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Tipo: Tese
Título: Obtenção e caracterização de nanofibras de celulose a partir de biomassas lignocelulósicas e estudo da aplicação em matriz polimérica biodegradável
Autor(es): Souza, Mariana Costa
Primeiro Orientador: José, Nadia Mamede
metadata.dc.contributor.referee1: José, Nadia Mamede
metadata.dc.contributor.referee2: Silva, Jania Betania Alves da
metadata.dc.contributor.referee3: Vidal, Rosangela Regia Lima
metadata.dc.contributor.referee4: Oliveira, Emanoel Igor da Silva
metadata.dc.contributor.referee5: Rigoli, Isabel Cristina
Resumo: Na busca por viabilizar a utilização de materiais que atendam quesitos ambientais, como origem da matéria-prima e biodegradabilidade, mantendo desempenho satisfatório, quando comparado a materiais convencionalmente utilizados, pesquisas que visam a utilização de celulose em diferentes escalas têm se intensificado. As nanofibras de celulose se mostram presentes neste contexto, sendo amplamente investigadas para utilização como carga em matrizes diversas e demonstram capacidade para suprir as necessidades técnicas e ambientais apresentadas pelos novos materiais. Neste sentido, o presente estudo utilizou de fontes celulósicas para obtenção de nanofibras de celulose através de moagem por fricção ultrafina de fibras do mesocarpo do dendê, eucalipto e celulose microcristalina para avaliar as diferenças promovidas na celulose de diferentes fontes a partir dos tempos de moagem (30 minutos, 2,5 horas e 5 horas) e as características inerentes às cargas produzidas. As caracterizações morfológica, térmica e estrutural realizadas revelaram que a moagem nos tempos estudados conduziu a alterações nos materiais, a exemplo da diminuição da dimensão e aumento e/ou diminuição do índice de cristalinidade. Após a obtenção e caracterização das nanoestruturas de celulose, foi realizado o estudo da aplicação das nanofibras em uma matriz polimérica termoexpandida elaborada a partir de amido pelo processo de expansão térmica. Para tal, utilizou-se algumas das nanofibras obtidas para a inserção em espumas de amido de mandioca. As avaliações físicas forneceram dados sobre o comportamento e potencial de utilização dessas nanofibras de celulose como material de reforço para a matriz polimérica em questão. Constatou-se que o maior tempo de moagem, embora conduza a maior desfibrilação da celulose, não necessariamente colaborou para uma melhora significativa em termos de resistência à flexão quando compara-se formulação controle e os nanocompósitos com teor de 0,5% de nanofibras de celulose. Além disso, detectou-se a pequena interferência das nanofibras de celulose na densidade das espumas. A espuma elaborada através da inserção de nanofibras de celulose de dendê após 2,5 horas de moagem (ESP-DND230) foi também avaliada quanto a resistência ao impacto e índice de cristalinidade, permitindo o estudo da influência das nanofibras que compõe essa formulação nestes parâmetros. Desta forma, pode-se inferir o potencial de utilização das nanofibras de celulose na matriz avaliada, visando o setor de embalagens.
Abstract: In the search to enable the use of materials that meet environmental requirements, such as the origin of the raw material and biodegradability, while maintaining satisfactory performance when compared to conventionally used materials, research aimed at using cellulose on different scales has intensified. Cellulose nanofibers are present in this context, being widely investigated for use as filler in different matrices and demonstrating the ability to meet the technical and environmental needs presented by new materials. In this sense, the present study used cellulosic sources to obtain cellulose nanofibers through ultrafine friction grinding of fibers from the mesocarp of palm oil, eucalyptus and microcrystalline cellulose to evaluate the differences promoted in cellulose from different sources based on the grinding times (30 minutes, 2.5 hours and 5 hours) and the characteristics inherent to the loads produced. The morphological, thermal and structural characterizations carried out revealed that grinding during the times studied led to changes in the materials, such as a decrease in size and an increase and/or decrease in the crystallinity index. After obtaining and characterizing the cellulose nanostructures, a study was carried out on the application of nanofibers in a thermoexpanded polymer matrix made from starch using the thermal expansion process. To this end, some of the nanofibers obtained were used for insertion into cassava starch foams. Physical evaluations provided data on the behavior and potential use of these cellulose nanofibers as a reinforcement material for the polymer matrix in question. It was found that the longer grinding time, although it leads to greater defibrillation of the cellulose, did not necessarily contribute to a significant improvement in terms of flexural resistance when comparing the control formulation and the nanocomposites with a content of 0.5% of fiber nanofibers cellulose. Furthermore, the small interference of cellulose nanofibers in the density of the foams was detected. The foam made through the insertion of palm cellulose nanofibers after 2.5 hours of grinding (ESP-DND230) was also evaluated for impact resistance and crystallinity index, allowing the study of the influence of the nanofibers that make up this formulation on these parameters. In this way, the potential for using cellulose nanofibers in the evaluated matrix can be inferred, targeting the packaging sector.
Palavras-chave: nanofibras de celulose
espuma de amido
nanocompósitos
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::POLIMEROS
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ) 
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39638
Data do documento: 25-Mar-2024
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