BRPI1106315B1

BRPI1106315B1 - optically transparent composites based on bacterial cellulose and boehmite, siloxane and / or boehmite system, siloxane and process for obtaining the composites

Info

Publication number: BRPI1106315B1
Application number: BRPI1106315-7A
Authority: BR
Inventors: Universidade Estadual Paulista Júlio De Mesquita Filho; Fundação De Amparo A Pesquisa Do Estado De São Paulo - Fapesp
Original assignee: Universidade Estadual Paulista Júlio De Mesquita Filho; Fundação De Amparo A Pesquisa Do Estado De São Paulo - Fapesp
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2020-12-22
Also published as: WO2012100315A8; WO2012100315A1; BRPI1106315A2

Abstract

COMPÓSITOS OPTICAMENTE TRANSPARENTES BASEADOS EM CELULOSE BACTERIANA E BOEHMITA, SILOXANO E/OU SISTEMA BOEHMITA-SILOXANO. A presente invenção compreende compósitos com características multifuncionais, podendo substituir, com vantagens expressivas, principalmente a flexibilidade, o vidro em vários aplicativos, como, por exemplo, telas displays e outros. Dentre outros aspectos, o produto objeto da invenção se destaca por tornar celulose bacteriana transparente, além de ser flexível, biocompatível e substituir o vidro em 100% dos aplicativos. Dentre outros aspectos o desenvolvimento dos compósitos da invenção possibilita um aumento eficaz na transmissão óptica, tornando a transparência óptica superior a 90%, transparência essa necessária, analogamente, para o desenvolvimento de dispositivos médicos, por exemplo.OPTICALLY TRANSPARENT COMPOSITES BASED ON BACTERIAL AND BOEHMITE CELLULOSE, SILOXAN AND / OR BOEHMITE-SILOXAN SYSTEM. The present invention comprises composites with multifunctional characteristics, being able to substitute, with expressive advantages, mainly the flexibility, the glass in several applications, as, for example, screens displays and others. Among other aspects, the product object of the invention stands out for making bacterial cellulose transparent, in addition to being flexible, biocompatible and replacing glass in 100% of applications. Among other aspects, the development of the composites of the invention allows an effective increase in optical transmission, making the optical transparency greater than 90%, which transparency is necessary, similarly, for the development of medical devices, for example.

Description

FIELD OF THE INVENTION

001. A presente invenção relaciona-se com o campo técnico da Química, mais especificamente com métodos para a obtenção de materiais compósitos orgânico-inorgânicos transparentes, compósitos multifuncionais transparentes e flexíveis.001. The present invention relates to the technical field of Chemistry, more specifically to methods for obtaining transparent organic-inorganic composite materials, transparent and flexible multifunctional composites.

BACKGROUND OF THE INVENTION

002. Em vários aplicativos do estado da técnica, como telas de monitores, TV, displays e demais, são empregados com freqüência o vidro, particularmente em função de sua transparência, cujo grau pode variar de acordo com os processos industriais de fabricação. Contudo, é sabido de todos que o vidro não possui determinadas características como flexibilidade, por exemplo.002. In various applications of the state of the art, such as monitor screens, TV, displays and others, glass is frequently used, particularly due to its transparency, the degree of which may vary according to industrial manufacturing processes. However, it is known to everyone that glass does not have certain characteristics such as flexibility, for example.

003. A possibilidade de se obter dispositivos para opto-eletrônica, por exemplo, papel eletrônico e OLEDs, usando a celulose bacteriana já é conhecida há alguns anos, entretanto, se necessita de aprimoramento, envolvendo principalmente a transmissão óptica, haja vista que a celulose bacteriana só apresenta 40% de transparência (na faixa espectral do visível).003. The possibility of obtaining devices for opto-electronics, for example, electronic paper and OLEDs, using bacterial cellulose has been known for some years, however, it needs improvement, mainly involving optical transmission, given that cellulose bacterial has only 40% transparency (in the spectral range of the visible).

004. Portanto, têm sido desejável a obtenção de um material que possa substituir o vidro em 1 00% de seus aplicativos, porém com características de flexibilidade, transparência, alta durabilidade, biocompatibilidade e que seja confeccionado a partir de fontes renováveis.004. Therefore, it has been desirable to obtain a material that can replace glass in 100% of its applications, but with characteristics of flexibility, transparency, high durability, biocompatibility and that is made from renewable sources.

005. Já foi detectado que um componente importante neste sentido seria a celulose bacteriana, contudo, uma dificuldade natural é tornar a celulose bacteriana transparente.005. It has already been detected that an important component in this sense would be bacterial cellulose, however, a natural difficulty is to make bacterial cellulose transparent.

006. Inicialmente, os substratos mais utilizados para a preparação de dispositivos eletrônicos eram os vidros, que são materiais transparentes e com boa resistência mecânica. Entretanto, uma das limitações em se utilizar o vidro está relacionada à dificuldade em se preparar dispositivos flexíveis/dobráveis, uma vez que os vidros sofrem fraturas facilmente.006. Initially, the most used substrates for the preparation of electronic devices were glasses, which are transparent materials and with good mechanical resistance. However, one of the limitations in using the glass is related to the difficulty in preparing flexible / foldable devices, since the glasses are easily fractured.

007. Nos últimos anos, grande enfoque tem sido dado à utilização de materiais poliméricos (plásticos) como possíveis substitutos do vidro. Como alternativa, a utilização de polímeros como substratos para dispositivos opto-eletrônicos possibilita a obtenção de sistemas mais leves, flexíveis e portáteis, sem perder a transparência e resistência necessárias. Diversos polímeros incluindo o polietileno tereftalato (PET), acetato de celulose (AC), poliuretana (PU), policarbonato (PC), têm sido utilizados para a produção de dispositivos flexíveis.007. In recent years, great focus has been given to the use of polymeric materials (plastics) as possible substitutes for glass. As an alternative, the use of polymers as substrates for opto-electronic devices makes it possible to obtain lighter, more flexible and portable systems, without losing the necessary transparency and resistance. Several polymers including polyethylene terephthalate (PET), cellulose acetate (AC), polyurethane (PU), polycarbonate (PC), have been used for the production of flexible devices.

008. Grande parte dos polímeros empregados hoje em dia são sintéticos ou derivados do petróleo, e requerem diversos tratamentos adicionais para gerar um substrato ideal e, na maioria das vezes, não são biocompatíveis e nem biodegradáveis.008. Most of the polymers used today are synthetic or derived from petroleum, and require several additional treatments to generate an ideal substrate and, in most cases, are neither biocompatible nor biodegradable.

009. Assim, devido às excelentes propriedades, além da aparência similar ao papel, que são resumidas por transparência, alta refletividade (similar ao papel comum), flexibilidade, contraste e biodegradabilidade, a celulose bacteriana tem surgido como interessante matriz para o preparo de dispositivos flexíveis.009. Thus, due to the excellent properties, in addition to the paper-like appearance, which are summarized by transparency, high reflectivity (similar to ordinary paper), flexibility, contrast and biodegradability, bacterial cellulose has emerged as an interesting matrix for the preparation of devices flexible.

0010. No que se refere à fórmula molecular, a celulose bacteriana é idêntica à celulose vegetal (CV), porém, apresenta uma rede formada por fibras nanométricas (nanoceluloses); possui maior proporção de estruturas micro-cristalinas (com até quatro fases diferentes), o que confere características distintas da celulose vegetal, elevada resistência mecânica, cristalinidade superior à celulose vegetal, permeabilidade a líquidos e gases e condução de corrente elétrica.0010. Regarding the molecular formula, bacterial cellulose is identical to vegetable cellulose (CV), however, it presents a network formed by nanometric fibers (nanocelluloses); it has a higher proportion of micro-crystalline structures (with up to four different phases), which gives distinct characteristics of vegetable cellulose, high mechanical resistance, superior crystallinity to vegetable cellulose, permeability to liquids and gases and conduction of electric current.

