Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-04-06T16:32:04Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1740038 bytes, checksum: f6b32f1471363b3db5a90aff0f364430 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T16:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1740038 bytes, checksum: f6b32f1471363b3db5a90aff0f364430 (MD5) Previous issue date: 2017-03-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O adesivo de ureia-formaldeído é um dos adesivos sintéticos mais utilizados no mundo para a fabricação de painéis de madeira. Apesar da sua ampla importância econômica e o longo histórico de utilização, o mesmo possui baixa resistência à umidade, emissão de formaldeído e menor resistência mecânica quando comparado a outros adesivos sintéticos. Pesquisas para minimizar estes efeitos estão sendo realizadas, principalmente no que tange a adição de nanopartículas aos adesivos, com o intuito de melhorar suas propriedades e o desempenho na colagem. Em relação à síntese do adesivo ureia- formaldeído é possível trabalhar no controle de variáveis do processo como o pH, tempo e temperatura da reação, razão molar formaldeído:ureia, pureza dos reagentes, dentre outros. Entre os aditivos, a lignina kraft e a celulose nanocristalina se destacam pois são considerados biopolímeros de alta tecnologia para aplicação em diversos materiais, pela alta resistência, rigidez e alta disponibilidade na natureza. Estes materiais são renováveis e biodegradáveis, o que lhes permite competir com produtos fósseis e industrializados. Os objetivos deste trabalho foram sintetizar adesivos de ureia- formaldeído com adição de lignina kraft e celulose nanocristalina. O trabalho está dividido em quatro capítulos, a saber: Capítulo 1 – Adição de lignina kraft ao adesivo ureia-formaldeído para a colagem de madeira sólida e reconstituída. Capítulo 2 – Efeito da razão molar e tempo de reação sobre a síntese do adesivo ureia-formaldeído. Capítulo 3 – Adição de lignina kraft metiolada na síntese de adesivos ureia-formaldeído. Capítulo 4 – Efeito da adição de celulose nanocristalina na síntese de adesivos ureia- formaldeído. A adição de 5% de lignina ao adesivo proporcionou a maior resistência ao cisalhamento e porcentagem de falha na madeira, assim como boas propriedades adesivas. A redução do tempo de gelatinização e do tempo de trabalho dos adesivos com a adição da lignina é satisfatório, possibilitando a redução da adição de catalisador em contrapartida com a adição de um produto renovável. Adições de 10% de lignina kraft ao adesivo proporcionaram os melhores resultados para o conjunto dos ensaios mecânicos de painéis MDP (Capítulo 1). A razão molar formaldeído:ureia e tempo de reação na etapa de condensação afetaram significativamente as propriedades dos adesivos sintetizados. O adesivo sintetizado com razão molar de 1,26:1,0 e 20 minutos de reação na etapa de condensação apresentou as melhores propriedades adesivas e resistência ao cisalhamento comparável ao adesivo comercial (Capítulo 2). Em relação ao aumento da reatividade da lignina kraft, a lignina metiolada tipo 1 (mistura de 29,45 g de lignina com 58,9 g de água e 27 g de formaldeído, com ajuste do pH para 12), proporcionou ao adesivo lignina-ureia-formaldeído propriedades adesivas mais adequadas quando comparadas às sínteses que utilizaram a lignina metiolada tipo 2 (mistura de lignina e formaldeído em proporções de 1:1, com ajuste do pH para 8,5). No entanto, o adesivo com adição de 10% de lignina metiolada tipo 2 na síntese do adesivo lignina-ureia-formaldeído apresentou a maior resistência ao cisalhamento na linha de cola de juntas de lâminas coladas (Capítulo 3). Adições de 2, 4 e 6% de celulose nanocristalina ao adesivo ureia-formaldeído proporcionaram um aumento gradativo da viscosidade, pH, teor de sólidos e tempo de gelatinização, em comparação à síntese adesiva sem adição de celulose nanocristalina. Acima disso houve uma redução nos valores. Adição de 4% de celulose nanocristalina ao adesivo proporcionou a maior resistência ao cisalhamento na linha de cola e a maior porcentagem de falha na madeira, entre os adesivos testados. No entanto, as sínteses