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Caracterização do linter reciclado de algodão: alternativa sustentável para à produção de celulose / Characterization of linter recycled cotton: sustainable alternative for the pulp and paper production

Kumabe, Fabricio Junki Blanco [UNESP] 05 September 2016 (has links)
Submitted by FABRÍCIO JUNKI BLANCO KUMABE null (fabricio.kumabe@hotmail.com) on 2016-11-04T13:03:14Z No. of bitstreams: 1 Fabricio Kumabe_com ficha.pdf: 1115598 bytes, checksum: 196f145bae6a5843904962434297ec02 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO null (luizaromanetto@hotmail.com) on 2016-11-10T13:36:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kumare_fjb_me_bot.pdf: 1105585 bytes, checksum: a9695cfcf41b73428ec6772af141364a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T13:36:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kumare_fjb_me_bot.pdf: 1105585 bytes, checksum: a9695cfcf41b73428ec6772af141364a (MD5) Previous issue date: 2016-09-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho teve como objetivo determinar as propriedades físicas, químicas e anatômicas do linter residual de algodão (linter reciclado Blue 40, Blue 30, e Alvejado 30), oriundo da indústria têxtil. Para à caracterização foram coletadas três amostras, onde se analisou teor de umidade, densidade aparente, teor de holocelulose, extrativos totais, lignina, número kappa e solubilidade em NaOH 1 e 5%, em água quente e água fria, teor de cinzas, e determinação das dimensões das fibras e relações entre as dimensões de fibras, todas as análises procederam de acordo com as normas da TAPPI. Na avaliação física da: umidade, as médias dos tratamentos não apresentaram diferença significativa. Para densidade aparente houve diferença estatística entre os tratamentos Blue 30 e Blue 40. Já a avaliação do teor holocelulose os tratamentos foram diferentes, Blue 40 apresentou a maior média. Para avaliação do teor de extrativos foram encontrados valores de 6,40%, 5,02% e 3,05% para os tratamentos Blue 30, 40 e Alvejado 30, no qual o Blue 30 é estatisticamente diferente do Alvejado 30 e o Blue 40 semelhante a ambos, respectivamente. O teor de lignina do Blue 40 apresentou a menor média, seguido do tratamento Blue 30 e Alvejado. A porcentagem de cinzas no Blue 40 foi superior comparado aos outros tratamentos. Na avaliação da solubilidade em NaOH 1%, os tratamentos Blue 30 e Alvejado 30 apresentaram médias iguais, já o tratamento Blue 40 apresentou resultado inferior. A solubilidade em NaOH 5% os tratamentos Blue 30 e Blue 40 apresentaram médias iguais, diferentes do Alvejado 30. Os valores de solubilidade em água fria foram iguais para o Blue 40 e Alvejado 30 e superiores ao Blue 30. Os valores de solubilidade em água quente foram iguais para Blue 30 e Alvejado 30 e superiores ao Blue 40 (1,84%). Sendo assim conclui-se que a Blue 40 apresentou melhores características química, física e anatômica para produção de celulose. / This study aimed to determine the physical, chemical and anatomical residual cotton linters (linters Recycled Blue 40, Blue 30, and Targeted 30) from the textile industry. For the characterization Three samples were collected, which were analyzed moisture content, bulk density, holocellulose content, extractives, lignin, kappa number and solubility in NaOH 1 and 5% in hot water and cold water, ash content, and determination of fiber dimensions and relationships between the fiber dimensions, all analyzes conducted according to the standards of TAPPI. In the physical evaluation of: humidity, the treatment means no significant difference. For apparent density was no statistical difference between treatments Blue 30 and Blue 40. Since the assessment of the content holocelulose treatments were different, Blue 40 had the highest average. To evaluate the extractives content were found values of 6.40%, 5.02% and 3.05% for treatments Blue 30, 40 and Targeted 30, wherein Blue 30 is statistically different from Targeted 30, and Blue 40 similarly to both, respectively. The lignin content of the Blue 40 had the lowest average, followed by the treatment Blue 30 and Targeted. The percentage of ash in Blue 40 was higher compared to other treatments. In assessing the solubility of NaOH 1%, treatments Blue 30 and 30 Targeted had equal means, since the treatment Blue 40 showed lower results. The solubility in NaOH 5% and the Blue 30 Blue 40 treatments showed equal means, different Targeted 30. The solubility values were equal in cold water for Targeted Blue 40 and 30 and the upper Blue 30. The water-solubility figures hot were equal to 30 and Blue Targeted 30 and above the Blue 40 (1.84%). Therefore, it is concluded that Blue 40 showed better chemical characteristics, physical and anatomical for pulp production.