0011. O híbrido boehmita-siloxano é um dos compósitos em escala molecular que apresenta propriedades macroscópicas resultantes do sinergismo das duas fases nanométricas componentes, como exemplo, a variação das proporções das fases possibilita o controle do índice de refração, além da transparência e homogeneidade. Estes materiais podem ser utilizados como revestimentos transparentes com elevada resistência à abrasão, obtidos por cura a baixas temperaturas. Entretanto, a resistência mecânica e flexibilidade destes híbridos são limitadas. Por outro lado, a utilização de celulose bacteriana na preparação do compósito, a partir do híbrido, confere ao sistema boehmita-siloxano resistência mecânica, flexibilidade e a possibilidade de produzir lâminas de compósito de espessura reduzida (em microns) até espessa (em milímetros).0011. The boehmite-siloxane hybrid is one of the composites on a molecular scale that has macroscopic properties resulting from the synergism of the two component nanometric phases, as an example, the variation of the proportions of the phases allows the control of the refractive index, in addition to transparency and homogeneity. These materials can be used as transparent coatings with high resistance to abrasion, obtained by curing at low temperatures. However, the mechanical strength and flexibility of these hybrids are limited. On the other hand, the use of bacterial cellulose in the preparation of the composite, from the hybrid, gives the boehmite-siloxane system mechanical strength, flexibility and the possibility of producing composite sheets from reduced thickness (in microns) to thick (in millimeters) .

0012. No atual estado da técnica são conhecidos alguns trabalhos e documentos que justificam a necessidade de materiais com as características e qualidades inferidas na presente invenção.0012. In the current state of the art some works and documents are known that justify the need for materials with the characteristics and qualities inferred in the present invention.

0013. Pode-se destacar o documento US 2 005/ 0079386, que trata de composições, métodos e sistemas para fazer e usar papel eletrônico, sugere a fabricação de OLEDs sobre substratos flexíveis a base de celulose, aplicados à fabricação de papel ou de displays eletrônicos similares a papel. Neste caso, os OLEDs seriam aplicados a circuitos baseados em polímeros condutores e, em seguida, a folhas de papel a base da celulose bacteriana (por exemplo, produzida pela bactéria Acetobacter xylinum). Esses dispositivos estendem a possibilidade para diversas aplicações, tais como livros eletrônicos (“e-book”), jornais eletrônicos (“e- journal”), papéis de paredes dinâmicos, entre outros.0013. We can highlight the document US 2 005/0079386, which deals with compositions, methods and systems for making and using electronic paper, suggests the manufacture of OLEDs on flexible cellulose-based substrates, applied to the manufacture of paper or displays paper-like electronics. In this case, OLEDs would be applied to circuits based on conductive polymers and then to sheets of paper based on bacterial cellulose (for example, produced by the bacterium Acetobacter xylinum). These devices extend the possibility for several applications, such as electronic books (“e-book”), electronic newspapers (“e-journal”), dynamic wallpapers, among others.

0014. Portanto, devido a suas propriedades peculiares, como transparência, estrutura tridimensional formada por nanofibras, excelentes propriedades mecânicas, além de ser biocompatível, a celulose bacteriana surge como um material promissor para a preparação de OLEDs.0014. Therefore, due to its peculiar properties, such as transparency, three-dimensional structure formed by nanofibers, excellent mechanical properties, in addition to being biocompatible, bacterial cellulose appears as a promising material for the preparation of OLEDs.

0015. Dentro dessa concepção, ainda citando o estado da técnica, particularmente nos documentos JP2 008127510-A, WO2 007049666-A1, JP2 007146143-A e CN101297 000-A, vêm sendo desenvolvidos compósitos baseados em celulose bacteriana e resinas epóxi, resina acrílica e resina uretana empregadas visando elevar a transparência da celulose bacteriana. Nestes casos, a transparência obtida está entre 60 e 80%, menor que o obtido para o invento proposto.0015. Within this concept, still citing the state of the art, particularly in documents JP2 008127510-A, WO2 007049666-A1, JP2 007146143-A and CN101297 000-A, composites based on bacterial cellulose and epoxy resins, acrylic resin have been developed and urethane resin used to increase the transparency of bacterial cellulose. In these cases, the obtained transparency is between 60 and 80%, less than that obtained for the proposed invention.

0016. Os documentos WO2 008117848-A1 e JP2 008242154-A mostram o uso dos compósitos a partir de resinas (epóxi, acrílica e uretana) na preparação de diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs).0016. WO2 008117848-A1 and JP2 008242154-A show the use of composites from resins (epoxy, acrylic and urethane) in the preparation of organic light-emitting diodes (OLEDs).

0017. O documento CN101274107-A descreve a utilização de compósito de celulose bacteriana - polímero transparente - a base de poli- beta-hidroxietil ácido metaacrílico, para suporte ósseo, prótese de vasos sanguíneos e pele artificial.0017. Document CN101274107-A describes the use of bacterial cellulose composite - transparent polymer - based on poly beta-hydroxyethyl metaacrylic acid, for bone support, blood vessel prosthesis and artificial skin.

SUMMARY OF THE INVENTION

0018. Nos últimos anos, grande enfoque tem sido dado à utilização de materiais poliméricos (plásticos) como possíveis substitutos do vidro. Como alternativa, a utilização de polímeros como substratos para dispositivos opto-eletrônicos possibilita a obtenção de sistemas mais leves, flexíveis e portáteis, sem perder a transparência e resistência necessárias.0018. In recent years, great focus has been given to the use of polymeric materials (plastics) as possible substitutes for glass. As an alternative, the use of polymers as substrates for opto-electronic devices makes it possible to obtain lighter, more flexible and portable systems, without losing the necessary transparency and resistance.

0019. A presente invenção relaciona-se com métodos para obtenção de compósitos com características multifuncionais, podendo substituir, com vantagens expressivas, principalmente a flexibilidade, o vidro em vários aplicativos, como, por exemplo, telas displays e outros. Dentre outros aspectos, o produto objeto da invenção se destaca por tornar celulose bacteriana transparente, além de ser flexível, biocompatível e substituir o vidro em 1 00% dos aplicativos.0019. The present invention relates to methods for obtaining composites with multifunctional characteristics, being able to replace, with expressive advantages, mainly flexibility, glass in various applications, such as, for example, display screens and others. Among other aspects, the product object of the invention stands out for making bacterial cellulose transparent, in addition to being flexible, biocompatible and replacing glass in 100% of applications.

0020. Um objeto da presente invenção é um compósito opticamente transparente baseados em celulose bacteriana e boehmita, siloxano e/ou sistema boehmita-siloxano contendo uma membrana de celulose bacteriana e um híbrido inorgânico composto por de Bohemita: 3-glicidiloxi-propil trimetoxi-silano.0020. An object of the present invention is an optically transparent composite based on bacterial and boehmite cellulose, siloxane and / or boehmite-siloxane system containing a bacterial cellulose membrane and an inorganic hybrid composed of Bohemite: 3-glycidyloxy-propyl trimethoxy-silane .

0021. Em uma realização preferencial desta invenção, são utilizadas membranas de celulose bacteriana seca ou membrana de celulose bacteriana hidratada resultando em um compósito com transparência entre 70 e 1 00%.0021. In a preferred embodiment of this invention, dry bacterial cellulose membranes or hydrated bacterial cellulose membrane are used resulting in a composite with transparency between 70 and 100%.

0022. Na mesma realização acima citada, o híbrido inorgânico apresenta uma proporção de Al:Si compreendida entre 0,01 Al: 1Si e 1 00 Al: 1Si, preferencialmente 1Al: 1Si. Nesta realização, as membranas de celulose bacteriana devem possuir espessura entre 0,1 e 15 mm, para a membrana de celulose bacteriana seca e 1 e 15 00 μm, para a membrana de celulose bacteriana hidratada.0022. In the same embodiment mentioned above, the inorganic hybrid has an Al: Si ratio between 0.01 Al: 1Si and 1 00 Al: 1Si, preferably 1Al: 1Si. In this embodiment, the bacterial cellulose membranes must have a thickness between 0.1 and 15 mm, for the dry bacterial cellulose membrane and 1 and 15 00 μm, for the hydrated bacterial cellulose membrane.

0023. Em outra realização da presente invenção, a solução do híbrido inorgânico apresenta concentrações entre 1 e 5M e recobre ao menos uma das superfícies da membrana de celulose bacteriana ou encontra-se incorporado nos poros da mesma.0023. In another embodiment of the present invention, the inorganic hybrid solution has concentrations between 1 and 5M and covers at least one of the surfaces of the bacterial cellulose membrane or is embedded in its pores.

