Apresentação executada na disciplina de seminários II no curso de mestrado da UFABC.

1. ___________________________
PPG Ciência & Tecnologia em Química
Professores: Alvaro Takeo e Fernando H. Bartoloni
Disciplina: CT0003 Seminários Gerais II
Nanocompósitos poliméricos com fibras
de celulose nanoestruturada
Aluno: João Paulo dos Santos
Orientadora: Márcia A. Silva Spinacé

2. Introdução - Compósito
COMPÓSITO POLIMÉRICO: Material multifásico, obtido artificialmente
e cujas fases constituintes podem ser quimicamente diferentes e
separadas por uma interface distinta.
Fase dispersa: (granular, fibroso ou lamelar), pode atuar como reforço,
condutor elétrico, retardante de chama, etc.
Fase contínua (Matriz): polímero, metal ou cerâmica
Matriz: poliolefinas (HDPE, PP etc)
Fase dispersa: Celulose Nanoestruturada
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3. Compósito x Nanocompósito
• Compósito de 10 cm3
60 % v de fibras ( = 7,5 mm)
Área interfacial reforço/matriz:
3,2 m2
Compósito de 10 cm3
1% v de fibras ( = 1nm)
Área interfacial reforço/matriz:
399 m2 !
vidro E/poliolefina
montmorilonita/epóxi
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4. Tipos de compostos nanoestruturados
Partículas esféricas: TiO2, SiO2, CaCO3
Partículas fibrosas: celulose
nanoestruturada, nanotubo de carbono
Estrutura em camadas:
Compostos lamelares
Argilas, zeólito
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5. Propriedade dos materiais
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6. Nanocompósitos
Propriedades Aplicações
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7. Nanocompósitos: limitações
Matrizes apolares: não possui sítios ativos !
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8. Celulose Nanoestruturada
Impacto ambiental:
www.tappi.org/hide/draft/3.pdf , Acesso jun 2013
Caux, L.S.; Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Ouro Preto, Brasil, 2009.
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9. De onde extrairemos a Celulose
nanoestruturada?
Processos agroindustriais geram resíduos: casca de arroz, palha
de cana, sabugo de milho, algodão na fiação de fibras têxteis,
celulose bacteriana.
<http://sn.uagro.com.br/static//img/editor/340339890af15917c
d979e0bd24afb95.jpg>. Acesso em 09 de fev 2013.
<http://img0.etsystatic.com/000/0/5643422/il_fullxfull.945
56696.jpg>. Acesso em 09 fev 2013.
<http://revistapesquisa2.fapesp.br/arq/r/pt/915/art3717img
1.jpg> Acesso em: 11 fev 2013.
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10. Celulose
Polímero renovável mais abundante, tendo como
principais propriedades: força e rigidez. Obtida através da
esterificação de “n” monômeros de glicose:
Estrutura molecular da glicose e estrutura molecular da celulose. Disponível em: <http://papelespecial.blogspot.com/2008/04/celulose.html>.Acesso em junho 2013.
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11. Celulose - Fibras Naturais
Composição :
 Celulose (40-60%);
 Hemicelulose (20-40%);
 Lignina (10-15%);
 Demais componentes .
Silva, R.; Haraguchi, S. K.; Muniz, E. C.; Rubira, A. F.; Quím. Nova, 2009, 32
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12. Celulose - Estrutura
3
Spinacé, M. A. S.; Lambert, C. S.; Fermoselli, K. K. G.; De Paoli, M.; Carbhydrate Polymers, 2009, 47-53) Bledzki, A.K.; Gassan J.; Prog. Polym. Sci., 1999, 24, 221–274.
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13. Celulose Nanoestruturada
Siro, I., Plackett, D., Cellulose 2010, 17, 459
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14. Celulose Nanoestruturada
Direcionadores de mercado
 Agregar valor real aos produtos à base de celulose
nanoestruturada e compósitos;
 Parcerias com empresas proativas -intenção de
utilizar bio-materiais derivados;
 Trabalhar com as indústrias que vendem para o
consumidor a ideia de sustentabilidade;
 Embalagens e automóveis;
 Biodegradabilidade = grande vantagem.
www.2013feb12-marketprospectsfornanocellulose-brucelyne.pdf ,Acesso em mai 2013.
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15. Obtenção – Via Química e Processos Mecânicos
 Via química – mais utilizado, contudo gera
resíduo químico.
 Processos mecânicos – forças de
cisalhamento
 Técnica Homogeneização Alta Pressão;
 Método Criogênico – fibrilação;
 Ultrasonificação.
Wang, S.; Cheng. Q. Journal of Applied Polymer Science, vol. 113, 2009, 1270-1275, Siró, I.; Plackett, D. Cellulose, 17, 2010, 459-494
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16. Obtenção - Processo mecânico
Adaptado de Wang, S.; Cheng. Q. Journal of Applied Polymer Science, vol. 113, 2009, 1270-1275.
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17. Funcionalização
Matriz – Hidrofóbica = caráter apolar
Fibra – Hidrofílica
Necessidade de um agente de acoplamento
Organossilano – maior interação entre as fases, aumento de
propriedades mecanicas e facilitar o processamento.
Xie, Y.; Hill, C. A S.; Xiao, Z.; Militz, H.; Mai, C. Composites:Part A, 41, 2010, 806-819
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18. Estratégias: Funcionalização da celulose
nanoestruturada
OH
OH
OH
+
Celulose nanoestruturada
Agente de acoplamento
Celulose nanoestruturada funcionalizada
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19. Estratégias: Funcionalização da matriz
Polipropileno (PP)
Peróxido
Macroradical PP
PP-AM
Anidrido Maleico (AM)
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20. O
O C
CH3
O
C
O
O
C
CH2
O C
CH3
O
C
O C
H H
O
O
O
C C
CH3
CH2
O
OH
OH
O
O
O
O
C
CH2
CH3
Fibra natural
- H2O
Nanocelulose
Funcionalizada
PPAM
Polímero
Funcionalizado
(5 % massa)
CH3
Interações de
Van der Waals
NH
O
C
CH2
O C
H H
O
O
O
C C
CH2
O
OH
OH
O
O
C
CH2
CH3
Fibra natural
- H2O
NH
+
PP
Estratégias: Processamento reativo
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21. Caracterização
CN
Caracterização
Nanocompósitos
Ensaios mecânicos
Processamento
Extrusão Injeção
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22. Nanocompósitos: mistura dos
compontentes por fusão?
Uso do processamento por extrusão seguido da injeção.
EXTRUSÃO: processo contínuo e de baixo custo de operação,
Os nanocompósitos podem ser produzidos em equipamentos
convencionais da indústria de transformação.
INJEÇÃO: Obtenção de produtos acabados com formas complexas.
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23. Agradecimentos
 UFABC
 Profs.Drs. Alvaro Takeo e
 Fernando H. Bartoloni
 Profª Drª Márcia A. Silva Spinacé
 A todos os colegas pela atenção!
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