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Efeito da adi??o do poli(etileno acrilato de metila) (ema) e da fibra de linter de algod?o nas propriedades do poli(tereftalato de etileno) reciclado (petrec)

Pereira, Laurenice Martins 28 December 2014 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LaureniceMP_DISSERT.pdf: 7523564 bytes, checksum: 3bb1b06da6a21522b0974a84935760a3 (MD5) Previous issue date: 2014-12-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The development of new materials to fill the demand of technological advances is a challenge for many researchers around the world. Strategies such as making blends and composites are promising alternatives to produce materials with different properties from those found in conventional polymers. The objective of this study is to evaluate the effect of adding the copolymer poly(ethylene methyl acrylate) (EMA) and cotton linter fibers (LB) on the properties of recycled poly(ethylene terephthalate) (PETrec) by the development of PETrec/EMA blend and PETrec/EMA/LB blend composite. In order to improve the properties of these materials were added as compatibilizers: Ethylene - methyl acrylate - glycidyl methacrylate terpolymer (EMA-GMA) and maleic anhydride grafted polyethylene (PE-g-MA). The samples were produced using a single screw extruder and then injection molded. The obtained materials were characterized by thermogravimetry (TG), melt flow index (MFI) mensurements, torque rheometry, pycnometry to determinate the density, tensile testing and scanning electron microscopy (SEM). The rheological results showed that the addition of the EMA copolymer increased the viscosity of the blend and LB reduces the viscosity of the blend composite. SEM analysis of the binary blend showed poor interfacial adhesion between the PETrec matrix and the EMA dispersed phase, as well as the blend composite of PETrec/EMA/LB also observed low adhesion with the LB fiber. The tensile tests showed that the increase of EMA percentage decreased the tensile strength and the Young s modulus, also lower EMA percentage samples had increased the elongation at break. The blend composite showed an increase in the tensile strength and in the Young`s modulus, and a decrease in the elongation at break. The blend formulations with lower EMA percentages showed better mechanical properties that agree with the particle size analysis which showed that these formulations presented a smaller diameter of the dispersed phase. The blend composite mechanical tests showed that this material is stronger and stiffer than the blend PETrec/EMA, whose properties have been reduced due to the presence of EMA rubbery phase. The use of EMA-GMA was effective in reducing the particle size of the EMA dispersed phase in the PETrec/EMA blend and PE-g-MA showed evidences of reaction with LB and physical mixture with the EMA / O desenvolvimento de novos materiais para atender as necessidades dos avan?os tecnol?gicos ? um desafio enfrentado por pesquisadores de todo o mundo. No que diz respeito aos materiais polim?ricos, estrat?gias como a confec??o de blendas e comp?sitos s?o alternativas promissoras para atender a demanda por materiais com propriedades diferentes das encontradas nos pol?meros convencionais. O objetivo deste trabalho ? avaliar o efeito da adi??o do copol?mero poli(etileno-acrilato de metila) (EMA) e da fibra de linter de algod?o (LB) nas propriedades do poli(tereftalato de etileno) reciclado (PETrec). Para isto, foram desenvolvidos a blenda PETrec/EMA e o comp?sito da blenda PETrec/EMA/LB. Com o intuito de melhorar as propriedades destes materiais foram adicionados agentes compatibilizantes: terpol?mero etileno-acrilato de metila-metacrilato de glicidila (EMA-GMA) e o polietileno enxertado com anidrido mal?ico (PE-g-MA). As misturas foram produzidas por meio de uma extrusora monorosca e, em seguida, moldados por inje??o. As caracteriza??es realizadas foram termogravimetria (TG), medida de ?ndice de fluidez (MFI), reometria de torque, determina??o da densidade por picnometria, ensaio de tra??o uniaxial e microscopia eletr?nica de varredura (MEV). Os resultados reol?gicos mostraram que a adi??o do copol?mero EMA aumentou a viscosidade da mistura e o LB reduziu a viscosidade da blenda PETrec/EMA. A an?lise por MEV da blenda bin?ria mostrou baixa ades?o interfacial entre a matriz de PETrec e a fase dispersa de EMA, assim como no comp?sito da blenda PETrec/EMA/LB, tamb?m