0024. Outro objeto desta presente invenção é o processo de obtenção de compósitos opticamente transparentes baseados em celulose bacteriana e boehmita, siloxano e/ou sistema boehmita-siloxano caracterizado por conter ao menos um dos seguintes passos: produção de membrana de celulose bacteriana (CB), secagem de membrana de celulose bacteriana (CB), preparo de solução de Boehmita (Boeh), preparo de solução de 3-glicidiloxi- propil trimetoxi-silano (GTPS), preparo do híbrido Boeh-GTPS, cura do híbrido Boeh-GTPS, imersão de CB em solução de Boeh-GTPS e a secagem do compósito CB/Boeh-GTPS.0024. Another object of this invention is the process of obtaining optically transparent composites based on bacterial cellulose and boehmite, siloxane and / or boehmite-siloxane system characterized by containing at least one of the following steps: production of bacterial cellulose membrane (CB) , drying bacterial cellulose (CB) membrane, preparing Boehmita solution (Boeh), preparing 3-glycidyloxypropyl trimethoxy silane (GTPS), preparing the Boeh-GTPS hybrid, curing the Boeh-GTPS hybrid, immersion of CB in Boeh-GTPS solution and drying of the CB / Boeh-GTPS composite.

0025. Em uma realização preferencial desta invenção, tal processo caracteriza-se pelo fato da secagem da membrana de celulose bacteriana ocorrer em estufa com fluxo de ar, à temperatura de 40° C, em período de 1 a 24h.0025. In a preferred embodiment of this invention, such a process is characterized by the fact that the drying of the bacterial cellulose membrane occurs in an oven with air flow, at a temperature of 40 ° C, in a period from 1 to 24h.

0026. Nesta mesma realização acima citada, a cura do híbrido Boeh-GTPS ocorre em estufa à temperatura de 50° C, onde deverá ocorrer uma redução de 40% no volume inicial do híbrido.0026. In the same aforementioned performance, the Boeh-GTPS hybrid is cured in an oven at a temperature of 50 ° C, where a 40% reduction in the hybrid's initial volume should occur.

0027. Em outra realização desta invenção, a membrana de celulose bacteriana fica imersa em solução do híbrido Boeh-GTPS durante o período de 24h sendo que a secagem deste compósito, após as 24h, deverá ocorrer em estufa à temperatura de 40° C por 12h.0027. In another embodiment of this invention, the bacterial cellulose membrane is immersed in a solution of the Boeh-GTPS hybrid during the 24h period and the drying of this composite, after 24h, should take place in an oven at 40 ° C for 12h .

DESCRIPTION OF THE FIGURES

0028. A FIGURA 1 mostra imagens obtidas via microscopia eletrônica de varredura do compósito celulose bacteriana - híbrido, sendo: estrutura “sandwich” (esquerda e centro), com a celulose ao centro do compósito; compósito com uma superfície de celulose bacteriana livre para interações posteriores (direita);0028. FIGURE 1 shows images obtained via scanning electron microscopy of the bacterial cellulose composite - hybrid, being: “sandwich” structure (left and center), with the cellulose in the center of the composite; composite with a free bacterial cellulose surface for posterior interactions (right);

0029. A FIGURA 2 contém fotografias evidenciando a transparência da celulose bacteriana pura (esquerda) e do compósito celulose bacteriana - híbrido (direita).0029. FIGURE 2 contains photographs showing the transparency of pure bacterial cellulose (left) and the composite bacterial cellulose - hybrid (right).

0030. A FIGURA 3 apresenta um molde tipo “bastidor” para a secagem das membranas de celulose bacteriana e dos compósitos.0030. FIGURE 3 shows a “frame” type mold for drying bacterial cellulose membranes and composites.

0031. A FIGURA 4 contém fotografias onde: A - membrana de celulose bacteriana seca; B - celulose bacteriana seca/boehmita-GTPS; C - Celulose bacteriana hídratada/boehmita-GTPS, permitindo a avaliação da transparência das mesmas; D - Celulose bacteriana hídratada/boehmita- GTPS, permitindo a avaliação da transparência das mesmas.0031. FIGURE 4 contains photographs where: A - dry bacterial cellulose membrane; B - dry bacterial cellulose / boehmite-GTPS; C - Hydrated bacterial cellulose / boehmita-GTPS, allowing the evaluation of their transparency; D - Hydrated bacterial cellulose / boehmita-GTPS, allowing the evaluation of their transparency.

0032. A FIGURA 5 é um gráfico dos Espectros de Transmissão Óptica de: (a) Celulose bacterina pura; (b) compósito CBH/Boe-GPTS; (c) compósito CBS/Boe-GPTS e (d) Sistema Boe-GPTS.0032. FIGURE 5 is a graph of the Optical Transmission Spectra of: (a) Pure bacterial cellulose; (b) CBH / Boe-GPTS composite; (c) CBS / Boe-GPTS composite and (d) Boe-GPTS system.

0033. A FIGURA 6 mostra imagens obtidas via microscopia eletrônica de varredura onde: A - superfície da celulose bacteriana; B - superfície do compósito da celulose bacteriana híbrida/boehmita-GPTS; C - fratura do compósito celulose bacteriana seca/boehmita - GPTS recobrindo as duas faces da celulose bacteriana; D - fratura do compósito celulose bacteriana seca/boehmita-GTPS recobrindo apenas uma face da celulose bacteriana seca; E - fratura do compósito celulose bacteriana seca/boehmita-GPTS coberto nas duas faces; F - fratura do compósito celulose bacteriana hidratada/boehmita-GTPS; CB - Celulose Bacteriana; Boeh-GTPS - compósito boehmita-GTPS.0033. FIGURE 6 shows images obtained via scanning electron microscopy where: A - bacterial cellulose surface; B - composite surface of hybrid bacterial cellulose / boehmita-GPTS; C - fracture of the dry bacterial cellulose / boehmite composite - GPTS covering the two faces of the bacterial cellulose; D - fracture of the dry bacterial cellulose / boehmite-GTPS composite covering only one side of the dry bacterial cellulose; E - fracture of the dry bacterial cellulose / boehmite-GPTS composite covered on both sides; F - fracture of the hydrated bacterial cellulose / boehmite-GTPS composite; CB - Bacterial Cellulose; Boeh-GTPS - composite boehmita-GTPS.

0034. A FIGURA 7 apresenta difratogramas de raios-X para: a) celulose bacteriana; b) sistema boehmita-GTPS; c) compósito celulose bacteriana seca/boehmita-GPTS; d) compósito celulose bacteriana híbrida/boehmita- GPTS; ** - picos da boehmita.0034. FIGURE 7 shows X-ray diffractograms for: a) bacterial cellulose; b) boehmita-GTPS system; c) dry bacterial cellulose / boehmite-GPTS composite; d) hybrid bacterial cellulose / boehmite-GPTS composite; ** - peaks of boehmita.

0035. A FIGURA 8 é um gráfico com as curvas TG (___) e DTG ( ) de: a) celulose bacteriana; b) sistema boehmita-GTPS; c) compósito celulose bacteriana seca/boehmita- GTPS; d) compósito celulose bacteriana hídratada/boehmita-GTPS.0035. FIGURE 8 is a graph with the TG (___) and DTG () curves of: a) bacterial cellulose; b) boehmita-GTPS system; c) dry bacterial cellulose / boehmita-GTPS composite; d) hydrated bacterial cellulose / boehmite-GTPS composite.

0036. A FIGURA 9 mostra curvas DSC de: a) celulose bacteriana; b) sistema boehmita-GTPS; c) compósito celulose bacteriana seca/boehmita- GTPS; d) compósito celulose bacteriana híbrida/boehmita-GTPS.0036. FIGURE 9 shows DSC curves of: a) bacterial cellulose; b) boehmita-GTPS system; c) dry bacterial cellulose / boehmita-GTPS composite; d) hybrid bacterial cellulose / boehmite-GTPS composite.