adesivas de ureia-formaldeído e celulose nanocristalina-ureia-formaldeído apresentaram resultados físicos e mecânicos para os painéis inferiores aos obtidos para os painéis MDP produzidos com adesivo comercial de ureia-formaldeído (Capítulo 4). / The urea-formaldehyde adhesive is one of the most widely used synthetic adhesives in the world for the manufacture of wood panels. Despite its wide economic importance and long usage history, it has low resistance to moisture, formaldehyde emission and lower mechanical resistance when compared to other synthetic adhesives. Researches to minimize these effects are being carried out, mainly regarding the addition of nanoparticles to the adhesives, in order to improve their properties and the performance in bonding. In relation to the synthesis of the urea-formaldehyde adhesive, it is possible to work in the control of process variables such as pH, reaction time and temperature, molar ratio formaldehyde: urea, reagent purity, among others. Among the additives, kraft lignin and nanocrystalline cellulose stand out because they are considered high technology biopolymers for application in various materials, due to high strength, stiffness and high availability in nature. These materials are renewable and biodegradable, allowing them to compete with fossil and industrialized products. The objectives of this work were to synthesize urea-formaldehyde adhesives with addition of kraft lignin and nanocrystalline cellulose. The work is divided into four chapters, as follows: Chapter 1 - Addition of kraft lignin to the urea-formaldehyde adhesive for the bonding of solid and reconstituted wood. Chapter 2 - Effect of the molar ratio and reaction time on the synthesis of the urea-formaldehyde adhesive. Chapter 3 - Addition of methiolated kraft lignin in the synthesis of urea-formaldehyde adhesives. Chapter 4 - Effect of the addition of nanocrystalline cellulose on the synthesis of urea-formaldehyde adhesives. The addition of 5% lignin to the adhesive provided the highest shear strength and percentage of failure in the wood, as well as good adhesive properties. The reduction of the gelatinization time and the working time of the adhesives with the addition of the lignin is satisfactory, allowing the reduction of the addition of catalyst in return with the addition of a renewable product. Additions of 10% kraft lignin to the adhesive gave the best results for all mechanical assays of MDP panels (Chapter 1). The molar ratio formaldehyde: urea and reaction time in the condensation step significantly affected the properties of the synthesized adhesives. The 1.26: 1.0 and 20 minute molar ratio synthesized adhesive in the condensation step had the best adhesive properties and shear strength comparable to commercial adhesive (Chapter 2). In relation to the increase in the reactivity of kraft lignin, methiolate lignin type 1 (mixture of 29.45 g of lignin with 58.9 g of water and 27 g of formaldehyde, with adjustment of pH to 12) provided the lignin- Urea-formaldehyde more suitable adhesive properties when compared to the syntheses using methiolate lignin type 2 (mixture of lignin and formaldehyde in proportions of 1: 1, with pH adjustment to 8.5). However, the adhesive with the addition of 10% methyolated lignin type 2 in the synthesis of the lignin-urea- formaldehyde adhesive showed the highest shear strength in the glue line of bonded sheet joints (Chapter 3). Additions of 2, 4 and 6% of nanocrystalline cellulose to the urea-formaldehyde adhesive provided a gradual increase in viscosity, pH, solids content and gelatinization time, compared to the adhesive synthesis without addition of nanocrystalline cellulose. Above this there was a reduction in values. Addition of 4% of nanocrystalline cellulose to the adhesive provided the highest shear strength in the glue line and the highest percentage of wood failure among the adhesives tested. However, the adhesive syntheses of urea-formaldehyde and nanocrystalline-urea-formaldehyde cellulose presented physical and mechanical results for panels lower than those obtained for MDP panels produced with commercial urea-formaldehyde adhesive (Chapter 4).

