi.org/10.1680/jsuin.20.00073 (2021).

Artículo Google Académico

Wei, X., Yang, Z., Leng Taya, S. & Gao, W. Revestimiento antimicrobiano de polímero mejorado con nanopartículas fotocatalíticas de TiO2. aplicación Navegar. ciencia 290, 274–279. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.11.067 (2014).

Artículo ADS CAS Google Académico

Gerullis, S. et al. Delgadas películas antimicrobianas de plata, cobre o zinc que contienen SiOx sobre compuestos de polímeros de madera (WPC) aplicadas mediante deposición de vapor químico de plasma a presión atmosférica (APCVD) y tecnología sol-gel. EUR. J. Madera Prod. 76, 229–241. https://doi.org/10.1007/s00107-017-1220-9 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Varlec, A., Arčon, D., Škapin, SD y Remškar, M. Deficiencia de oxígeno en nanocables y nanotubos policristalinos de MoO3. Mate. química física 170, 154–161. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.12.033 (2016).

Artículo CAS Google Académico

EN ISO 3251. Pinturas, barnices y plásticos: determinación del contenido de materia no volátil (ISO 3251:2019) (Comité Europeo de Normalización, 2019).

Du Noüy, PL Un tensiómetro interfacial para uso universal. J. Gen. Physiol. 7, 625–631. https://doi.org/10.1085/jgp.7.5.625 (1925).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

EN ISO 1522. Pinturas y barnices: Prueba de amortiguamiento del péndulo (ISO 1522:2006) (Comité Europeo de Normalización, 2007).

Drelich, JW et al. Ángulos de contacto: Historia de más de 200 años de preguntas abiertas. Navegar. innovador 8(1–2), 3–27. https://doi.org/10.1680/jsuin.19.00007 (2020).

Artículo Google Académico

Schindelin, J. et al. Fiji: una plataforma de código abierto para el análisis de imágenes biológicas. Nat. Métodos 9, 676–682. https://doi.org/10.1038/nmeth.2019 (2012).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Deltombe, R., Kubiak, KJ & Bigerelle, M. Cómo seleccionar los parámetros de rugosidad 3D más relevantes de una superficie. Escaneo 36, 150–160. https://doi.org/10.1002/sca.21113 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Académico

EN 12720:2009+A1. Mobiliario: Evaluación de la Resistencia Superficial a Líquidos Fríos (Comité Europeo de Normalización, 2014).

CEN/TS 16209. Mobiliario: Clasificación de propiedades para superficies de muebles (Comité Europeo de Normalización, 2022).

EN 12722. Mobiliario: Evaluación de la resistencia superficial al calor seco (Comité Europeo de Normalización, 2013).

EN ISO 4624. Pinturas y barnices: Ensayo de adherencia para la extracción (ISO 4624:2016) (Comité Europeo de Normalización, 2016).

EN 152. Conservantes de la madera: Determinación de la eficacia protectora de un tratamiento conservante contra la mancha azul en la madera en servicio: método de laboratorio (Comité Europeo de Normalización, 2012).

E24-12. Método estándar para evaluar la resistencia de las superficies de productos de madera al crecimiento de moho 503-507 (Asociación Estadounidense de Protección de la Madera, 2014).

Johansson, P., Ekstrand-Tobin, A., Svensson, T. & Bok, G. Estudio de laboratorio para determinar el nivel crítico de humedad para el crecimiento de moho en los materiales de construcción. En t. Biodeterioro. Biodegradable 73, 23–32. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2012.05.014 (2012).

Artículo Google Académico

Ma, X., Qiao, Z., Huang, Z. y Jing, X. La dependencia de la dureza del péndulo en el espesor del revestimiento acrílico. J. abrigo. Tecnología Res. 10(3), 433–439. https://doi.org/10.1007/s11998-013-9477-3 (2013).

