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

Mais conteúdo relacionado

Destaque (18)

1 04 caue ribeiro
1 04 caue ribeiro1 04 caue ribeiro
1 04 caue ribeiro
 
Aula introdução ciências_dos_materiais-parte1
Aula introdução ciências_dos_materiais-parte1Aula introdução ciências_dos_materiais-parte1
Aula introdução ciências_dos_materiais-parte1
 
Meio ambiente e celulose
Meio ambiente e celuloseMeio ambiente e celulose
Meio ambiente e celulose
 
Polímeros Compósitos
Polímeros CompósitosPolímeros Compósitos
Polímeros Compósitos
 
Perfuração, Completação e Recuperação de Petróleo e Gás
Perfuração, Completação e Recuperação de Petróleo e GásPerfuração, Completação e Recuperação de Petróleo e Gás
Perfuração, Completação e Recuperação de Petróleo e Gás
 
Polimeros
PolimerosPolimeros
Polimeros
 
Operações de perfuração de poços de petróleo
Operações de perfuração de poços de petróleoOperações de perfuração de poços de petróleo
Operações de perfuração de poços de petróleo
 
16 aula cimentação de poços
16 aula cimentação de poços16 aula cimentação de poços
16 aula cimentação de poços
 
Polímeros - Compósitos Orgânicos
Polímeros - Compósitos OrgânicosPolímeros - Compósitos Orgânicos
Polímeros - Compósitos Orgânicos
 
Morfologia tegumento
Morfologia   tegumentoMorfologia   tegumento
Morfologia tegumento
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 
Polímeros
PolímerosPolímeros
Polímeros
 
Polímeros
PolímerosPolímeros
Polímeros
 
Carboidratos
CarboidratosCarboidratos
Carboidratos
 
Materiais cerâmicos
Materiais cerâmicosMateriais cerâmicos
Materiais cerâmicos
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 
Jullieta
JullietaJullieta
Jullieta
 
Aragon tambien existe
Aragon tambien existeAragon tambien existe
Aragon tambien existe
 

Semelhante a Nanocompósitos de celulose

CNT - 3ª série - Apostila 3º bimestre -Estudante.pdf
CNT - 3ª série - Apostila 3º bimestre -Estudante.pdfCNT - 3ª série - Apostila 3º bimestre -Estudante.pdf
CNT - 3ª série - Apostila 3º bimestre -Estudante.pdfGernciadeProduodeMat
 
Polimeros de adição
Polimeros de adiçãoPolimeros de adição
Polimeros de adiçãoKaires Braga
 
CNT - 3ª série - 3º bimestre - Professor.pdf
CNT - 3ª série -  3º bimestre - Professor.pdfCNT - 3ª série -  3º bimestre - Professor.pdf
CNT - 3ª série - 3º bimestre - Professor.pdfGernciadeProduodeMat
 
compositos.pdf
compositos.pdfcompositos.pdf
compositos.pdfGutoFilipe
 
Apostila 4 papel_e_celulose_2009
Apostila 4 papel_e_celulose_2009Apostila 4 papel_e_celulose_2009
Apostila 4 papel_e_celulose_2009sheyla Marvão
 
Relatório de física ( molas elásticas )
Relatório de física ( molas elásticas )Relatório de física ( molas elásticas )
Relatório de física ( molas elásticas )Karina Costa
 
Introdução a bioquímica slides2016
Introdução a bioquímica slides2016Introdução a bioquímica slides2016
Introdução a bioquímica slides2016Futuros Medicos
 
Aulas 03-membranas-celulares
Aulas 03-membranas-celularesAulas 03-membranas-celulares
Aulas 03-membranas-celularesVitinho Yukio
 
Eletropolimerizacao pulsada para_confeccao_de_cama
Eletropolimerizacao pulsada para_confeccao_de_camaEletropolimerizacao pulsada para_confeccao_de_cama
Eletropolimerizacao pulsada para_confeccao_de_camaadalberto miran
 
Apostila processos químicos industriais ii - papel e celulose
Apostila   processos químicos industriais ii - papel e celuloseApostila   processos químicos industriais ii - papel e celulose
Apostila processos químicos industriais ii - papel e celuloseKarina Miranda
 
Modelo infográfico - Aula 13/03/2012
Modelo infográfico - Aula 13/03/2012Modelo infográfico - Aula 13/03/2012
Modelo infográfico - Aula 13/03/2012pibidquimica
 

Semelhante a Nanocompósitos de celulose (15)

JulianaJarussi-POSTER SIICUSP[EF]
JulianaJarussi-POSTER SIICUSP[EF]JulianaJarussi-POSTER SIICUSP[EF]
JulianaJarussi-POSTER SIICUSP[EF]
 
CNT - 3ª série - Apostila 3º bimestre -Estudante.pdf
CNT - 3ª série - Apostila 3º bimestre -Estudante.pdfCNT - 3ª série - Apostila 3º bimestre -Estudante.pdf
CNT - 3ª série - Apostila 3º bimestre -Estudante.pdf
 
Aop 0603 (4)
Aop 0603 (4)Aop 0603 (4)
Aop 0603 (4)
 
Polimeros de adição
Polimeros de adiçãoPolimeros de adição
Polimeros de adição
 
CNT - 3ª série - 3º bimestre - Professor.pdf
CNT - 3ª série -  3º bimestre - Professor.pdfCNT - 3ª série -  3º bimestre - Professor.pdf
CNT - 3ª série - 3º bimestre - Professor.pdf
 
compositos.pdf
compositos.pdfcompositos.pdf
compositos.pdf
 
Apostila 4 papel_e_celulose_2009
Apostila 4 papel_e_celulose_2009Apostila 4 papel_e_celulose_2009
Apostila 4 papel_e_celulose_2009
 
Relatório de física ( molas elásticas )
Relatório de física ( molas elásticas )Relatório de física ( molas elásticas )
Relatório de física ( molas elásticas )
 
Introdução a bioquímica slides2016
Introdução a bioquímica slides2016Introdução a bioquímica slides2016
Introdução a bioquímica slides2016
 
Aulas 03-membranas-celulares
Aulas 03-membranas-celularesAulas 03-membranas-celulares
Aulas 03-membranas-celulares
 
Membranas de Transportes
Membranas de TransportesMembranas de Transportes
Membranas de Transportes
 
Polímeros - Manual do Enem.pdf
Polímeros - Manual do Enem.pdfPolímeros - Manual do Enem.pdf
Polímeros - Manual do Enem.pdf
 
Eletropolimerizacao pulsada para_confeccao_de_cama
Eletropolimerizacao pulsada para_confeccao_de_camaEletropolimerizacao pulsada para_confeccao_de_cama
Eletropolimerizacao pulsada para_confeccao_de_cama
 
Apostila processos químicos industriais ii - papel e celulose
Apostila   processos químicos industriais ii - papel e celuloseApostila   processos químicos industriais ii - papel e celulose
Apostila processos químicos industriais ii - papel e celulose
 
Modelo infográfico - Aula 13/03/2012
Modelo infográfico - Aula 13/03/2012Modelo infográfico - Aula 13/03/2012
Modelo infográfico - Aula 13/03/2012
 

Nanocompósitos de celulose

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