observou-se uma baixa ades?o com a fibra de LB. Os ensaios de tra??o mostraram que o aumento da porcentagem de EMA diminuiu a resist?ncia m?xima e o m?dulo de elasticidade, e, para as formula??es com menor porcentagem de EMA verificou-se um aumento do alongamento na ruptura. O comp?sito da blenda apresentou um aumento na resist?ncia m?xima e no m?dulo de elasticidade, e uma redu??o no alongamento de ruptura. As formula??es da blenda com menores porcentagens de EMA apresentaram propriedades mec?nicas melhores, que corrobora com as an?lises de tamanho de part?cula que mostraram que estas formula??es apresentaram menor di?metro m?dio de fase dispersa. Os resultados de ensaios mec?nicos do comp?sito da blenda mostraram que essa mistura resultou em um material com maior resist?ncia mec?nica e rigidez do que a blenda PETrec/EMA, cujas propriedades foram reduzidas em fun??o da fase borrachosa EMA. O uso do EMA-GMA foi eficiente na redu??o do tamanho de part?culas da fase dispersa do EMA na blenda PETrec/EMA e o PE-g-MA apresentou ind?cio de rea??o com o LB e mistura f?sica com o EMA
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Obtenção de sistemas de PCL com subproduto da cultura algodoeira.

BEZERRA, Elieber Barros. 02 February 2018 (has links)
Submitted by Gustavo Nascimento (gustavo.diniz@ufcg.edu.br) on 2018-02-02T14:58:07Z No. of bitstreams: 1 ELIEBER BARROS BEZERRA - DISSERTAÇÃO PPGCEMAT 2014.pdf: 7994493 bytes, checksum: 4a404e61a81ba68d735ac09a14b80f8a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-02T14:58:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ELIEBER BARROS BEZERRA - DISSERTAÇÃO PPGCEMAT 2014.pdf: 7994493 bytes, checksum: 4a404e61a81ba68d735ac09a14b80f8a (MD5) Previous issue date: 2014-08-19 / Estudos têm sido realizados com o intuito de criar processos que utilizem matérias-primas renováveis, gerando assim produtos não agressivos ao meio ambiente, sem perder em qualidade ou desempenho. Este trabalho teve como objetivo a obtenção de sistemas de poli(ε-caprolactona) (PCL) com subproduto da cultura algodoeira, a fim de avaliar a influência dos componentes línter e nanolínter de algodão nas propriedades finais dos compósitos poliméricos. Os sistemas de PCL com 1, 3 e 5% de cargas foram obtidos em extrusora e, processados em injetora, caracterizados quanto à composição lignocelulósica, tamanho de partícula e potencial zeta, difração de raios-X (DRX), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), propriedades mecânicas e temperatura de deflexão térmica (HDT). Por meio da caracterização lignocelulósica foi observado um alto teor de celulose para a fibra vegetal e, por medida do tamanho de partícula e potencial zeta, foram observadas partículas com diâmetro médio na faixa nanométrica. Por DRX, foi vista a presença dos picos característicos da PCL pura, do línter e da nanocelulose. Para os sistemas PCL/Línter e PCL/Nano não foram visualizadas alterações nos picos característicos da matriz. Por TG, foi verificada que a presença da carga não influenciou no comportamento térmico dos sistemas. Por DSC, não foram observadas alterações na cristalinidade dos sistemas com a presença do línter e do nanolínter. Por meio das fotomicrografias de MEV, foi observada a má adesão da matriz polimérica ao línter e ao nanolínter. Por meio dos ensaios de tração e flexão, foi observado que os sistemas com línter apresentaram um pequeno aumento no módulo e na resistência. Para os sistemas contendo nanolínter, os valores de módulo e de resistência foram similares aos da matriz. Por meio do ensaio de resistência ao impacto, foi observado que as cargas utilizadas diminuíram a resistência dos compósitos. Um aumento na temperatura de deflexão térmica (HDT) dos sistemas foi visto com a presença das cargas. / Estudos têm sido realizados com o intuito de criar processos que utilizem matérias-primas renováveis, gerando assim produtos não agressivos ao meio ambiente, sem perder em qualidade ou desempenho. Este trabalho teve como objetivo a obtenção de sistemas de poli(ε-caprolactona) (PCL) com subproduto da cultura algodoeira, a fim de avaliar a influência dos componentes línter e nanolínter de algodão nas propriedades finais dos compósitos poliméricos. Os sistemas de PCL com 1, 3 e 5% de cargas foram obtidos em extrusora e, processados em injetora, caracterizados quanto à composição lignocelulósica, tamanho de partícula e potencial zeta, difração de raios-X (DRX), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), propriedades mecânicas e temperatura de deflexão térmica (HDT). Por meio da caracterização lignocelulósica foi observado um alto teor de celulose para a fibra vegetal e, por medida do tamanho de partícula e potencial zeta, foram observadas partículas com diâmetro médio na faixa nanométrica. Por DRX, foi vista a presença dos picos característicos da PCL pura, do línter e da nanocelulose. Para os sistemas PCL/Línter e PCL/Nano não foram visualizadas alterações nos picos característicos da matriz. Por TG, foi verificada que a presença da carga não influenciou no comportamento térmico dos sistemas. Por DSC, não foram observadas alterações na cristalinidade dos sistemas com a presença do línter e do nanolínter. Por meio das fotomicrografias de MEV, foi observada a má adesão da matriz polimérica ao línter e ao nanolínter. Por meio dos ensaios de tração e flexão, foi observado que os sistemas com línter apresentaram um pequeno aumento no módulo e na resistência. Para os sistemas contendo nanolínter, os valores de módulo e de resistência foram similares aos da matriz. Por meio do ensaio de resistência ao impacto, foi observado que as cargas utilizadas diminuíram a resistência dos compósitos. Um aumento na temperatura de deflexão térmica (HDT) dos sistemas foi visto com a presença das cargas.
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A Linter for Static Analysis of MiniZinc Models

Rimskog, Erik January 2021 (has links)
MiniZinc is a modelling language for constraint satisfaction and optimisation problems. It can be used to solve difficult problems by declaratively modelling them and giving them to a generic solver. A linter, a tool for static analysis, is implemented for MiniZinc to provide analysis for improving models. Suggesting rewrites that will speed up solving, removing unnecessary constructs, and pointing out potential problems are examples of the analysis this tool provides. A method for finding points of interest in abstract syntax trees (parsed models) is designed and implemented. The linter is tested and evaluated against models in the MiniZinc Benchmarks, a collection of models used to benchmark solvers. The result from running the linter on one of the models from the benchmarks is more closely inspected and evaluated. The suggestions were correct and made the model simpler, but, unfortunately, there was no noticeable impact on the solving speed.
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DECOMPOSITION BEHAVIORS OF VARIOUS CRYSTALLINE CELLULOSES BY HYDROTHERMAL TREATMENT / 水熱処理による種々結晶セルロースの分解挙動

Rosnah Abdullah 24 September 2014 (has links)
京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(エネルギー科学) / 甲第18606号 / エネ博第302号 / 新制||エネ||62(附属図書館) / 31506 / 京都大学大学院エネルギー科学研究科エネルギー社会・環境科学専攻 / (主査)教授 坂 志朗, 教授 杉山 淳司, 准教授 河本 晴雄 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Energy Science / Kyoto University / DFAM
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Matériaux biodégradables à base d'amidon expansé renforcé de fibres naturelles - Application à l'emballage alimentaire

Stanojlovic Davidovic, Andréa 14 December 2006 (has links) (PDF)
Dans un contexte où le développement durable apparaît comme une priorité majeure, la mise au point de matériaux biodégradables, représente un enjeu majeur qui offre une alternative aux polymères synthétiques. L'objectif de cette thèse est donc de développer un système multicouche biodégradable susceptible de se substituer au polystyrène expansé dans le domaine de la barquette alimentaire. Ce multicouche est constitué de deux films de polycaprolactone en tant que couches externes et d'une âme en amidon de pomme de terre. Cet amidon a été expansé et renforcé par des fibres naturelles (chanvre, cellulose, paille de blé, linter de coton). L'influence d'agents de nucléation dans les formulations a été analysée. Après optimisation des conditions de mise en oeuvre par extrusion et laminage-couchage, la tenue mécanique du produit, ainsi que sa résistance à l'eau, sa microstructure (taille des cellules, épaisseur des parois) et sa biodégradabilité ont été déterminées et optimisées
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Biocompósitos a partir de celulose de linter: filmes de acetatos de celulose/celulose e quitosana/celulose / Biocomposites from linters cellulose: cellulose acetate/cellulose and chitosan/cellulose films

Morgado, Daniella Lury 11 December 2009 (has links)