Artículo CAS Google Académico

Pavlič, M., Petrič, M. & Žigon, J. Interacciones de las propiedades del sistema de superficie de recubrimiento y pisos de madera. Recubrimientos 11, 91. https://doi.org/10.3390/coatings11010091 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Žigon, J., Dahle, S., Petrič, M. & Pavlič, M. Resistencia a la abrasión mejorada de tableros de partículas revestidos pretratados con plasma atmosférico. Drv. Ind. 71(2), 129–137. https://doi.org/10.5552/drvind.2020.1960 (2020).

Artículo Google Académico

Phadagi, R. et al. Comprender el papel de la dimetilformamida como codisolvente en la disolución de celulosa en líquidos iónicos: enfoque experimental y teórico. J. Mol. Liq. 328, 115392. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.115392 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Levdansky, VA, Kondrasenko, AA, Levdansky, AV & Kuznetsov, BN Sulfatación de xilano con ácido sulfámico en N, N-dimetilformamida. Ruso. J. Bioorg. química 45, 882–887. https://doi.org/10.1134/S1068162019070057 (2019).

Artículo CAS Google Académico

Klausler, O. et al. Influencia de la N,N-dimetilformamida en los adhesivos para madera de poliuretano de un componente que curan con la humedad. En t. J. Adhes. Adhesivos 55, 69–76. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2014.07.019 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Cappelletto, E. et al. Protección de la superficie de la madera con diferentes alcoxisilanos: Una barrera hidrofóbica. Celulosa 20, 3131–3141. https://doi.org/10.1007/s10570-013-0038-9 (2013).

Artículo CAS Google Académico

Juárez-Moreno, JA, Ávila-Ortega, A., Oliva, AI, Avilés, F. & Cauich-Rodríguez, JV Efecto de la humectabilidad y rugosidad superficial sobre las propiedades de adhesión del colágeno sobre películas de PDMS tratadas con plasma de oxígeno acoplado capacitivamente. aplicación Navegar. ciencia 349, 763–773. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.05.063 (2015).

Artículo CAS Google Académico

Cogulet, A., Blanchet, P. & Landry, V. Degradación de la madera bajo irradiación UV: una caracterización de la lignina. J. Photochem. Fotobiol. B 158, 184-191. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2016.02.030 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Mokrzycki, WS & Tatol, M. Diferencia de color ΔE: una encuesta. Mach. Grafico. Vis. 20(4), 383–411 (2011).

Google Académico

Kubovský, I., Kačíková, D. & Kačík, F. Cambios estructurales de los componentes principales de madera de roble causados ​​por modificación térmica. Polímeros 12, 485. https://doi.org/10.3390/polym12020485 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ganne-Chédeville, C., Jääskeläinen, A.-D., Froidevaux, J., Hughes, M. & Navi, P. Envejecimiento natural y artificial de la madera de abeto observado mediante espectroscopia FTIR-ATR y UVRR. Holzforschung 66, 163–170. https://doi.org/10.1515/HF.2011.148 (2012).

Artículo CAS Google Académico

González Ortiz, D. et al. Inmovilización de poli(vinilpirrolidona) en membranas de polisulfona mediante reticulación iniciada por radicales usando persulfato de potasio. Membranas 12, 664. https://doi.org/10.3390/membranes12070664 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mishra, K., Hashmi, SA y Rai, DK Electrolito de polímero de gel de base líquida iónica protica: estudios estructurales y de transporte de iones y su aplicación en baterías de protones. J. Electroquímica de estado sólido. 18, 2255–2266. https://doi.org/10.1007/s10008-014-2475-2 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Yesappa, L. et al. Estudios de propiedades ópticas y conductividad iónica de una película electrolítica de poli(fluoruro de vinilideno-co-hexafluoropropileno)/LiClO4 irradiada con un haz de electrones de 8 MeV para aplicaciones optoelectrónicas. RCS Avanzado. 8, 15297. https://doi.org/10.1039/c8ra00970h (2018).

Artículo CAS Google Académico

Karpagavel, K. et al. Propiedades eléctricas del electrolito polimérico sólido de poli(fluoruro de vinilideno-co-hexafluoropropileno) (PVDF-HFP)/polivinilpirrolidona (PVP) conductor de iones de litio. J. Electron. Mate. 50, 4415–4425. https://doi.org/10.1007/s11664-021-08967-9 (2021).

