Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/S0104-14282012005000037
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Biocompósitos de Acetato de Celulose e Fibras Curtas de Curauá Tratadas com CO2 Supercrítico

Biocomposites Based on Cellulose Acetate and Short Curaua Fibers Treated with Supercritical CO2

Gutiérrez, Miguel C.; Rosa, Paulo de T. V. e; De Paoli, Marco-Aurélio; Felisberti, Maria Isabel

Downloads: 0
Views: 297

Resumo

Neste trabalho foram desenvolvidos biocompósitos baseados em acetato de celulose e fibras curtas de Curauá tratadas com dióxido de carbono supercrítico. O tratamento das fibras resultou na extração parcial de lignina, sendo este um método interessante pois não resulta em rejeitos químicos. Duas séries de biocompósitos, uma delas plastificada com ftalato de dioctila (DOP) e outra com citrato de trietila (TEC), foram preparadas por extrusão. Para ambas ocorreu a fibrilação e distribuição uniforme das fibrilas. Como conseqüência, os biocompósitos apresentaram maior capacidade calorífica, menor condutividade térmica e maior coeficiente de expansão térmica em comparação ao acetato de celulose plastificado. O tratamento das fibras com CO2 supercrítico intensificou as variações destas propriedades. Dentre os plastificantes, o DOP mostrou-se ligeiramente mais eficiente, resultando em materiais com menores valores de Tg e de módulo de Young. A adição das fibras teve um impacto relativamente baixo sobre o módulo (10%), porém houve uma perda significativa da resistência ao impacto. O conjunto de resultados permite concluir que estes biocompósitos apresentam potencial de aplicação como isolantes térmicos, sendo que os plastificados com TEC apresentam como vantagem o fato de todos seus componentes serem biodegradáveis.

Palavras-chave

Biocompósitos, fibras lignocelulósicas, polímeros biodegradáveis, fluídos supercríticos, condutividade térmica

Abstract

In this work, the effect of pre- processing of short Curaua fibers with supercritical carbon dioxide on the properties of biocomposites with cellulose acetate was studied. The treatment with supercritical CO2 may result in the partial lignin extraction from the fibers. Two series of biocomposites, one plasticized with dioctyl phtalate (DOP) and another with triethyl citrate (TEC), were prepared by extrusion. Fibrilation and uniform distribution of fibers in the cellulose acetate matrix were observed for both biocomposites. As a consequence, the composites showed a higher specific heat, lower thermal conductivity and higher coefficient of thermal expansion than plasticized cellulose acetate. The treatment of the fibers increased such differences. Among the plasticizers, DOP was more efficient, decreasing Tg and Young´s modulus of plasticized cellulose acetate. The fiber addition had a relatively low impact on the modulus (10%), however caused a decrease in the impact resistance. Taken together, the results show that these biocomposites are promising as thermal insulators, with the additional advantage of biodegradability of all components in the case of biocomposites plasticized with TEC.

Keywords

Biocomposites, lignocellulosic fibers, supercritical fluids, biodegradable polymers, thermal conductivity

References

1. Mahonty, A. K.; Misra, M. & Hinrichsen, G. - Macromol. Mater. Eng., 276-277, p.1 (2000).

2. John, M. J. & Thomas, S. - Carbohydr. Polym., 71, p.341 (2008).

3. Bledzki, A. K.; Reihmane, S. & Gassan J. - J. Appl. Polym. Sci., 59, p.1329 (1996). http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097‑4628(19960222) 59:8<1329::AID-APP17>3.0.CO;2-0

4. Aluigi, A.; Vineis, C.; Ceria, A. & Tonin C. - Compos. Part A: Appl. Sci. Manufact., 39, p.126 (2008). http://dx.doi.org/10.1016/j. compositesa.2007.08.022

5. Fangueiro, R. & Mukhopadhyay, S. - J. Therm. Comp. Mater., 22, p.135 (2009). http://dx.doi.org/10.1177/0892705708091860

6. Panigrahi, S.; Li, X. & Tabil L. G. - J. Polym. Environ., 15, p.25 (2007). http://dx.doi.org/10.1007/s10924-006-0042-3

7. Kiran, E. & Balkan, H. - J. Supercritical. Fluids, 7, p.75 (1994). http:// dx.doi.org/10.1016/0896-8446(94)90043-4

8. Li, L. & Kiran, E. - Ind. Eng. Chem. Res., 27, p.1301 (1988). http:// dx.doi.org/10.1021/ie00079a035

9. Pasquine, D.; Pimenta, M. T.; Ferreira, L. H. & Curvelo, A. S. A. - J. Supercritical Fluids, 36, p.31 (2005). http://dx.doi.org/10.1016/j. supflu.2005.03.004