0037. A FIGURA 10 mostra curva típica Tensão x Deformação de: a) celulose bacteriana; b) compósito celulose bacteriana seca/boehmita-GTPS; c) compósito celulose bacteriana híbrida/boehmita-GTPS.0037. FIGURE 10 shows a typical Stress x Deformation curve of: a) bacterial cellulose; b) dry bacterial cellulose / boehmite-GTPS composite; c) hybrid bacterial cellulose / boehmite-GTPS composite.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

0038. Os “COMPÓSITOS OPTICAMENTE TRANSPARENTES BASEADOS EM CELULOSE BACTERIANA E BOEHMITA, SILOXANO E/OU SISTEMA BOEHMITA-SILOXANO”, objetos desta invenção, descrevem a obtenção de compósitos multifuncionais baseados em celulose bacteriana e boehmita, siloxanos e/ou sistemas híbridos boehmita- siloxano, que possuem aplicações na opto-eletrônica (telas flexíveis, papel eletrônico, livro eletrônico, células solares) e em dispositivos na área médica (lentes de contato, bandagem oftalmológica, bandagem tópica e suportes de engenharia de tecido), notadamente em aplicativos nos quais seja requerida, dentre outras características, alto grau de transparência, por exemplo, em torno de 90%, conforme foram verificados em testes realizados.0038. The “OPTICALLY TRANSPARENT COMPOSITES BASED ON BACTERIAL AND BOEHMITE, SILOXAN AND / OR BOEHMITA-SILOXAN SYSTEM”, objects of this invention, describe the obtaining of multifunctional composites based on bacterial and boehite cellulose, siloxanes and / or hybrid systems and / or hybrid systems , which have applications in opto-electronics (flexible screens, electronic paper, electronic books, solar cells) and medical devices (contact lenses, ophthalmic bandages, topical bandages and tissue engineering supports), notably in applications in which among other characteristics, a high degree of transparency is required, for example, around 90%, as verified in tests carried out.

0039. Tecnicamente, materiais multifuncionais baseados em celulose bacteriana boehmita, celulose bacteriana-boehmita-siloxano, para possíveis aplicações na opto-eletrônica e/ou como dispositivo médico, foram 10 / 22 desenvolvidos devido a crescente demanda por substratos flexíveis, transparentes e de preferência biocompatível e biodegradável, que podem tornar-se candidatos em potencial para substituição do vidro na obtenção de dispositivos ópticos.0039. Technically, multifunctional materials based on bacterial cellulose boehmite, bacterial cellulose-boehmite-siloxane, for possible applications in opto-electronics and / or as a medical device, were developed 10/22 due to the growing demand for flexible, transparent and preferred substrates biocompatible and biodegradable, which can become potential candidates for replacing glass in obtaining optical devices.

0040. Assim, a possibilidade de se obter dispositivos opto-eletrônicos usando a celulose bacteriana já é conhecida do estado da técnica, entretanto, se necessita de um aprimoramento, envolvendo principalmente a transmissão óptica, uma vez que a celulose bacteriana só apresenta, conforme relatado, 40% de transparência (na faixa de UV-Vis). O desenvolvimento dos novos compósitos possibilitou um aumento eficaz na transmissão óptica, tornando a transparência superior a 90%, de acordo com a invenção.0040. Thus, the possibility of obtaining opto-electronic devices using bacterial cellulose is already known from the state of the art, however, an improvement is required, involving mainly optical transmission, since bacterial cellulose only presents, as reported , 40% transparency (in the UV-Vis range). The development of the new composites enabled an effective increase in optical transmission, making the transparency greater than 90%, according to the invention.

0041. Para tanto, a invenção emprega membranas de celulose bacteriana altamente hidratadas, com diferentes espessuras, entre 0,1mm e 15mm, ou membranas secas de celulose bacteriana com espessuras entre 1μm e 15 00μm, as quais são imersas em soluções de boehmita, siloxano, boehmita-siloxano em diferentes concentrações, ou seja, entre 0, 001M e 10M.0041. Therefore, the invention employs highly hydrated bacterial cellulose membranes, with different thicknesses, between 0.1mm and 15mm, or dry bacterial cellulose membranes with thicknesses between 1μm and 15 00μm, which are immersed in boehmite, siloxane solutions , boehmita-siloxane in different concentrations, that is, between 0, 001M and 10M.

0042. Em função da aplicação desejada, as membranas de celulose bacteriana são recobertas em ambos os lados, ou simplesmente com uma única camada conservando assim uma camada de celulose bacteriana, particularmente visando aplicações médicas.0042. Depending on the desired application, bacterial cellulose membranes are covered on both sides, or simply with a single layer, thus preserving a bacterial cellulose layer, particularly for medical applications.

0043. O material assim obtido é seco preferencialmente em moldes “tipo bastidores” (Figura 3) a 40 °C, durante o período de aproximadamente 24 horas.0043. The material thus obtained is preferably dried in “rack-type” molds (Figure 3) at 40 ° C, for a period of approximately 24 hours.

0044. Os procedimentos experimentais de preparação de compósitos multifuncionais opticamente transparentes baseados em celulose bacteriana e boehmita, siloxano e/ou sistema boehmita-siloxano são exemplificados abaixo mas não se limitam a tais realizações.0044. The experimental procedures for preparing optically transparent multifunctional composites based on bacterial cellulose and boehmite, siloxane and / or boehmite-siloxane system are exemplified below but are not limited to such achievements.

Example 1: Preparation of aluminum hydroxide oxide (Boehmita).

0045. Nesta rota sintética, 25 g (0.10 mol) de tri-sec-butóxido de alumínio (Acros Organic) foram adicionados a 2 00 mL de água à 83oC, sob agitação vigorosa. Após 01 hora de agitação foram adicionados 0,440 mL de HNO3 (Synth, 65%) numa razão de 0,07 mol de HNO3 para 1 mol de Al3+. Para esta razão igual à 0,07, o gel adquiria o menor volume e o sol procedente é extremamente estável em água. A temperatura foi elevada para 87oC, fazendo com que os sub-produtos da reação (neste caso butanol) evaporassem, após 2 horas.0045. In this synthetic route, 25 g (0.10 mol) of aluminum tri-sec-butoxide (Acros Organic) were added to 200 ml of water at 83oC, under vigorous stirring. After 01 hour of stirring, 0.440 mL of HNO3 (Synth, 65%) was added in a ratio of 0.07 mol of HNO3 to 1 mol of Al3 +. For this ratio equal to 0.07, the gel acquired the lowest volume and the resulting sun is extremely stable in water. The temperature was raised to 87oC, causing the reaction by-products (in this case butanol) to evaporate after 2 hours.

Example 2: Preparation of the hybrid Boehmita - GPTS (3-glycidyloxy-propyl trimethoxy-silane).

0046. Nesta rota sintética, 1 litro do sol de boehmita (concentração 0,5M, preparado como descrito no ítem 1) foi mantido sob agitação magnética forte, e foi adicionado a este 110 mL de GPTS. O meio foi mantido sob agitação por 3 horas e após armazenado em frasco fechado para utilização posterior.0046. In this synthetic route, 1 liter of boehmite sol (0.5M concentration, prepared as described in item 1) was kept under strong magnetic stirring, and 110 ml of GPTS was added to this. The medium was kept under stirring for 3 hours and then stored in a closed bottle for later use.

0047. Esta descrição se refere a proporção 1:1 alumínio - silício (proporção mol:mol). Diferentes proporções podem ser preparadas, desde 0,01Al : 1Si até 1 00Al : 1 Si, somente pela variação da proporção dos reagentes Boehmita e GPTS.0047. This description refers to the 1: 1 aluminum-silicon ratio (mol: mol ratio). Different proportions can be prepared, from 0.01Al: 1Si to 1 00Al: 1 Si, only by varying the proportion of the Boehmita and GPTS reagents.

Example 3: Curing (aging) process of the Boehmita hybrid - GPTS

0048. Na preparação dos compósitos multifuncionais, descritos por essa patente, é de fundamental importância a prévia cura do material híbrido antes da preparação do compósito transparente.0048. In the preparation of the multifunctional composites, described by this patent, it is of fundamental importance to pre-cure the hybrid material before preparing the transparent composite.

0049. Neste processo, o híbrido preparado no ítem 2 foi levado à estufa sob a temperatura de 50oC, até que seu volume seja reduzido em 40% (volume/volume). Por exemplo, para 1 000 mL adicionados inicialmente ao processo de cura, foi obtido ao final do processo 6 00 mL.0049. In this process, the hybrid prepared in item 2 was taken to the greenhouse under the temperature of 50oC, until its volume is reduced by 40% (volume / volume). For example, for 1 000 ml initially added to the curing process, 6 000 ml was obtained at the end of the process.

