Modificação superficial de nanocristais de celulose para a utilização como reforço em matrizes poliméricas hidrofóbicas
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Palavras-chave

Nanocristais de celulose
Modificação superficial
Acetilação
Sililação

Como Citar

SILVA, . R. da; PINHEIRO, . F. Modificação superficial de nanocristais de celulose para a utilização como reforço em matrizes poliméricas hidrofóbicas. Revista Científica da FHO|Uniararas, Araras, SP, v. 7, n. 1, p. 43–53, 2019. DOI: 10.55660/revfho.v7i1.24. Disponível em: https://ojs.fho.edu.br:8481/revfho/article/view/24. Acesso em: 9 out. 2024.

Resumo

A fim de melhorar a interação entre nanocristais de celulose (NCCs) e matrizes poliméricas hidrofóbicas, o presente trabalho propõe alterar a polaridade dos nanocristais por meio de dois tratamentos superficiais: acetilação e sililação. Os NCCs são os domínios cristalinos presentes nas fibras lignocelulósicas, extraídos por meio de hidrólise ácida ou enzimática. Essas nanopartículas apresentam propriedades únicas e grande vantagem ecológica de uso, o que torna crescente o interesse em utilizar esses nanocristais na produção de nanocompósitos. A acetilação foi realizada usando uma solução de anidrido acético e ácido acético, catalisada por ácido sulfúrico. Já a sililação foi uma reação realizada em estufa, com uma solução de hexametildissilazano (HMDS). O êxito das modificações foi comprovado por espectroscopia no infravermelho (FT-IR) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A análise termogravimétrica (TGA) indicou que os nanocristais sililados mantiveram a estabilidade térmica em relação aos não modificados, mas que os nanocristais acetilados apresentaram melhora em relação aos demais. Por ângulo de contato, comprovou-se a mudança de polaridade dos nanocristais modificados, que se apresentaram potencialmente hidrofóbicos. As imagens obtidas por microscopia de força atômica (AFM) mostraram que os nanocristais sililados mantiveram a morfologia original e apresentaram boa dispersão após serem submetidos ao ultrassom. Porém, a morfologia dos nanocristais acetilados sofreu alteração e apresentaram aglomerações, que pode estar relacionada com o solvente utilizado na preparação da amostra. Portanto, os NCCs modificados apresentam potencial de aplicação, porém necessita-se de mais estudos, como testes em polímeros com características hidrofóbicas.

https://doi.org/10.55660/revfho.v7i1.24
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Referências

ALBINANTE, Sandra Regina; PACHECO, Élen Beatriz Acordi Vasques; VISCONTE, Leila Lea Yuan. Revisão dos tratamentos químicos da fibra natural para mistura com poliolefinas. Química Nova, São Paulo, v. 36, n. 1, p. 114-122, 2013.

ALTERNATIVAS de uma fibra vegetal. Pesquisa FAPESP, São Paulo, n. 253, p.70-73, mar. 2017.

ASSIS, Odilio Benedito Garrido. Tratamentos de silanização em grãos de feijão por hexametildissilazana: resultados preliminares. Ciência Rural, Santa Maria, v. 35, n. 1, p. 219-222, Feb. 2005.

CHANG, Raymond. Físico-química: Para as ciências químicas e biológicas. 3. ed. São Paulo: Mcgraw-hill, 2010. 464 p.

CHOU, W.-J., WANG, C.-C., CHEN, C.-Y. The Improvement of Electrical Property of Multiwalled Carbon Nanotubes with Plasma Modification and Chemical Oxidation in the Polymer Matrix. Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, [s.I.], v. 19, n. 2, p. 234–242, 2009.

D'ALMEIDA, Ana L. F. S. et al. Acetilação da fibra de bucha (Luffa cylindrica). Polímeros, [s.l.], v. 15, n. 1, p.59-62, mar. 2005. DUFRESNE, Alain. Nanocellulose: from nature to high performance tailored materials. Berlin: De Gruyter, 2012.

DUFRESNE, Alain; BELGACEM, Mohamed Naceur. Cellulose-reinforced composites: from micro-to nanoscale. Polímeros, [s.l.], v. 23, n. 3, p.277-286, 2013.

FERREIRA, F. V. et al. Isolation and surface modification of cellulose nanocrystals from sugarcane bagasse waste: From a micro- to a ano-scale view. Applied Surface Science, [s.I.], v. 436, p. 1113–1122, 2018.