Artículo ADS CAS Google Académico

Du, C.-H., Zhu, B.-K. & Xu, Y.-Y. Los efectos de la extinción en la estructura de fase de los segmentos de fluoruro de vinilideno en copolímero de PVDF-HFP y mezclas de PVDF-HFP/PMMA. J.Mater. ciencia 41, 417–421. https://doi.org/10.1007/s10853-005-2182-6 (2006).

Artículo ADS CAS Google Académico

Hao, YN et al. Estructura de interfaz, reología precursora y propiedades dieléctricas de películas de nanocompuestos de BaTiO3/PVDF-HFP preparadas a partir de nanopartículas de perovskita coloidal. RSC Avanzado. 7, 32886. https://doi.org/10.1039/C7RA03250A (2017).

Artículo ADS CAS Google Académico

Özgenç, Ö., Durmaz, S., Hakki Boyaci, I. & Eksi-Kocak, H. Determinación de cambios químicos en madera tratada térmicamente usando espectrometría ATR-FTIR y FT Raman. espectroquim. Acta A Mol. Biomol. Espectrosc. 171(15), 395–400. https://doi.org/10.1016/j.saa.2016.08.026 (2017).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Dyartanti, ER, Purwanto, A., Nyoman Widiasa, I. & Susanto, H. Conductividad iónica y mejora de la estabilidad cíclica de PVDF/Nano-Clay usando PVP como membranas de electrolito polimérico para baterías LiFePO4. Membranas 8, 36. https://doi.org/10.3390/membranes8030036 (2018).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

You Liu, X., Timar, MC, Varodi, AM y Sawyer, G. Una investigación sobre el envejecimiento acelerado inducido por la temperatura de cuatro especies de madera: Color y FTIR. ciencia de la madera Tecnología 51, 357–378. https://doi.org/10.1007/s00226-016-0867-4 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Li, X. et al. Efectos de la irradiación de luz ultravioleta sobre los cambios de color en madera de caucho modificada térmicamente basada en FTIR. BioResources 15(3), 5179–5197 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Rosu, D., Teaca, C.-A., Bodirlau, R. & Rosu, L. FTIR y cambio de color de la madera modificada como resultado de la irradiación de luz artificial. J. Photochem. Fotobiol. B Biol. 99, 144–149. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2010.03.010 (2010).

Artículo CAS Google Académico

Lei, H., Pizzi, A. & Guanben, D. Resinas mixtas de madera de tanino/lignina respetuosas con el medio ambiente. Aplicación J. polim. ciencia 107, 203–209. https://doi.org/10.1002/app.27011 (2008).

Artículo CAS Google Académico

Kowalonek, J. & Kaczmarek, H. Estudios de mezclas de pectina/polivinilpirrolidona expuestas a radiación ultravioleta. EUR. polim. J. 46, 345–353. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2009.09.015 (2010).

Artículo CAS Google Académico

Reinprecht, L., Tiňo, R. & Šomšák, M. El impacto de los fungicidas, el plasma, los aditivos UV y la intemperie en la fuerza de adhesión de los recubrimientos acrílicos y alquídicos a la madera de abeto de Noruega. Recubrimientos 10, 1111. https://doi.org/10.3390/coatings10111111 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Bekhta, P., Krystofiak, T., Lis, B. & Bekhta, N. El impacto del lijado y la compresión térmica del tipo de barniz de madera y el envejecimiento artificial en condiciones de interior en el color de la superficie barnizada. Bosques 13, 300. https://doi.org/10.3390/f13020300 (2022).

Artículo Google Académico

Gindl, M., Reiterer, A., Sinn, G. y Stanzl-Tschegg, SE Efectos del envejecimiento de la superficie sobre la humectabilidad, la química de la superficie y la adhesión de la madera. Holz. Roh. trabajador 62, 273–280. https://doi.org/10.1007/s00107-004-0471-4 (2004).