0050. Ao final deste processo, o híbrido envelhecido está pronto para a preparação do material compósito.0050. At the end of this process, the aged hybrid is ready for the preparation of the composite material.

Example 4: Preparation of Bacterial Cellulose composite material plus hybrid Boehmita - GPTS.

0051. O sistema Boehmita : 3-glicidiloxi-propil trimetoxi-silano (Boeh-GPTS) foi previamente sintetizado como descrito no ítem 2. O sistema Boeh-GPTS resultante, está na representação estrutural abaixo, e foi utilizado na preparação dos híbridos orgânicos-inorgânicos opticamente transparentes de celulose bacteriana.

0051. The Boehmita: 3-glycidyloxy-propyl trimethoxy-silane system (Boeh-GPTS) was previously synthesized as described in item 2. The resulting Boeh-GPTS system, is in the structural representation below, and was used in the preparation of the organic- optically transparent inorganic cells of bacterial cellulose.

0052. Em seguida foram obtidos os compósitos de Celulose Bacteriana (CB) mais híbrido Boehmita - GPTS por duas rotas: I) A primeira rota envolve as membranas de CB secas (CBS) com tamanho médio variável de 1x1 a 1 00x1 00 cm2, e espessura aproximada de 20μm. As membranas CBS foram imersas em suspensões estáveis provenientes da reação entre a Boehmita e o 3-glicidiloxi-propil trimetoxi-silano durante o período de 24 horas, e posteriormente secas com auxílio de um molde similar a um bastidor, figura 3, em estufa a 40°C, por 12 horas. Dependendo da aplicação desejada os compósitos CBS/Boeh-GPTS podem ser obtidos recobrindo-se em uma ou duas faces da CBS. A espessura média dos compósitos CBS/Boeh-GPTS com recobrimento nas duas faces foi de 30 μm, contendo a seguinte razão CB 1:3 Boeh-GPTS. II) A segunda rota refere-se a utilização de membranas de CB hidratadas (CBH) com tamanho médio variável de 1x1 a 1 00x1 00 cm2, e espessura aproximada de 4mm. Para retirada do excesso de água presente na CBH (99%), as membranas foram afixadas aos moldes e previamente secas em estufa com fluxo de ar a temperatura de 40°C, durante período 1 hora. Após esse período houve uma redução de cerca de 70% do volume inicial de água presente na CBH. Em seguidas as membranas CBH foram cuidadosamente imersas em suspensões estáveis provenientes da reação entre a Boehmita e o 3-glicidiloxi-propil trimetoxi-silano durante o período de 24 horas, e posteriormente secas com auxílio de um molde, em estufa a 40°C, por 12 horas. A espessura média dos compósitos CBH/Boeh-GPTS foi de 70 μm.0052. Next, the Bacterial Cellulose (CB) plus hybrid Boehmita - GPTS composites were obtained by two routes: I) The first route involves dry CB membranes (CBS) with an average size varying from 1x1 to 1 00x1 00 cm2, and approximate thickness of 20μm. The CBS membranes were immersed in stable suspensions from the reaction between Boehmita and 3-glycidyloxy-propyl trimethoxy silane during the 24-hour period, and subsequently dried with the aid of a mold similar to a rack, figure 3, in an oven at 40 ° C, for 12 hours. Depending on the desired application, CBS / Boeh-GPTS composites can be obtained by covering one or two sides of the CBS. The average thickness of the CBS / Boeh-GPTS composites with coating on both sides was 30 μm, containing the following CB 1: 3 Boeh-GPTS ratio. II) The second route refers to the use of hydrated CB membranes (CBH) with an average size ranging from 1x1 to 1 00x1 00 cm2, and an approximate thickness of 4mm. To remove the excess water present in the CBH (99%), the membranes were affixed to the molds and previously dried in an oven with air flow at 40 ° C, for a period of 1 hour. After that period there was a reduction of about 70% of the initial volume of water present in the CBH. Then the CBH membranes were carefully immersed in stable suspensions from the reaction between Boehmita and 3-glycidyloxy-propyl trimethoxy-silane for a period of 24 hours, and subsequently dried with the aid of a mold, in an oven at 40 ° C, for 12 hours. The average thickness of CBH / Boeh-GPTS composites was 70 μm.

Example 5: Characterization of Optically Transparent Composites based on bacterial cellulose and boehmite, siloxane and / or boehmite-siloxane system.

0053. Independente da metodologia aplicada na preparação dos compósitos (via seca ou hidratada), os compósitos baseados em celulose bacteriana e no sistema Boeh-GPTS foram obtidos como membranas opticamente transparentes, macroscopicamente homogêneas e flexíveis, características desejáveis para um substrato para FOLED. A figura 4 mostra algumas fotografias referentes aos compósitos CB/Boeh-GPTS obtidos a partir das duas metodologias.0053. Regardless of the methodology applied in the preparation of the composites (dry or hydrated), the composites based on bacterial cellulose and the Boeh-GPTS system were obtained as optically transparent membranes, macroscopically homogeneous and flexible, desirable characteristics for a substrate for FOLED. Figure 4 shows some photographs referring to the CB / Boeh-GPTS composites obtained from the two methodologies.

0054. A figura 5 apresenta os espectros de transmissão óptica para membrana pura de CB, e os respectivos compósitos CB/Boe-GPTS. Como é observado claramente no espectro, a membrana de CB pura apresenta uma baixa transmissão óptica (ao redor de 40% na região espectral do visível), enquanto os compósitos CBS/Boeh-GPTS e CBH/Boeh-GPTS apresentam transparência de 90% e 80%, respectivamente. Surpreendentemente, apesar do elevado teor de nanofibras, os Compósitos CB/Boeh-GPTS mantém o alto grau de transparência, como mostra a tabela 1. Tabela 1 - Valores de Transmitância a 550 nm para todas as amostras estudadas.

0054. Figure 5 shows the optical transmission spectra for pure CB membrane, and the respective CB / Boe-GPTS composites. As is clearly seen in the spectrum, the pure CB membrane has a low optical transmission (around 40% in the visible spectral region), while the CBS / Boeh-GPTS and CBH / Boeh-GPTS composites have 90% transparency and 80%, respectively. Surprisingly, despite the high content of nanofibers, CB / Boeh-GPTS composites maintain a high degree of transparency, as shown in table 1. Table 1 - Transmittance values at 550 nm for all studied samples.

0055. Estes resultados sugerem a predominância do efeito do tamanho das nanofibras da CB, que são cem vezes menores que o comprimento de onda na região visível do espectro eletromagnético, e por isso são praticamente livres do espalhamento da luz. 50055. These results suggest the predominance of the effect of the size of CB nanofibers, which are a hundred times smaller than the wavelength in the visible region of the electromagnetic spectrum, and therefore are practically free from the scattering of light. 5

0056. Apesar da excelente transparência, observa-se uma pequena perda na transmissão óptica dos compósitos quando comparados ao sistema Boeh- GPTS puro. Na literatura é bem estabelecido que materiais nanocompósitos sofrem um aumento no espalhamento da luz, resultando na perda de transparência. Esse comportamento tem sido atribuído à diferença do índice 10 de refração (IR) nos constituintes dos nanocompósitos. Por exemplo, o compósito CBS/Boeh-GPTS tem uma pequena perda de transparência de 3%, enquanto o compósito CBH/Boeh-GPTS possui uma perda na transparência de 11%. O IR da CB é 1,618 ao longo das fibras e 1,544 na direção transversal, enquanto o IR do sistema Boeh-GPTS é 1,466 a 543nm 15 e 21°C. Ainda assim, os compósitos CB/Boeh-GPTS resultantes são mais transparentes que a CB pura, e possuem um índice de refração de 1,489 a 543nm e 21°C, valor próximo ao observado para o sistema Boeh-GPTS, sugerindo que a transmitância dos Compósitos CB/Boeh-GPTS está mais correlacionada ao sistema Boeh-GPTS. A diferença na transmissão óptica dos compósitos CB/Boeh-GPTS pode ser atribuída, principalmente, a presença de água nos interstícios do compósito CBH/Boe-GPTS.0056. Despite the excellent transparency, there is a small loss in the optical transmission of the composites when compared to the pure Boeh-GPTS system. In the literature it is well established that nanocomposite materials suffer an increase in light scattering, resulting in a loss of transparency. This behavior has been attributed to the difference of the index 10 of refraction (IR) in the constituents of the nanocomposites. For example, the CBS / Boeh-GPTS composite has a small loss of transparency of 3%, while the CBH / Boeh-GPTS composite has a loss in transparency of 11%. CB IR is 1.618 along the fibers and 1.544 in the transverse direction, while the Boeh-GPTS system IR is 1.466 at 543nm 15 and 21 ° C. Even so, the resulting CB / Boeh-GPTS composites are more transparent than pure CB, and have a refractive index of 1,489 to 543nm and 21 ° C, a value close to that observed for the Boeh-GPTS system, suggesting that the transmittance of CB / Boeh-GPTS composites are more correlated to the Boeh-GPTS system. The difference in optical transmission of CB / Boeh-GPTS composites can be attributed mainly to the presence of water in the interstices of the CBH / Boe-GPTS composite.

