1. ___________________________ PPG Cincia & Tecnologia em Qumica Professores: Alvaro Takeo e Fernando H. Bartoloni Disciplina: CT0003 Seminrios Gerais II Nanocompsitos polimricos com fibras de celulose nanoestruturada Aluno: Joo Paulo dos Santos Orientadora: Mrcia A. Silva Spinac

2. Introduo - Compsito COMPSITO POLIMRICO: Material multifsico, 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 reforo, condutor eltrico, retardante de chama, etc. Fase contnua (Matriz): polmero, metal ou cermica Matriz: poliolefinas (HDPE, PP etc) Fase dispersa: Celulose Nanoestruturada 2

3. Compsito x Nanocompsito Compsito de 10 cm3 60 % v de fibras ( = 7,5 mm) rea interfacial reforo/matriz: 3,2 m2 Compsito de 10 cm3 1% v de fibras ( = 1nm) rea interfacial reforo/matriz: 399 m2 ! vidro E/poliolefina montmorilonita/epxi 3

4. Tipos de compostos nanoestruturados Partculas esfricas: TiO2, SiO2, CaCO3 Partculas fibrosas: celulose nanoestruturada, nanotubo de carbono Estrutura em camadas: Compostos lamelares Argilas, zelito 4

5. Propriedade dos materiais 5

6. Nanocompsitos Propriedades Aplicaes 6

7. Nanocompsitos: limitaes Matrizes apolares: no possui stios ativos ! 7

8. Celulose Nanoestruturada Impacto ambiental: www.tappi.org/hide/draft/3.pdf , Acesso jun 2013 Caux, L.S.; Dissertao de Mestrado, Universidade Federal de Ouro Preto, Brasil, 2009. 8

9. De onde extrairemos a Celulose nanoestruturada? Processos agroindustriais geram resduos: casca de arroz, palha de cana, sabugo de milho, algodo na fiao de fibras txteis, celulose bacteriana. . Acesso em 09 de fev 2013. . Acesso em 09 fev 2013. Acesso em: 11 fev 2013. 9

10. Celulose Polmero renovvel mais abundante, tendo como principais propriedades: fora e rigidez. Obtida atravs da esterificao de n monmeros de glicose: Estrutura molecular da glicose e estrutura molecular da celulose. Disponvel em: .Acesso em junho 2013. 10

11. Celulose - Fibras Naturais Composio : Celulose (40-60%); Hemicelulose (20-40%); Lignina (10-15%); Demais componentes . Silva, R.; Haraguchi, S. K.; Muniz, E. C.; Rubira, A. F.; Qum. Nova, 2009, 32 11

12. Celulose - Estrutura 3 Spinac, 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, 221274. 12

13. Celulose Nanoestruturada Siro, I., Plackett, D., Cellulose 2010, 17, 459 13

14. Celulose Nanoestruturada Direcionadores de mercado Agregar valor real aos produtos base de celulose nanoestruturada e compsitos; Parcerias com empresas proativas -inteno de utilizar bio-materiais derivados; Trabalhar com as indstrias que vendem para o consumidor a ideia de sustentabilidade; Embalagens e automveis; Biodegradabilidade = grande vantagem. www.2013feb12-marketprospectsfornanocellulose-brucelyne.pdf ,Acesso em mai 2013. 14

15. Obteno Via Qumica e Processos Mecnicos Via qumica mais utilizado, contudo gera resduo qumico. Processos mecnicos foras de cisalhamento Tcnica Homogeneizao Alta Presso; Mtodo Criognico fibrilao; Ultrasonificao. Wang, S.; Cheng. Q. Journal of Applied Polymer Science, vol. 113, 2009, 1270-1275, Sir, I.; Plackett, D. Cellulose, 17, 2010, 459-494 15

16. Obteno - Processo mecnico Adaptado de Wang, S.; Cheng. Q. Journal of Applied Polymer Science, vol. 113, 2009, 1270-1275. 16

17. Funcionalizao Matriz Hidrofbica = carter apolar Fibra Hidroflica Necessidade de um agente de acoplamento Organossilano maior interao 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. Estratgias: Funcionalizao da celulose nanoestruturada OH OH OH + Celulose nanoestruturada Agente de acoplamento Celulose nanoestruturada funcionalizada 18

19. Estratgias: Funcionalizao da matriz Polipropileno (PP) Perxido 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 Polmero Funcionalizado (5 % massa) CH3 Interaes 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 Estratgias: Processamento reativo 20

21. Caracterizao CN Caracterizao Nanocompsitos Ensaios mecnicos Processamento Extruso Injeo 21

22. Nanocompsitos: mistura dos compontentes por fuso? Uso do processamento por extruso seguido da injeo. EXTRUSO: processo contnuo e de baixo custo de operao, Os nanocompsitos podem ser produzidos em equipamentos convencionais da indstria de transformao. INJEO: Obteno de produtos acabados com formas complexas. 22

23. Agradecimentos UFABC Profs.Drs. Alvaro Takeo e Fernando H. Bartoloni Prof Dr Mrcia A. Silva Spinac A todos os colegas pela ateno! 23