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Structural changes in microfibrillated cellulose submitted to redispersion methods
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Biomateriais
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extensão
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Celulose microfibrilada (CMF) representa um material de grande interesse para diversas indústrias, como a de compósitos, farmacêuticas, de eletrônicos e muitas outras. Devido a sua estrutura e tamanho, possui propriedades diferenciadas em relação à macrofibras. Porém, a secagem desse material ocasiona em agregação das partículas, o que faz com que a mesma perca suas características únicas. Portanto, o trabalho busca elucidar diferentes abordagens da secagem das CMF e apresentar possíveis métodos de secagem. No primeiro artigo apresentado, a relação entre a quantidade de ciclos de secagens e a temperatura, e sua consequente influência na estrutura das CMF foi estudado. Os resultados mostram que o maior número de secagens e uma maior temperatura causam uma maior agregação nas CMF, crescimento das partículas, perda de estabilidade em água e redução na resistência mecânica. O tratamento seco somente uma vez a temperatura ambiente (20°C) foi o mais promissor, com morfologia e tamanho de partícula próximas a CMF não-seca; o que torna este tratamento o mais indicado, quando se utilizar o método de secagem em estufa. No segundo artigo foi analisada a presença de aditivos para auxiliar a redispersão de CMF secas por liofilização. A não utilização de aditivos obteve o pior resultado, com grande formação de agregados, maior tamanho de partícula e perda considerável em propriedades mecânicas. A presença de cloreto de sódio auxiliou a redispersão, porém ainda apresentou uma considerável diferença em relação às CMF não-secas. O uso do surfactante dodecil sulfeto de sódio garantiu a redispersão ao ponto de ser comparada, em relação à morfologia e estrutura, às CMF não-secas. Uma quantidade vestigial do surfactante fez com que as propriedades mecânicas superassem as CMF não-secas, fazendo com que o tratamento não só realizasse a redispersão como a interação entre CMF e o surfactante ocasionasse em melhora das propriedades.
Abstract
Microfibrillated cellulose (MFC) represents a material of great interest for several industries, such as composites, pharmaceuticals, electronics and many others. Due to its structure and size, it has different properties compared to macrofibers. However, drying causes aggregation of these particles, which makes it lose its unique characteristics. Therefore, the present study seeks to elucidate different approaches to MFC drying and to present possible drying methods. In the first article presented, the relationship between the number of drying cycles and temperature, and their consequent influence on the MFC structure was studied. The results show that the greater number of drying cycles and a higher temperature cause a greater aggregation in the MFC, growth of the particles, loss of stability in water and loss of mechanical properties. Once-dried at room temperature (20°C) was the most promising, with morphology and particle size close to never-dried MFC; which makes this treatment the most suitable when using the oven-drying method. In the second article, the presence of additives to aid redispersion of freeze-dried MFC was analyzed. The sample dried with no additive obtained the worst result, with great formation of aggregates, larger particle size and considerable loss in mechanical properties. The presence of sodium chloride helped the redispersion, but it still showed a considerable difference in relation to never-dried MFC. The use of the surfactant sodium dodecyl sulfate has assured redispersion to the point of being compared, in terms of morphology and structure, to never-dried MFC. Trace amount of the surfactant caused the mechanical properties to surpass the never-dried MFC, causing the treatment not only to carry out the redispersion but also the interaction between MFC and the surfactant to improve the properties.
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SILVA, L. E. Structural changes in microfibrillated cellulose submitted to redispersion methods. 2020. 67 p. Tese (Doutorado em Engenharia de Biomateriais) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.