Example 6: Morphological characterization of CB / Boeh-GTPS composites.

0057. A figura 6 traz imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) obtidas para membranas de CB seca, e para os compósitos CB/Boe- GPTS, respectivamente.0057. Figure 6 shows Scanning Electron Microscopy (SEM) images obtained for dry CB membranes, and for CB / Boe-GPTS composites, respectively.

0058. A figura 6(a) mostra a estrutura de fibras nanométricas da CB. A figura 6(b) mostra uma imagem de superfície do compósito CBH/Boeh- GPTS. A imagem revela um recobrimento homogêneo das microfibrila de CB pelo sistema Boeh-GPTS, levando a uma superfície lisa, densa e praticamente sem defeitos.0058. Figure 6 (a) shows the nanometric fiber structure of CB. Figure 6 (b) shows a surface image of the CBH / Boeh-GPTS composite. The image reveals a homogeneous covering of the CB microfibrils by the Boeh-GPTS system, leading to a smooth, dense and virtually flawless surface.

0059. As figuras 6(c-f) referem-se a imagens de secção transversal para os compósitos CBS/Boeh-GPTS e CBH/Boeh-GPTS, respectivamente.0059. Figures 6 (c-f) refer to cross-sectional images for the composites CBS / Boeh-GPTS and CBH / Boeh-GPTS, respectively.

0060. A figura 6(c) e 6(e) são referentes ao compósito CBS/Boeh-GPTS depositados nas duas faces da CBS, enquanto a figura 6(d) mostra um compósito CBS/Boe-GPTS onde apenas uma face da CBS é recoberta.0060. Figure 6 (c) and 6 (e) refer to the CBS / Boeh-GPTS composite deposited on the two sides of the CBS, while figure 6 (d) shows a CBS / Boe-GPTS composite where only one side of the CBS is covered.

0061. Na figura 6 (c) e (e) observa-se claramente que o sistema Boeh- GPTS apenas recobre a microfibras de CB sem penetração nos interstícios da CB. De fato, observa-se a CB no centro do compósito, e em uma estrutura que pode ser comparada a um “sanduíche”, ou seja, recoberta nas duas faces pelo sistema Boeh-GPTS. Por outro lado, a figura 6 (d) revela a possibilidade de se construir um compósito camada por camada (“layer by layer”), onde uma face refere-se a CBS e outra ao sistema Boeh-GPTS. Este é um recurso extremamente interessante, principalmente quando há necessidade de uma interface biocompatível. Pois nesses compósitos a interface da CB pode permanecer intacta, permitindo sua utilização na Medicina como substituto temporário da pele ou até mesmo na preparação de lentes de contato terapêuticas transparentes. A figura 6 (f) é referente a uma imagem de fratura do compósito CBH/Boeh-GPTS. A imagem revela que diferentemente dos compósitos CBS/Boeh-GPTS onde ocorre apenas o recobrimento superficial da CB, nos compósitos CBH/Boeh-GPTS o sistema Boe-GPTS é capaz de penetrar e preencher os poros presentes na membrana de CB hidratada, além de também recobrir a superfície da CB.0061. In figure 6 (c) and (e) it is clearly observed that the Boeh-GPTS system only covers CB microfibers without penetrating the interstices of CB. In fact, CB is observed in the center of the composite, and in a structure that can be compared to a “sandwich”, that is, covered on both sides by the Boeh-GPTS system. On the other hand, figure 6 (d) reveals the possibility of building a composite layer by layer (“layer by layer”), where one face refers to CBS and another to the Boeh-GPTS system. This is an extremely interesting feature, especially when there is a need for a biocompatible interface. Because in these composites the CB interface can remain intact, allowing its use in Medicine as a temporary substitute for the skin or even in the preparation of transparent therapeutic contact lenses. Figure 6 (f) refers to a fracture image of the CBH / Boeh-GPTS composite. The image reveals that unlike the CBS / Boeh-GPTS composites where only the CB surface coating occurs, in the CBH / Boeh-GPTS composites the Boe-GPTS system is able to penetrate and fill the pores present in the hydrated CB membrane, in addition to also cover the surface of the CB.

Example 7: Structural characterization of CB / Boeh-GTPS composites.

0062. A figura 7 apresenta resultados de Difratometria de raios-X para a CB, o sistema Boeh-GPTS, e os Compósitos CB/Boeh-GPTS. Assim como a CV a CB possui é constituída de celulose I. A CB apresenta dois picos largos em 15° e 22,5° aproximadamente. Cada pico apresenta uma contribuição das difrações correspondentes as fases Iα e Iβ, devido à sobreposições das reflexões dos planos 1 00Iα, 110Iβ e 010Iα (110) em 15oe dos planos 110 Iα e 2 00 Iβ (2 00) em 22,5o(sobreposição).0062. Figure 7 shows X-ray diffractometry results for CB, the Boeh-GPTS system, and CB / Boeh-GPTS composites. Just like CV, CB has a cellulose I. CB has two broad peaks at approximately 15 ° and 22.5 °. Each peak has a contribution from the diffractions corresponding to the phases Iα and Iβ, due to the overlapping of the reflections of the planes 1 00Iα, 110Iβ and 010Iα (110) in 15 and of the planes 110 Iα and 2 00 Iβ (2 00) in 22.5o (overlap) ).

0063. Os picos assinalados com (**) são atribuídos a boehmita na fase y-AlOOH (JCPD n° 21-1307), e que pode está parcialmente coberto devido a contribuição do alo amorfo picos do grupo siloxano (GPTS). Todos os compósitos CB/Boeh-GPTS possuem picos característicos da CB e do sistema Boeh-GPTS na região de 4-70 graus. Não há alterações significativas no perfil dos picos de difração dos compósitos CBS/Boeh- GPTS se comparados a CB pura. Entretanto, para o compósito CBH/Boeh- GPTS, o difratograma revela uma diminuição acentuada no pico em 15°. Este comportamento pode estar associado a fortes interações entre o sistema Boeh-GPTS e a CB, o que poderia estar restringindo a orientação do plano (110) durante o processo de secagem. Em conseqüência disso o pico (110) do compósito CBH/Boeh-GPTS é bem menor que o pico presente na membrana de CB pura.0063. The peaks marked with (**) are attributed to boehmite in the y-AlOOH phase (JCPD n ° 21-1307), and which may be partially covered due to the contribution of the amorphous aloe peaks of the siloxane group (GPTS). All CB / Boeh-GPTS composites have peaks characteristic of CB and the Boeh-GPTS system in the region of 4-70 degrees. There are no significant changes in the diffraction peak profile of CBS / Boeh-GPTS composites when compared to pure CB. However, for the CBH / Boeh-GPTS composite, the diffractogram reveals a marked decrease in the peak at 15 °. This behavior may be associated with strong interactions between the Boeh-GPTS system and the CB, which could be restricting the orientation of the plane (110) during the drying process. As a result, the peak (110) of the CBH / Boeh-GPTS composite is much smaller than the peak present in the pure CB membrane.

Example 8: Thermal characterization of CB / Boeh-GTPS composites.