O presente trabalho visou o estudo da modificação química da celulose de linter (obtida de fonte de rápido crescimento e considerada a celulose de maior pureza isolada de fontes vegetais) através da sua derivatização em meio homogêneo, buscando-se a obtenção de materiais com características bem definidas e via um método que apresente boa reprodutibilidade. Dentre os derivados de celulose, os acetatos têm importância industrial significativa. No presente trabalho, acetatos de celulose obtidos no sistema de solvente cloreto de lítio/dimetilacetamida (LiCl/DMAc), com diferentes graus de substituição (GS) foram caracterizados através de 1H NMR, espectroscopia na região do infravermelho, viscosimetria e análises térmicas (DSC e TG). Através de métodos quantitativos aplicados às curvas termogravimétricas pode-se obter parâmetros cinéticos relacionados à decomposição térmica como a energia de ativação (Ea). Os resultados para os acetatos mostraram que conforme o GS aumenta, aumenta o grau de substituição de C2 e C3, e observa-se também aumenta Ea. Acetatos de celulose com diferentes GS foram utilizados para a obtenção de filmes a partir do mesmo sistema de solvente. Visando à obtenção de biocompósitos, filmes de acetatos de celulose com diferentes porcentagens de celulose foram preparados. Nestes filmes, os acetatos são considerados como matriz e a celulose como reforço, se tendo como pressuposto que as cadeias de celulose formarão agregados em solução, os quais serão mantidos nos filmes, atuando então como reforço. Este pressuposto é baseado em resultados de trabalhos anteriores, assim como estudos reológicos feitos no presente trabalho, que mostram que as cadeias de celulose se agregam, mesmo a baixas concentrações. Estes materiais foram caracterizados via difração de raios X, análises térmicas (DSC, TG e DMTA), cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), solvatocromismo, dentre outras. A eliminação dos solventes após a obtenção dos filmes é um fator importante a ser considerado, e os resultados mostraram que o processo escolhido não leva a presença residual dos solventes utilizados. As imagens de MEV indicaram que fibras de celulose nos filmes de biocompósitos no geral não são visíveis em escala microscópica. Este resultado é promissor, pois sugere que as fibras de celulose podem estar presentes em escala nanométrica, já que para alguns filmes a ação como reforço foi observada, através da melhora em algumas propriedades. Ainda, a rugosidade dos filmes de biocompósitos foi alterada com a presença de celulose conforme mostram os resultados de AFM. Os resultados de DMTA indicaram que uma baixa porcentagem de celulose (5% de celulose) no filme de acetato de celulose com GS 0,8, foi suficiente para a ação como reforço ser observada, sugerindo que cadeias de celulose interagiram preferencialmente entre si, gerando estruturas supramoleculares de cadeias agregadas quando ainda no meio solvente (LiCl/DMAc), as quais permaneceram na preparação dos filmes. No entanto, para o filme obtido a partir de um GS maior (GS 1,5), o efeito de reforço da celulose nos filmes de biocompósitos ocorre apenas para a maior proporção de celulose (15% de celulose). Os resultados de ensaio à tração mostraram que dependendo da aplicação, ou seja, a necessidade de filmes mais resistentes à tração e maior rigidez, estes podem ser empregados. Adicionalmente, filmes de celulose e quitosana foram preparados no sistema de solvente NaOHaq./tiouréia. Nestes filmes, considera-se a quitosana como matriz e a celulose como agente de reforço. Acredita-se que as cadeias de celulose prefiram interagir entre si, gerando \"domínios\" de cadeias de celulose. Por este motivo, o termo biocompósito foi empregado também para estes filmes. Estes materiais foram caracterizados via difração de raios X, análises térmicas (DSC, TG e DMTA), biodegradação, sorção de umidade, microscopia de força atômica (AFM), dentre outras. Os resultados de difração de raios X mostram que o sistema de solvente não altera significativamente a cristalinidade dos filmes, comparativamente aos materiais de partida. As análises térmicas empregadas (TG e DSC) mostraram que a estabilidade térmica é alterada devido a presença dos dois polissacarídeos nos filmes de biocompósitos. O estudo de biodegradação dos filmes de biocompósitos em solo simulado mostrou que a velocidade de biodegradação está relacionada à proporção das regiões não cristalinas, que são