FERREIRA, F.V. et al. Functionalized cellulose nanocrystals as reinforcement in biodegradable polymer nanocomposites. Polymer Composites, [s.l.], v. 39, p.9-29, 16 set. 2017

GEORGE, J; SABAPATHI, S.N. Cellulose nanocrystals: synthesis, functional properties, and applications. Nanotechnol. Sci. Appl., [s.I.], v. 8, p. 45–54, 2015.

GINDL, Milojka et al. A comparison of different methods to calculate the surface free energy of wood using contact angle measurements. Colloids And Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, [s.l.], v. 181, n. 1-3, p.279-287, June 2001.

GRISHKEWICH, N. et al. Recent advances in the application of cellulose nanocrystals. Current Opinion in Colloid & Interface Science, [s.I.], n. 29, p. 32-45. 2017.

HABIBI, Y., L.A. LUCIA, AND O.J. ROJAS, Cellulose Nanocrystals: chemistry, self assembly, and applications. Chemical Reviews, [s.I.], v. 110, n. 6, p. 3479-3500, 2010.

JOHN, M. J.; THOMAS, S. Biofibres and biocomposites. Carbohydrate Polymers, v. 71, n. 3, p. 343–364, 2008.

KHALIL, H. P. S. A. et al. The effect of acetylation on interfacial shear strength between plant fibres and various matrices. European Polymer Journal, New York, v. 37, n. 5, p.1037-1045, May 2001.

KLEMM, D., et al., Nanocelluloses: a new family of nature-based materials. Angewandte Chemie -International Edition, [s.I.], 2011. 50(24): p. 5438-5466.

KRONBERG, Bengt. The hydrophobic effect. Current Opinion In Colloid & Interface Science, [s.l.], n. 22, p.14-22, Apr. 2016. LI, X.; TABIL, L. G.; PANIGRAHI, S. Chemical treatments of natural fiber for use in natural fiberreinforced composites: a review. Journal of Polymers and the Environment, v. 15, n. 1, p. 25–33, 2007.

LOPES, F. F. M. et al. Estudo dos efeitos da acetilação em fibras de sisal. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, [s.I], v.14, n.7, p.783–788, 2010.

LUZ, A. P.; RIBEIRO, S.; PANDOLFELLI, V. C. Artigo revisão: uso da molhabilidade na investigação do comportamento de corrosão de materiais refratários. Cerâmica, São Paulo, v. 54, n. 330, p. 174-183, Junho 2008.

MARIANO, Marcos; EL KISSI, Nadia; DUFRESNE, Alain. Cellulose nanomaterials: size and surface influence on the thermal and rheological behavior. Polímeros, São Carlos, v. 28, n. 2, p. 93-102, June 2018.

MIRANDA, C. S. et al. Whiskers de fibras de bananeiras obtidos sob diferentes condições de hidrólise ácida. In: Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 20, 2012, Joinville. Anais... Joinville: 20º CBECIMAT, 2012. p. 3321 - 3328.

MIRHOSSEINI, H. et al. Effect of arabic gum, xanthan gum and orange oil contents on ζpotencial, conductivity, stability, size index and pH of orange beverage emulsion. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, [s.I.], v. 315, p. 47-56, 2008.

MOHANTY, A.K., et al., Effect of chemical modification on the performance of biodegradable jute yarn-Biopol (R) composites. Journal of Materials Science, [s.I.], v. 35, n. 10, p. 2589-2595, 2000.

MOON, R.J., et al. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews, [s.I.], v. 40, n. 7, p. 3941-3994, 2011.

SAMIR, M., F. ALLOIN, A. DUFRESNE. Review of recent research into cellulosic whiskers, their properties and their application in nanocompositefield. Biomacromolecules, v. 6, n. 2, p. 612-626, 2005.

WU, Zhenhua et al. Preparation, characterization and acetylation of cellulose nanocrystal allomorphs. Cellulose, [s.l.], v. 25, n. 9, p.4905-4918, 23 jul. 2018.

ZAIKIN, Vladimir; HALKET, John M. A Handbook of Derivatives for Mass Spectrometry. Chichester: IM Publications LLP, 2009. 543 p.

ZHOU, Chengjun; WU, Qinglin. Recent development in applications of cellulose nanocrystals for advanced polymer-based nanocomposites by novel fabrication strategies. InTech: Open science, open minds, [s.l.], v. 6, n. 1, p.103-120, 2012.

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