0064. As figuras 8 e 9 apresentam as curvas TG/DTG e DSC para as amostras de CB, o sistema Boeh-GPTS e Compósitos CB/Boeh-GPTS, respectivamente.0064. Figures 8 and 9 show the TG / DTG and DSC curves for the CB samples, the Boeh-GPTS system and CB / Boeh-GPTS composites, respectively.

0065. A celulose bacteriana apresenta uma perda de massa de aproximadamente 5% na faixa de temperatura entre 45-150°C. Essa perda de massa é confirmada por um evento endotérmico observado na curva DSC, e pode ser atribuída a desidratação da CB, como, por exemplo, evaporação de água adsorvida. Um evento bem acentuado com grande perda de massa (aproximadamente 65%) é observado na faixa de temperatura que compreende o intervalo de 250°C a 4 00°C, e com máximo em 355°C como assinalado na curva DTG. Esse evento foi também observado na curva DSC por meio de um pico exotérmico com máximo em aproximadamente 350°C, o qual está relacionado a processos de degradação da celulose como despolimerização e posterior decomposição das unidades glicosídicas, seguido da formação de resíduos carbonáceos.0065. Bacterial cellulose has a mass loss of approximately 5% in the temperature range between 45-150 ° C. This loss of mass is confirmed by an endothermic event observed in the DSC curve, and can be attributed to the dehydration of CB, such as, for example, evaporation of adsorbed water. A very accentuated event with great loss of mass (approximately 65%) is observed in the temperature range that ranges from 250 ° C to 400 ° C, and with a maximum of 355 ° C as indicated in the DTG curve. This event was also observed in the DSC curve through an exothermic peak with a maximum of approximately 350 ° C, which is related to cellulose degradation processes such as depolymerization and subsequent decomposition of the glycosidic units, followed by the formation of carbonaceous residues.

0066. A decomposição térmica do sistema boehmita-siloxano é caracterizada por três importantes eventos. Os dois primeiros passos (30 a 250°C) com perda de massa de aproximadamente 20%, correspondem a desidratação de moléculas de água adsorvida fisicamente, assim como moléculas de água quimicamente ligadas. Esses eventos foram suportados por dois picos endotérmicos presentes da curva DSC, localizados em 105 e 190°C. O evento seguinte que ocorre entre 260-6 00 °C, com perda de massa de aproximadamente 30%, pode ser atribuído a eventos simultâneos, como a remoção de moléculas de água quimicamente ligadas, decomposição de compostos orgânicos oriundos do alcóxido de partida, decomposição da boehmita em alumina, seguido da subseqüente desidroxilação superficial da alumina. Um pico exotérmico bastante largo, observado na curva DSC, com máximo em 390°C confirma os eventos descritos na curva TG.0066. The thermal decomposition of the boehmite-siloxane system is characterized by three important events. The first two steps (30 to 250 ° C) with a mass loss of approximately 20%, correspond to the dehydration of physically adsorbed water molecules, as well as chemically bonded water molecules. These events were supported by two endothermic peaks present on the DSC curve, located at 105 and 190 ° C. The next event that occurs between 260-600 ° C, with a loss of mass of approximately 30%, can be attributed to simultaneous events, such as the removal of chemically bound water molecules, decomposition of organic compounds from the starting alkoxide, decomposition of boehmite in alumina, followed by the subsequent superficial dehydroxylation of the alumina. A very large exothermic peak, observed in the DSC curve, with a maximum of 390 ° C confirms the events described in the TG curve.

0067. Para os compósitos CB/Boeh-GPTS observa-se quatro eventos principais. Os dois primeiros entre 30-250°C com perda de massa de aproximadamente 20% são correspondentes a evaporação de água de superfície e a perda de moléculas de água quimicamente ligadas. Esses eventos foram claramente observados na curva DSC com a presença de dois picos endotérmicos em aproximadamente 90 e 190 °C.0067. For CB / Boeh-GPTS composites, four main events are observed. The first two at 30-250 ° C with a loss of mass of approximately 20% correspond to evaporation of surface water and the loss of chemically bound water molecules. These events were clearly observed on the DSC curve with the presence of two endothermic peaks at approximately 90 and 190 ° C.

0068. Na faixa de temperatura entre 260-6 00°C observa-se uma perda de massa acentuada. Para o compósito CBS/Boeh-GPTS de aproximadamente 50% e para o compósito CBH/Boeh-GPTS 40%, esses eventos são referentes a decomposição da CB, seguida de eventos simultâneos decorrentes do sistema Boeh-GPTS, como já descrito anteriormente. Como revela a curva TG há uma diferença no resíduo dos compósitos CB/Boeh-GPTS, sugerindo que o compósito CBH/Boeh-GPTS possui uma maior concentração do sistema Boeh-GPTS.0068. In the temperature range between 260-6 00 ° C there is a marked loss of mass. For the CBS / Boeh-GPTS composite of approximately 50% and for the CBH / Boeh-GPTS 40% composite, these events refer to the decomposition of the CB, followed by simultaneous events resulting from the Boeh-GPTS system, as previously described. As the TG curve reveals, there is a difference in the residue of the CB / Boeh-GPTS composites, suggesting that the CBH / Boeh-GPTS composite has a higher concentration of the Boeh-GPTS system.

0069. As curvas TG/DTG e DSC indicam que os compósitos CB/Boeh- GPTS apresentam excelentes propriedades térmicas, e que não houve mudança significativa na estabilidade térmica da CB com a presença do sistema Boeh-GPTS. A temperatura “onset” (Tonset) foi assinalada nas curvas com auxílio das curvas DTGs. De maneira geral, observa-se uma pequena diminuição na Tonset para o compósito CBS/Boeh-GPTS de aproximadamente 7 °C, enquanto o compósito CBH/Boeh-GPTS apresenta um decréscimo de cerca de 13 °C. Esse decréscimo pode estar ocorrendo em virtude de quebras de ligações de hidrogênio da CB pela presença do sistema compósito.0069. The TG / DTG and DSC curves indicate that CB / Boeh-GPTS composites have excellent thermal properties, and that there was no significant change in the thermal stability of CB with the presence of the Boeh-GPTS system. The onset temperature (Tonset) was indicated on the curves with the aid of the DTGs curves. In general, there is a small decrease in Tonset for the CBS / Boeh-GPTS composite of approximately 7 ° C, while the CBH / Boeh-GPTS composite shows a decrease of about 13 ° C. This decrease may be occurring due to breaks in the hydrogen bonds of the CB due to the presence of the composite system.

0070. Finalmente, medidas de taxa de transmissão de oxigênio para o compósito CBH/Boeh-GPTS revelaram uma redução drástica na difusão de oxigênio da CB pura (1320 mL/m2/dia) para (28,83 mL/m2/dia) para o compósito CBH/Boe-GPTS. Este resultado é de extrema relevância para a preparação dos FOLEDs.0070. Finally, oxygen transmission rate measurements for the CBH / Boeh-GPTS composite revealed a drastic reduction in oxygen diffusion from pure CB (1320 mL / m2 / day) to (28.83 mL / m2 / day) for the CBH / Boe-GPTS composite. This result is extremely relevant for the preparation of the FOLEDs.

Example 9: Mechanical tests using CB / Boeh-GTPS composites.

0071. A figura 10 apresenta curvas típicas de Tensão X Deformação para a membrana de CB e os compósitos CB/Boeh-GPTS. Devido a grande fragilidade não foi possível preparar filmes auto-suportáveis do sistema Boeh-GPTS. Membranas de CB apresentam boas propriedades mecânicas. Além disso, uma elevada resistência tem sido observada para materiais derivados da CB, devido principalmente a sua estrutura de rede nanofibrilar e ao elevado desempenho das nanofibras.0071. Figure 10 shows typical Stress X Deformation curves for the CB membrane and the CB / Boeh-GPTS composites. Due to the great fragility it was not possible to prepare self-supporting films of the Boeh-GPTS system. CB membranes have good mechanical properties. In addition, a high resistance has been observed for materials derived from CB, mainly due to its nanofibrillar network structure and the high performance of nanofibers.

