Preparação e caracterização de nanofibras de celulose de jacitara (Desmoncus polyacanthos Mart.) para obtenção de compósitos poliméricos

Abstract

Resumo: Fibras naturais apresentam uma ampla gama de aplicações, diversos estudos apontam vantagens relacionadas ao uso destas fibras, destacando-se a baixa densidade, o baixo custo, a biodegradabilidade e a baixa abrasividade. Associado a isso, a utilização de recursos naturais de fontes renováveis contribui com a sustentabilidade do planeta e minimiza os impactos ambientais causados pelo uso excessivo de recursos naturais fósseis. Pesquisas recentes demonstram que a celulose obtida em frações nanométrica possui inúmeras vantagens, tais como, a facilidade no processo de obtenção, características diferentes em relação à matériaprima de origem, propriedades mecânicas comparáveis com nanofibras inorgânicas e de carbono, propriedades térmicas elevadas e interação de forma mais efetiva quando utilizadas como reforços em compósitos, devido à sua maior área superficial. O presente trabalho se refere à preparação e caracterização das nanofibras de celulose de jacitara (Desmoncus polyacanthos Mart.), que se trata de uma fibra pouco estudada atualmente, empregando processos químicos e mecânicos que visam a deslignificação do material e a consequente extração da nanocelulose, sendo este o objetivo principal. Foram preparados compósitos com matriz à base de poli (acetato de vinila) (PVAc), contendo cargas de 0,7, 1,0 e 1,3% de nanocelulose afim de se observar o potencial da jacitara como reforço em matrizes poliméricas. As fibras de jacitara foram caracterizadas através da sua composição química, grupos funcionais (por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier - FTIR), morfologia (Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV), análise térmica (TGA) e cristalinidade (Difração de Raios X - DRX). As amostras de nanocelulose foram caracterizadas quanto à sua cristalinidade (por difração de raios X), grupos funcionais (FTIR), análise térmica (Calorimetria Exploratória Diferencial - DSC) e morfologia (Microscopia Eletrônica de Transmissão - MET e MEV). Palavras-chave: Nanofibras, Jacitara, Nanocelulose, poli (acetato de vinila), PVAc, Compósitos.

Abstract: Natural fibers have a wide range of applications, several studies indicate advantages related to the use of these fibers, highlighting low density, low cost, biodegradability and low abrasiveness. Associated to that, the use of natural resources of renewable sources contribute with the planet sustainability and minimize the environmental impacts caused by the use of fossil natural resources. Recent researches discuss the advantages of the use of cellulose nanofibers. Recent studies show that the cellulose obtained in nanometric fractions has many advantages such as ease in the process of preparation, different characteristics in relation to the natural substrate of origin, mechanical properties comparable to inorganic and carbon nanofibers, high thermal properties and a more effective interaction when used as reinforcements in composites due to their greater surface area. The present work refers to the preparation and characterization of cellulose nanofibers from jacitara (Desmoncus polyacathos Mart.), a fiber not well known, using chemical and mechanical processes that aim for delignification of the material and the consequent extraction of the nanocellulose, this being the fundamental purpose of this work. PVAc-based matrix composites containing 0.7, 1.0 and 1.3% w/w of nanocellulose were prepared in order to observe the potential of jacitara as reinforcement in polymeric matrices. Jacitara fibers were characterized by their chemical composition, functional groups (by Fourier- Transform Infrared Spectroscopy - FTIR), morphology (Scanning Electronic Microscopy - SEM), thermal analysis (TGA) and crystallinity (X-ray Diffraction - XRD). Samples of nanocellulose were characterized through their crystallinity (XRD), functional groups (FTIR) and morphology (Transmission Electronic Microscopy - TEM and SEM). Keywords: Nanofibers, Jacitara, Nanocellulose, Polyvinyl Acetate, PVAc, Composites.