mais acessíveis à água e aos microrganismos, isto é, quanto maior o valor de índice de cristalinidade, menor será a velocidade de biodegradação. Importante ressaltar que o comportamento destes filmes em relação à biodegradação está também relacionado com a morfologia apresentada pelos filmes. A análise de AFM mostrou que o aumento da proporção de quitosana nos filmes de biocompósitos leva a maiores valores de rugosidade. Os resultados obtidos para os filmes de quitosana, celulose e biocompósitos (quitosana/celulose), assim como para os filmes de acetato de celulose, celulose e biocompósitos (acetato de celulose/celulose) se mostraram promissores. / This work was aimed at studying the chemical modification of linters cellulose extracted from a source of rapid growth and considered the most pure cellulose from vegetable sources. Derivatization was carried out in a homogeneous medium to obtain materials with well-defined properties via a reproducible method. Here cellulose acetate was obtained with various degrees of substitution (DS) using the lithium chloride/dimethylacetamide system (LiCl/DMAc), being characterized with 1H NMR, infrared spectroscopy, viscometry measurements and thermal analysis (DSC and TG). The thermogravimetric curves were analyzed quantitatively, which allowed the determination of kinetics parameters for the thermal decomposition, including the activation energy (Ea). Ea and the substitution at C2 and C3 increased with increasing DS. Cellulose acetates with distinct DS were obtained in the form of films using the solvents mentioned above. Furthermore, biocomposite films were prepared with different contents of cellulose, in which the acetates were considered as matrices and the cellulose was the loading material. It is assumed that the cellulose chains form aggregates in solution, which will be preserved in the films, thus acting as reinforcement. This hypothesis was based on previous work and confirmed here with rheological data. We show that the cellulose chains are aggregated even at low concentrations. These films were characterized using X-ray diffraction, thermal analysis (DSC, TG and DMTA), size exclusion chromatography (SEC), atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy. No residual solvent was present after film preparation. The SEM images indicated that the cellulose fibers in the biocomposite films are not visible at the microscopy scale, thus suggesting the presence of cellulose nanofibers. This is promising due to the possible enhancement in the mechanical properties, which was actually observed with a threshold percentage of only 5% of cellulose with DS 0.8. The cellulose chains apparently interacted among each other, generating supramolecular structures with aggregated chains in the LiCl/DMAc solvent. The film roughness investigated with AFM was altered by the presence of cellulose in the composite film. For the film obtained with cellulose acetate with GS 1.5, the effects from cellulose as reinforcement were only observed with higher content of cellulose (15%). According to the stress-strain tests, the films may be employed in applications requiring rigid, mechanically resistant materials. Cellulose/chitosan films were also prepared using NaOHaq./thiourea as solvent, in which chitosan served as the matrix. As in the biocomposite with cellulose acetate, the cellulose chains formed domains. The films were characterized using X-ray diffraction, thermal analysis (DSC, TG and DMTA), biodegradation tests, humidity sorption isotherms and AFM. The solvent did not affect the crystallinity of the sample, according to the XRD data. Through thermal analysis, it was inferred that the thermal stability was affected by the presence of chitosan in the biocomposite films. The study of biocomposite film degradation in a simulated soil showed that the rate of biodegradation is associated with the crystalline regions of the sample, which are more accessible to the water and the microorganisms. In other words, the higher the crystallinity the lower the biodegradation rate is. It is worth mentioning that the biodegradability also depends on the film morphology. The analysis of AFM images indicated that the film roughness increased with the content of chitosan. The results obtained with the films made with chitosan, cellulose and biocomposites (chitosan/cellulose), as well as for the films from cellulose acetate and cellulose acetate/cellulose, are promising.