0072. De fato valores para o módulo de tensão e deformação extraído de mono filamentos da CB têm sido avaliados por meio de medidas de AFM e RAMAN, os quais revelam valores de 78 GPa e 114 GPa, respectivamente. A curva obtida para a membrana de CB pura apresenta um comportamento linear inicial seguido por um comportamento plástico. O valor do módulo de Young obtido a partir da parte linear da curva é de 12,5 GPa, e que está em conformidade com resultados da literatura. A tensão de rompimento para CB é de 112,5 MPa, enquanto a elongação é de 1,5%.0072. In fact, values for the stress and strain module extracted from CB mono-filaments have been evaluated by means of AFM and RAMAN measurements, which reveal values of 78 GPa and 114 GPa, respectively. The curve obtained for the pure CB membrane shows an initial linear behavior followed by a plastic behavior. The Young's modulus value obtained from the linear part of the curve is 12.5 GPa, which is in accordance with results in the literature. The breaking stress for CB is 112.5 MPa, while the elongation is 1.5%.

0073. Foram observados comportamentos mecânicos distintos para os compósitos de CB obtidos a partir de CBS e de CBH.0073. Different mechanical behaviors were observed for CB composites obtained from CBS and CBH.

0074. Com relação ao compósito CBS/Boeh-GPTS, constatou-se uma diminuição razoável em suas propriedades mecânicas. A tensão máxima determinada foi de 50,5 MPa, revelando uma redução superior a cinqüenta por cento dessa mesma propriedade na CB pura. O módulo de Young também mostrou-se acentuadamente menor (2,8 GPa), ou seja, pelo menos quatro vezes menor se comparado a CB pura. Por outro lado houve um aumento na elongação para 2,5%. Apesar dos resultados obtidos para o compósito CBS/Boeh-GPTS terem sido relativamente menores que a CB pura, eles revelam um aspecto importante. Como mencionado anteriormente, o sistema Boeh-GPTS não é capaz de formar filmes auto- suportáveis, e nesse caso a rede nanofibrilar da CB atuou de forma eficaz como reforço na obtenção de filmes transparentes, flexíveis e termicamente estáveis. Além do mais, os valores de tensão, deformação e Módulo de Young do compósito CBS/Boeh-GPTS são comparáveis a outros diversos polímeros orgânicos.0074. Regarding the CBS / Boeh-GPTS composite, there was a reasonable decrease in its mechanical properties. The maximum stress determined was 50.5 MPa, revealing a reduction greater than fifty percent of that same property in pure CB. Young's modulus was also markedly smaller (2.8 GPa), that is, at least four times smaller when compared to pure CB. On the other hand, there was an increase in elongation to 2.5%. Although the results obtained for the CBS / Boeh-GPTS composite were relatively smaller than pure CB, they reveal an important aspect. As previously mentioned, the Boeh-GPTS system is not capable of forming self-supporting films, in which case CB's nanofibrillary network has acted effectively as a reinforcement in obtaining transparent, flexible and thermally stable films. Furthermore, the stress, strain and Young's Modulus values of the CBS / Boeh-GPTS composite are comparable to several other organic polymers.

0075. O compósito CBH/Boeh-GPTS apresentou valores de tensão máxima e módulo de Young superiores a CB pura, da ordem de 116 MPa e 13,7 GPa, respectivamente. Enquanto a elongação foi similar a CB pura (1,3%).0075. The CBH / Boeh-GPTS composite showed values of maximum stress and Young's modulus higher than pure CB, in the order of 116 MPa and 13.7 GPa, respectively. While the elongation was similar to pure CB (1.3%).

0076. O acréscimo nas propriedades mecânicas do compósito CBH/Boeh- GPTS pode ser atribuído as fortes interações ocorridas entre a CB e o sistema Boeh-GPTS.0076. The increase in the mechanical properties of the CBH / Boeh-GPTS composite can be attributed to the strong interactions that occurred between CB and the Boeh-GPTS system.

0077. Pode-se inferir ainda que a metodologia aplicada na preparação dos compósito CB/Boeh-GPTS é um fator determinante em suas propriedades mecânicas. Enquanto o híbrido compósito CBS/Boeh-GPTS é formado apenas pelo recobrimento superficial do sistema Boeh-GPTS, no compósito CBH/Boeh-GPTS tem-se uma interação mais efetiva entre a CB e o sistema Boeh-GPTS. Nessa metodologia a membrana de CB hidratada possui uma estrutura porosa que permite a difusão do sistema Boeh-GPTS para dentro dos seus interstícios. Além do mais, as moléculas de água presentes no interior do compósito CBH/Boeh-GPTS estão atuando como agente plastificante levando a formação de ligações de hidrogênio entre as hidroxilas da CB, a água e o sistema Boeh-GPTS.0077. It can also be inferred that the methodology applied in the preparation of CB / Boeh-GPTS composites is a determining factor in their mechanical properties. While the composite hybrid CBS / Boeh-GPTS is formed only by the surface coating of the Boeh-GPTS system, in the composite CBH / Boeh-GPTS there is a more effective interaction between CB and the Boeh-GPTS system. In this methodology, the hydrated CB membrane has a porous structure that allows the diffusion of the Boeh-GPTS system into its interstices. Furthermore, the water molecules present inside the CBH / Boeh-GPTS composite are acting as a plasticizing agent leading to the formation of hydrogen bonds between CB hydroxyls, water and the Boeh-GPTS system.

Claims

1) OPTICALLY TRANSPARENT COMPOSITES BASED ON BACTERIAL AND BOEHMITE CELLULOSIS, SILOXAN AND / OR BOEHMITA-SILOXAN SYSTEM, CHARACTERIZED FOR CONTAINING A Bacterial Cellulose Membrane and an Inorganic Bohemite Hybrid: 3-Glycidyloxy-propane-trimethyethoxy-ethoxy-ethoxy and trimethoxy for having an Al: Si ratio in the Boeh-GTPS hybrid between 0.01 mol: 1 mol and 100 mol: 1 mol.

2) OPTICALLY TRANSPARENT COMPOSITES BASED ON BACTERIAL AND BOEHMITE CELLULOSE, SILOXAN AND / OR BOEHMITA-SILOXAN SYSTEM, according to claim 1, CHARACTERIZED for containing 70 to 100% transparency.

3) OPTICALLY TRANSPARENT COMPOSITES BASED ON BACTERIAL AND BOEHMITE CELLULOSIS, SILOXAN AND / OR BOEHMITA-SILOXAN SYSTEM, according to claim 1, CHARACTERIZED BY the fact that the bacterial cellulose membrane is chosen from the group comprised of: dry cellulose membrane CBS) between 0.1 and 15 mm thick and hydrated bacterial cellulose membrane (CBH) between 1 and 1500 μm thick.

4) OPTICALLY TRANSPARENT COMPOSITES BASED ON BACTERIAL AND BOEHMITE, SILOXAN AND / OR BOEHMITA-SILOXAN SYSTEM, according to claims 1 to 3, CHARACTERIZED BY the bacterial cellulose membrane to be covered on at least one of its surfaces by the Boe hybrid -GTPS.

5) OPTICALLY TRANSPARENT COMPOSITES BASED ON BACTERIAL AND BOEHMITE CELLULOSIS, SILOXAN AND / OR BOEHMITA-SILOXAN SYSTEM, according to claims 1 to 4, CHARACTERIZED BY the hybrid Boeh-GTPS to be incorporated into the pores of the bacterial cellulose membrane.

6) Process for obtaining OPTICALLY TRANSPARENT COMPOSITES defined in claims 1 to 5, CHARACTERIZED BY understanding the following steps: i. Production of bacterial cellulose membrane (CB) between 0.1 and 15 mm thick and hydrated bacterial cellulose membrane (CBH) between 1 and 1500 μm thick; ii. Drying of bacterial cellulose (CB) membrane in an oven with air flow, preferably at a temperature of 40 ° C and for a period of 1 to 24 hours; iii. Preparation of Boehmita solution (Boeh) in the concentration of 1 to 5 M; iv. Preparation of 3-glycidyloxy-propyl trimethoxy-silane (GTPS) solution; v. Preparation of the Boeh-GTPS hybrid; saw. Curing the Boeh-GTPS hybrid in an oven, preferably at a temperature of 50 ° C; vii. CB immersion in Boeh-GTPS solution, preferably for a period of 24 hours; viii. Drying of the CB / Boeh-GTPS composite in an oven, preferably at a temperature of 40 ° C for 12h; ix. Obtaining CBH / Boeh-GPTS composites, with x thickness. average of 70 μm.