10. Takagi, H.; Kako, S.; Kusano, K. & Ousaka, A. - Adv. Compos. Mater., 16, p. 377 (2007). http://dx.doi.org/10.1163/156855107782325186

11. Kim, S. W.; Lee, S. H.; Kang, J. S. & Kang, K. H. - Inter. J. Thermophys., 27, p. 1873 (2006). http://dx.doi.org/10.1007/ s10765‑006-0128-0

12. Santos, P. A.; Spinacé, M. A. S.; Fermoselli, K. K. G. & De Paoli, M. A. - Polímeros, 19, p.31 (2009).

13. Taha, I. & Ziegmann, G. - J. Compos. Mater., 40, p.1933 (2006). http:// dx.doi.org/10.1177/0021998306061304

14. Ouajai, S. & Shanks, R. A. - Macromol. Mater Eng., 294, p.213 (2009). http://dx.doi.org/10.1002/mame.200800266

15. D’Almeida, J. R. M.; Aquino, R. C. M. P. & Monteiro, S. N. - Compos. Part A, Appl. Sci. Manuf., 37, p.1473 (2006).

16. Spinacé, M. A. S.; Lambert, C. S.; Fermoselli, K. K. G. & De Paoli, M. A. - Carbohydr. Polym., 77, p.47 (2009).

17. Persico, P.; Ambrogi, V.; Acierno, D. & Carfagna, C. - J. Vinyl. Addit. Technol., 15, p.139 (2009). http://dx.doi.org/10.1002/vnl.20187

18. Wong, S.; Shanks, R. A. & Hodzic A. - Polym. Eng. Sci., 43, p.1566 (2007). http://dx.doi.org/10.1002/pen.10132

19. Lopes, C. M. A.; Felisberti, M. I. – Polym. Test., 23, p. 637 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2004.01.013

20. Silva, R. V. & Aquino, E. M. F. - J. Reinforc. Plast. Compos., 27, p.103 (2008). http://dx.doi.org/10.1177/07316844080270010301

21. Phuong, N. T.; Solloguob, C. & Guinault, A. - J. Reinforc. Plast. Compos., 29/21, p.3244 (2010).

22. Tomczak, F.; Satyanarayana, K. G. & Sydenstricker, T. H. D. - Compos. Part A: Appl. Sci. Manufact., 38, p.2227 (2007). http://dx.doi. org/10.1016/j.compositesa.2007.06.005

23. Ouajai, S. & Shanks, R. A. - Compos. Sci. Technol., 69, p.2119 (2009). http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2009.05.005

24. Schilling, M.; Bouchard, M.; Khanjian, H.; Learner, T.; Phenix, A. & Rivenc, R. - Acc. Chem. Res., 43, p.888 (2010). PMid:20455567. http://dx.doi.org/10.1021/ar1000132

25. Chatterjee, P. K. & Conrad, C. M. - J. Polym. Sci.: Part A-1, 6, p.3217 (1968).

26. Videki, B.; Klebert, S. & Pokanzsky, B. - J. Polym. Sci.: Part B, 45, p.873 (2007). http://dx.doi.org/10.1002/polb.21121

27. Sommer, W. - “Plastic additives Handbook”, cap.5, 2nd ed., Hanser Publishers, Munich (1987).

28. Cassu, S. N. & Felisberti, M. I. - Quim. Nova, 28, p.255 (2005). http:// dx.doi.org/10.1590/S0100-40422005000200017

29. Alexander, S.; Entin-Wolhman, O. & Orbach, R. - Phys. Rev. Part: B, 34, p.2726 (1986). http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.34.2726

30. Dashora, P. & Gupta, G. - Polymer., 37, p.231 (1996). http://dx.doi. org/10.1016/0032-3861(96)81092-5

31. Mahonty, A. K.; Wibowo, A.; Misra, M. & Drzal L. T. - Polym. Sci. & Eng., 43, p.1151 (2003).

32. Le Baillif, M. & Oskman, K. - J. Therm. Comp. Mater., 22, p.115 (2009). http://dx.doi.org/10.1177/0892705708091608
5883717e7f8c9d0a0c8b4912 polimeros Articles
Links & Downloads

Polímeros: Ciência e Tecnologia

Share this page
Page Sections