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-06T20:12:23Z No. of bitstreams: 1 TACIANA REGINA DE GOUVEIA - TESE PPG-CEMat 2014..pdf: 4953603 bytes, checksum: ea581c261908041111cd0d411a551545 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-06T20:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TACIANA REGINA DE GOUVEIA - TESE PPG-CEMat 2014..pdf: 4953603 bytes, checksum: ea581c261908041111cd0d411a551545 (MD5) Previous issue date: 2014-08-28 / Capes / Os polímeros derivados do petróleo têm provocado impactos ambientais devido ao descarte inadequado. Uma alternativa para esse problema é a utilização de polímeros biodegradáveis ou a produção de blendas a partir destes polímeros. Neste trabalho, foram preparadas blendas de poli (ácido lático) - PLA, poli (caprolactona) - PCL, com três copolímeros diferentes: EMA, E-GMA e o EMAGMA que são copolímeros de etileno-acrilato de metila, etileno-metacrilato de glicidila e o terpolímero etileno-acrilato de metila-metacrilato de glicidila, respectivamente. As composições utilizadas para as blendas foram as seguintes: PLA/PCL (90/10), PLA/PCL (80/20), PLA/Copolímeros (90/10) e PLA/PCL/Copolímeros (80/10/10). Estas foram preparadas por fusão em uma extrusora de rosca dupla corrotativa e, em seguida, moldadas por injeção sob a forma de corpos de prova de tração, impacto e HDT. Todas as composições foram caracterizadas por: ensaios mecânicos de tração e impacto, temperatura de distorção térmica - HDT, calorimetria exploratória diferencial - DSC, difração de raios X - DRX, análise térmica dinâmica-mecânica - DMTA, espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier - FTIR, microscopia eletrônica de varredura - MEV, reometria de torque, ensaio reológico e reometria capilar. As propriedades mecânicas apresentaram redução nos valores do módulo e da resistência à tração e um aumento no alongamento e na resistência ao impacto para todas as composições quando comparadas com o PLA puro, com destaque para as composições que continham o copolímero EMA-GMA. A HDT não apresentou mudanças significativas para as diferentes composições em comparação com o PLA puro. O comportamento térmico e termomecânico foi avaliado por DSC e por DMTA e foi possível observar a transição térmica das blendas. Por DRX foi possível observar as fases cristalinas das blendas de PLA. A morfologia da superfície de fratura observada por MEV ilustrou que ocorreram mudanças significativas em função da composição. Os resultados de reometria de torque não apresentaram mudanças significativas no comportamento do PLA, enquanto que os resultados obtidos no ensaio reológico ilustraram aumento no módulo de armazenamento em todas as composições. A partir do ensaio de reometria capilar foi visto que houve redução da viscosidade aparente e da tensão de cisalhamento sob altas taxas de cisalhamento para todas as composições. / The polymers derived from petroleum have caused environmental impacts due to improper disposal. An alternative to this problem is the use of biodegradable polymers or blends production from these polymers. In this work, blends of poly (lactic acid) - PLA, poly (-caprolactone) - PCL, were prepared with three different copolymers: EMA, E-GMA and EMA-GMA are copolymers the ethylene-methyl acrylate, ethylene-glycidyl methacrylate and terpolymer ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate respectively. The compositions used in the blends were as follows: PLA/PCL (90/10) PLA/PCL (80/20) PLA/ Copolymer (90/10) and PLA/PCL/Copolymer (80/10/10). These were prepared by melting in an extruder twin screw co-rotating and then injection molded in the form of specimens tensile, impact and HDT. All compositions were characterized by: mechanical tensile and impact , heat distortion temperature - HDT, differential scanning calorimetry - DSC, X-ray diffraction - XRD, dynamic mechanical thermal analysis – DMTA, spectroscopy in the infrared region by transform Fourier - FTIR, scanning electron microscopy - SEM, torque rheometer, rheological testing and capillary rheometer. The mechanical properties showed reduced values of modulus and tensile strength and an increase in elongation and impact resistance for all compositions when compared with pure PLA, especially for compositions containing copolymer EMA-GMA. The HDT showed no significant changes for the different compositions compared with pure PLA. The thermal and thermomechanical behavior was evaluated by DSC and DMTA and it was possible to observe the thermal transition of the blends. XRD was possible to observe the crystalline phases of the blends of PLA. The morphology of the fracture surface was observed by SEM illustrated that significant changes as a function of composition. The torque rheometer results showed no significant change in the behavior of PLA, while the rheological test results illustrate the increase in storage modulus in all compositions. From the test capillary rheometer was seen that there was a reduction in the apparent viscosity and shear stress at high shear rates for all compositions.