Artículo CAS Google Académico

Yalcin, M. & Ceylan, M. Los efectos de los taninos sobre la fuerza de adhesión y la rugosidad de la superficie de la madera barnizada después de la meteorización acelerada. J. abrigo. Tecnología Res. 14(1), 185–193. https://doi.org/10.1007/s11998-016-9841-1 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Gupta, S., John, A. & Kishan Kumar, SV Estudios sobre el efecto del espesor de la capa en la absorción de humedad por un sustrato de madera dura. Maderas-Cienc. Tecnol. 18(3), 443–456. https://doi.org/10.4067/S0718-221X2016005000040 (2016).

Artículo CAS Google Académico

Tu, K., Kong, L., Wang, X. y Liu, J. Recubrimientos de nanocompuestos de polidimetilsiloxano/SiO2 semitransparentes, duraderos y superhidrofóbicos sobre madera barnizada. Holzforschung 70(11), 1039–1045. https://doi.org/10.1515/hf-2016-0024 (2016).

Artículo CAS Google Académico

Pánek, M., Oberhofnerová, E., Zeidler, A. & Šedivka, P. Eficacia de los recubrimientos hidrofóbicos para proteger las superficies de madera de roble durante la meteorización acelerada. Recubrimientos 7, 172. https://doi.org/10.3390/coatings7100172 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Söğütlü, C., Nzokou, P., Koc, I., Tutgun, R. & Döngel, N. Los efectos de la rugosidad de la superficie en la fuerza de adhesión del barniz de los materiales de madera. J. abrigo. Tecnología Res. 13(5), 863–870. https://doi.org/10.1007/s11998-016-9805-5 (2016).

Artículo CAS Google Académico

Vidholdová, Z. & Slabejová, G. Valoración ambiental de revestimientos de madera transparente seleccionados desde el punto de vista de la resistencia a los hongos. Ana. WULS SGGW Para. Tecnología de la madera. 103, 164–168 (2018).

Google Académico

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Los autores agradecen el apoyo financiero de la Agencia de Investigación de Eslovenia a través de los programas de investigación P4-0430 ("Cadena de valor forestal-madera y cambio climático: transición a la bioeconomía circular"), P4-0015 ("Madera y compuestos lignocelulósicos"), P2-0264 ("Tecnologías y materiales poliméricos sostenibles"), P1-0099 ("Física de la materia blanda, superficies y nanoestructuras") y P4-0116 ("Microbiología y biotecnología de los alimentos y el medio ambiente"). Se agradece la ayuda de la Sra. Andreja Žagar al realizar las pruebas de tinción azul y mohos.

Departamento de Ciencia y Tecnología de la Madera, Facultad de Biotecnia, Universidad de Ljubljana, Jamnikarjeva ulica 101, 1000, Ljubljana, Eslovenia

Jure Zigon y Miha Humar

Centro de Mecánica Experimental, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad de Ljubljana, Pot za Brdom 104, 1000, Ljubljana, Eslovenia

Urška Gradisar Centa

Departamento de Física de la Materia Condensada, Instituto Jožef Stefan, Jamova 39, 1000, Ljubljana, Eslovenia

Maja Remškar

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J.Ž.: Conceptualización, Metodología, Análisis formal, Investigación, Recursos, Curación de datos, Redacción—borrador original, Redacción—revisión y edición, Visualización. UGC: Metodología, Recursos, Redacción: borrador original, Redacción: revisión y edición. MR: Metodología, Redacción—revisión y edición, Supervisión. MH: Metodología, Recursos, Redacción—revisión y edición, Supervisión.

Correspondencia a Jure Žigon.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Žigon, J., Centa, UG, Remškar, M. et al. Aplicación y caracterización de un novedoso compuesto polimérico PVDF-HFP/PVP con nanohilos de MoO3 como recubrimiento protector para madera. Informe científico 13, 3429 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-30622-y

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Recibido: 03 enero 2023

Aceptado: 27 de febrero de 2023

Publicado: 01 marzo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-30622-y

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