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Biocompósitos a partir de celulose de linter: filmes de acetatos de celulose/celulose e quitosana/celulose / Biocomposites from linters cellulose: cellulose acetate/cellulose and chitosan/cellulose films

Daniella Lury Morgado 11 December 2009 (has links)
O presente trabalho visou o estudo da modificação química da celulose de linter (obtida de fonte de rápido crescimento e considerada a celulose de maior pureza isolada de fontes vegetais) através da sua derivatização em meio homogêneo, buscando-se a obtenção de materiais com características bem definidas e via um método que apresente boa reprodutibilidade. Dentre os derivados de celulose, os acetatos têm importância industrial significativa. No presente trabalho, acetatos de celulose obtidos no sistema de solvente cloreto de lítio/dimetilacetamida (LiCl/DMAc), com diferentes graus de substituição (GS) foram caracterizados através de 1H NMR, espectroscopia na região do infravermelho, viscosimetria e análises térmicas (DSC e TG). Através de métodos quantitativos aplicados às curvas termogravimétricas pode-se obter parâmetros cinéticos relacionados à decomposição térmica como a energia de ativação (Ea). Os resultados para os acetatos mostraram que conforme o GS aumenta, aumenta o grau de substituição de C2 e C3, e observa-se também aumenta Ea. Acetatos de celulose com diferentes GS foram utilizados para a obtenção de filmes a partir do mesmo sistema de solvente. Visando à obtenção de biocompósitos, filmes de acetatos de celulose com diferentes porcentagens de celulose foram preparados. Nestes filmes, os acetatos são considerados como matriz e a celulose como reforço, se tendo como pressuposto que as cadeias de celulose formarão agregados em solução, os quais serão mantidos nos filmes, atuando então como reforço. Este pressuposto é baseado em resultados de trabalhos anteriores, assim como estudos reológicos feitos no presente trabalho, que mostram que as cadeias de celulose se agregam, mesmo a baixas concentrações. Estes materiais foram caracterizados via difração de raios X, análises térmicas (DSC, TG e DMTA), cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), solvatocromismo, dentre outras. A eliminação dos solventes após a obtenção dos filmes é um fator importante a ser considerado, e os resultados mostraram que o processo escolhido não leva a presença residual dos solventes utilizados. As imagens de MEV indicaram que fibras de celulose nos filmes de biocompósitos no geral não são visíveis em escala microscópica. Este resultado é promissor, pois sugere que as fibras de celulose podem estar presentes em escala nanométrica, já que para alguns filmes a ação como reforço foi observada, através da melhora em algumas propriedades. Ainda, a rugosidade dos filmes de biocompósitos foi alterada com a presença de celulose conforme mostram os resultados de AFM. Os resultados de DMTA indicaram que uma baixa porcentagem de celulose (5% de celulose) no filme de acetato de celulose com GS 0,8, foi suficiente para a ação como reforço ser observada, sugerindo que cadeias de celulose interagiram preferencialmente entre si, gerando estruturas supramoleculares de cadeias agregadas quando ainda no meio solvente (LiCl/DMAc), as quais permaneceram na preparação dos filmes. No entanto, para o filme obtido a partir de um GS maior (GS 1,5), o efeito de reforço da celulose nos filmes de biocompósitos ocorre apenas para a maior proporção de celulose (15% de celulose). Os resultados de ensaio à tração mostraram que dependendo da aplicação, ou seja, a necessidade de filmes mais resistentes à tração e maior rigidez, estes podem ser empregados. Adicionalmente, filmes de celulose e quitosana foram preparados no sistema de solvente NaOHaq./tiouréia. Nestes filmes, considera-se a quitosana como matriz e a celulose como agente de reforço. Acredita-se que as cadeias de celulose prefiram interagir entre si, gerando \"domínios\" de cadeias de celulose. Por este motivo, o termo biocompósito foi empregado também para estes filmes. Estes materiais foram caracterizados via difração de raios X, análises térmicas (DSC, TG e DMTA), biodegradação, sorção de umidade, microscopia de força atômica (AFM), dentre outras. Os resultados de difração de raios X mostram que o sistema de solvente não altera significativamente a cristalinidade dos filmes, comparativamente aos materiais de partida. As análises térmicas empregadas (TG e DSC) mostraram que a estabilidade térmica é alterada devido a presença dos dois polissacarídeos nos filmes de biocompósitos. O estudo de biodegradação dos filmes de biocompósitos