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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Extração e caracterização de nanocristais de celulose a partir de casca de soja, e sua aplicação como agente de reforço em nanocompósitos poliméricos utilizando carboximetilcelulose como matriz
metadata.dc.creator: Flauzino Neto, Wilson Pires
metadata.dc.contributor.advisor1: Pasquini, Daniel
metadata.dc.contributor.referee1: Ruggiero, Reinaldo
metadata.dc.contributor.referee2: Menezes, Aparecido Junior de
metadata.dc.description.resumo: Diante dos problemas envolvidos na reciclagem de plástico e no esgotamento dos recursos fósseis surgiu um grande interesse em materiais sustentáveis e ambientalmente corretos. Neste contexto, a aplicação de nanocristais de celulose (NC) como agente de reforço para matrizes poliméricas tem atraído considerável atenção, pois os nanocompósitos baseados em NC geralmente exibem propriedades térmicas, mecânicas e de barreira superiores em relação ao polímero puro ou compósitos convencionais, e adicionalmente oferecem benefícios ambientais. A casca de soja é um resíduo agro-industrial disponível em grandes quantidades em vários países, incluindo o Brasil, que merece ser melhor e/ou adequadamente aproveitado. Neste estudo foram extraídos e caracterizados NC a partir de casca de soja sob diferentes condições de hidrólise ácida a fim de avaliar sua adequação como um agente de reforço para a fabricação de nanocompósitos. A hidrólise foi realizada a 40 °C durante 30 ou 40 min, utilizando 30 mL de H2SO4 64% (m/m) por cada grama de fibra. Os nanocristais de celulose de casca de soja (NCC) foram rótulados como NCC30 ou NCC40 dependendo do tempo de hidrólise. Para avaliar a capacidade de reforço dos NCC obtidos foram produzidos filmes nanocompósitos, utilizando carboximetilcelulose (CMC) como matriz polimérica, e avaliou-se a resistência à ruptura destes filmes a diferentes níveis de carga. Os resultados mostraram que o aumento do tempo de extração (40 min) provocou uma diminuição nos comprimentos dos NCC e ainda causou danos na estrutura cristalina da celulose. Os NCC30 apresentaram formato de agulha, cristalinidade elevada (73,5%), boa estabilidade térmica (temperatura inicial de degradação térmica de aproximadamente 170 °C), comprimento médio de 122,7 ± 39,4 nm, diâmetro médio de 2,77 ± 0,67 nm e razão de aspecto em torno de 44. Através dos testes de resistência à ruptura dos compósitos observou-se que os NCC30 têm uma maior capacidade de reforço do que os NCC40. Os NCC30 são agentes de reforço satisfatórios para a matrix de CMC, pois houve um aumento na resistência à ruptura do polímero de até 2,56 vezes (ou 256%). Os NCC produzidos têm um grande potencial enquanto agentes de reforço para a produção de nanocompósitos e são uma alternativa que poderia expandir as aplicações comerciais dos filmes de CMC. Atráves da produção de nanocristais de celulose de casca de soja neste trabalho foi agregado valor a um resíduo de biomassa vegetal que provém de um commodity agro-industrial.
Abstract: Given the problems involved in plastic recycling and the dwindling exhaustion of fossil resources, there is a great interest in sustainable and environmentally friendly materials. In this context, the application of cellulose nanocrystals (NC) as reinforcement in polymer matrixes has attracted considerable attention in this field since NC based nanocomposites generally exhibit significant improvements in thermal, mechanical, and barrier properties compared to the neat polymer or conventional composites, and additionally it offers environmental benefits. Soy hull is an agro-industrial waste available in large quantities in several countries, including Brazil, which deserves to be better and/or properly used. In this study, NC were extracted and characterized from soy hulls under different conditions of acid hydrolysis in order to evaluate their suitability as a reinforcement agent for the manufacture of nanocomposites. The hydrolysis was performed at 40 °C for 30 or 40 min, using 30 mL of H2SO4 64% for each gram of fiber. The NC of soy hulls (NCC) were labeled NCC30 or NCC40 depending on the hydrolysis time. To evaluate the reinforcement capability of NC obtained were produced nanocomposite films using carboxymethylcellulose (CMC) as polymeric matrix, and evaluated the tensile at break of these films at different load levels. The results showed that a longer extraction time (40 min) resulted in a shorter length of CN and caused some damage on the crystalline structure of cellulose. The NCC30 showed needleshaped, high crystallinity (73.5%), good thermal stability (initial temperature of thermal degradation around 170 °C), average length of 122,7 ± 39,4 nm, diameter of 2,77 ± 0,67 nm and aspect ratio around 44. By the tensile strength tests of the composites was observed that the NCC30 have a greater capability than the reinforcing NCC40. The NCC30 are reinforcing agents satisfactory for the CMC, because there was an increase in tensile at break of the polymer of 2,56 times (or 256%). The NCC produced have a great potential for use as reinforcing agents for the production of nanocomposites and are an alternative which could expand the commercial applications of CMC films. Through the production of cellulose nanocrystals of soy hulls in this work was added value to a plant biomass residue that comes from an agro-industrial commodity.
Keywords: Nanocristais de celulose
Casca de soja
Resíduo agro-industrial
Agente de reforço
Nanocompósitos
Cellulose nanocrystals
Soy hulls
Agro-industrial residue
Reinforcing agent
Nanocomposites
Nanocristais
Biomassa vegetal
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Ciências Exatas e da Terra
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Química
Citation: FLAUZINO NETO, Wilson Pires. Extração e caracterização de nanocristais de celulose a partir de casca de soja, e sua aplicação como agente de reforço em nanocompósitos poliméricos utilizando carboximetilcelulose como matriz. 2012. 92 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17361
Issue Date: 27-Jul-2012
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Química

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