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Introdução - Compósito 
COMPÓSITO POLIMÉRICO: Material multifásico, obtido artificialmente 
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Compósito x Nanocompósito 
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60 % v de fibras ( = 7,5 mm) 
Área interfacial reforço/matriz: 
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Tipos de compostos nanoestruturados 
Partículas esféricas: TiO2, SiO2, CaCO3 
Partículas fibrosas: celulose 
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Propriedade dos materiais 
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Matrizes apolares: não possui sítios ativos ! 
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Caux, L.S.; Dissertação de...
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nanoestruturada? 
Processos agroindustriais geram resíduos: casca de arroz, palha 
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Direcionadores de mercado 
 Agregar valor real aos produtos à base de celulose 
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Obtenção – Via Química e Processos Mecânicos 
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Funcionalização 
Matriz – Hidrofóbica = caráter apolar 
Fibra – Hidrofílica 
Necessidade de um agente de acoplamento 
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compontentes por fusão? 
Uso do processamento por extrusão seguido da injeção. 
EXTRUSÃO: pro...
Agradecimentos 
 UFABC 
 Profs.Drs. Alvaro Takeo e 
 Fernando H. Bartoloni 
 Profª Drª Márcia A. Silva Spinacé 
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Apresentação executada na disciplina de seminários II no curso de mestrado da UFABC.

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Nanocompósitos de celulose

  1. 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. 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 2
  3. 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 3
  4. 4. Tipos de compostos nanoestruturados Partículas esféricas: TiO2, SiO2, CaCO3 Partículas fibrosas: celulose nanoestruturada, nanotubo de carbono Estrutura em camadas: Compostos lamelares Argilas, zeólito 4
  5. 5. Propriedade dos materiais 5
  6. 6. Nanocompósitos Propriedades Aplicações 6
  7. 7. Nanocompósitos: limitações Matrizes apolares: não possui sítios ativos ! 7
  8. 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. 8
  9. 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. 9
  10. 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. 10
  11. 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 11
  12. 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. 12
  13. 13. Celulose Nanoestruturada Siro, I., Plackett, D., Cellulose 2010, 17, 459 13
  14. 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. 14
  15. 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 15
  16. 16. Obtenção - Processo mecânico Adaptado de Wang, S.; Cheng. Q. Journal of Applied Polymer Science, vol. 113, 2009, 1270-1275. 16
  17. 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 17
  18. 18. Estratégias: Funcionalização da celulose nanoestruturada OH OH OH + Celulose nanoestruturada Agente de acoplamento Celulose nanoestruturada funcionalizada 18
  19. 19. Estratégias: Funcionalização da matriz Polipropileno (PP) Peróxido Macroradical PP PP-AM Anidrido Maleico (AM) 19
  20. 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 20
  21. 21. Caracterização CN Caracterização Nanocompósitos Ensaios mecânicos Processamento Extrusão Injeção 21
  22. 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. 22
  23. 23. Agradecimentos  UFABC  Profs.Drs. Alvaro Takeo e  Fernando H. Bartoloni  Profª Drª Márcia A. Silva Spinacé  A todos os colegas pela atenção! 23

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