em solo simulado mostrou que a velocidade de biodegradação está relacionada à proporção das regiões não cristalinas, que são mais acessíveis à água e aos microrganismos, isto é, quanto maior o valor de índice de cristalinidade, menor será a velocidade de biodegradação. Importante ressaltar que o comportamento destes filmes em relação à biodegradação está também relacionado com a morfologia apresentada pelos filmes. A análise de AFM mostrou que o aumento da proporção de quitosana nos filmes de biocompósitos leva a maiores valores de rugosidade. Os resultados obtidos para os filmes de quitosana, celulose e biocompósitos (quitosana/celulose), assim como para os filmes de acetato de celulose, celulose e biocompósitos (acetato de celulose/celulose) se mostraram promissores. / This work was aimed at studying the chemical modification of linters cellulose extracted from a source of rapid growth and considered the most pure cellulose from vegetable sources. Derivatization was carried out in a homogeneous medium to obtain materials with well-defined properties via a reproducible method. Here cellulose acetate was obtained with various degrees of substitution (DS) using the lithium chloride/dimethylacetamide system (LiCl/DMAc), being characterized with 1H NMR, infrared spectroscopy, viscometry measurements and thermal analysis (DSC and TG). The thermogravimetric curves were analyzed quantitatively, which allowed the determination of kinetics parameters for the thermal decomposition, including the activation energy (Ea). Ea and the substitution at C2 and C3 increased with increasing DS. Cellulose acetates with distinct DS were obtained in the form of films using the solvents mentioned above. Furthermore, biocomposite films were prepared with different contents of cellulose, in which the acetates were considered as matrices and the cellulose was the loading material. It is assumed that the cellulose chains form aggregates in solution, which will be preserved in the films, thus acting as reinforcement. This hypothesis was based on previous work and confirmed here with rheological data. We show that the cellulose chains are aggregated even at low concentrations. These films were characterized using X-ray diffraction, thermal analysis (DSC, TG and DMTA), size exclusion chromatography (SEC), atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy. No residual solvent was present after film preparation. The SEM images indicated that the cellulose fibers in the biocomposite films are not visible at the microscopy scale, thus suggesting the presence of cellulose nanofibers. This is promising due to the possible enhancement in the mechanical properties, which was actually observed with a threshold percentage of only 5% of cellulose with DS 0.8. The cellulose chains apparently interacted among each other, generating supramolecular structures with aggregated chains in the LiCl/DMAc solvent. The film roughness investigated with AFM was altered by the presence of cellulose in the composite film. For the film obtained with cellulose acetate with GS 1.5, the effects from cellulose as reinforcement were only observed with higher content of cellulose (15%). According to the stress-strain tests, the films may be employed in applications requiring rigid, mechanically resistant materials. Cellulose/chitosan films were also prepared using NaOHaq./thiourea as solvent, in which chitosan served as the matrix. As in the biocomposite with cellulose acetate, the cellulose chains formed domains. The films were characterized using X-ray diffraction, thermal analysis (DSC, TG and DMTA), biodegradation tests, humidity sorption isotherms and AFM. The solvent did not affect the crystallinity of the sample, according to the XRD data. Through thermal analysis, it was inferred that the thermal stability was affected by the presence of chitosan in the biocomposite films. The study of biocomposite film degradation in a simulated soil showed that the rate of biodegradation is associated with the crystalline regions of the sample, which are more accessible to the water and the microorganisms. In other words, the higher the crystallinity the lower the biodegradation rate is. It is worth mentioning that the biodegradability also depends on the film morphology. The analysis of AFM images indicated that the film roughness increased with the content of chitosan. The results obtained with the films made with chitosan, cellulose and biocomposites (chitosan/cellulose), as well as for the films from cellulose acetate and cellulose acetate/cellulose, are promising.

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