Obtenção de nanocelulose de capim dos pampas e aplicação como reforço em compósitos baseados em poli (acetato de vinila)

Abstract

Resumo: O objetivo deste estudo foi preparar e caracterizar a nanocelulose das fibras do capim-dos-pampas (Cortaderiaselloana), material lignocelulósico alternativo e pouco estudado. A análise de caracterização química da fibra permitiu quantificar teores de umidade, cinzas, solúveis, extrativos e lignina. Na fibra foram realizados os ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV) para estudar a estrutura do capimdos- pampas. A presença dos grupos orgânicos na fibra foi determinada por Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Foram realizados três tipos de tratamentos para o processo de deslignificação das fibras através do ataque químico (clorito de sódio, hidróxido de sódio juntamente com clorito de sódio e hidróxido de sódio com o peróxido de hidrogênio) e para avaliar a efetividade dos tratamentos, foi realizada a determinação do número Kappa para quantificar o teor de lignina presente nas fibras após os tratamentos antes da preparação da nanocelulose no moinho. As nanoceluloses de capim-do-pampas foram obtidas por 5 e 10 passes no moinho desfibrilador Super Masscolloider Masuko Sangyo. A análise através da microscopia eletrônica de transmissão (MET) mostrou que foi possível obter celulose em escala nanométrica. A variação do número de passes pelo moinho, assim como o tipo de tratamento utilizado para a deslignificação das fibras, influenciou na quantidade de nanocelulose encontrada nas suspensões produzidas pelo moinho. Através das análises de FTIR, foi possível identificar os grupos químicos ainda presentes nas três amostras de nanocelulose. O índice de cristalinidade das amostras de nanocelulose foi determinado através das análises de Raios-x. Compósitos à base de PVAc contendo 1, 1,25 e 1,5% de nanocelulose foram preparados e suas superfícies de fratura em testes de tração foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura.

Abstract: The aim of this work was to prepare and characterize nanocellulose of capim-dospampas (Cortaderiaselloana), a not well known alternative lignocellulosic material. The chemical characterization of the fiber allowed the quantification of water content, ashes, solubles, extratives and lignin. Scanning electron miscroscopy (SEM) was used to study the capim-dos-pampas structure. The presence of organic groups in the fiber was determined by Infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR). Three types of treatments were carried out to delignify the fibers through chemical attack (sodium chlorite, sodium hydroxide with sodium chlorite and sodium hydroxide with hydrogen peroxide) and to evaluate the effectivenes of the treatments. The Kappa number was determined to quantify the lignin content in the fiber after the treatments and before the nanocellulose preparation in the mill. Nanocellulose samples of capim-dos-pampas were obtained in 5 or 10 passes in the defribillator mill Super Masscolloider Masuko Sangyo. FTIR was used to identify the chemical groups of the three samples of nanocellulose. The crystallinity index was determined through x-ray analysis. Transmission electronic microscopy (TEM) analysis showed that nanofibrillated cellulose was obtained in nanometrics cale. The variation of the passes number in the mill, as well as the type of treatment used to delignify the fibers influenced in the amount of nanocellulose found in the suspensions produced in the mill. FTIR was used to identify the chemical groups present in the three nanocellulose samples. The crystallinity index was determined through x-ray analysis. PVAc composites containing 1, 1.25 and 1.5% of nanocellulose were prepared and the fracture surfaces obtained in tensile tests were analysed by SEM.