Orientadores: Maria Isabel Felisberti, Marco-Aurelio De Paoli

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos biocompósitos baseados em acetato de celulose e fibras curtas de Curauá. Os compósitos foram preparados por extrusão em escala laboratorial e piloto, sendo estudada a influência do processamento, teor de fibras, teor e tipo de plastificante e tratamento das...

Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos biocompósitos baseados em acetato de celulose e fibras curtas de Curauá. Os compósitos foram preparados por extrusão em escala laboratorial e piloto, sendo estudada a influência do processamento, teor de fibras, teor e tipo de plastificante e tratamento das fibras, sobre as propriedades mecânicas e térmicas. As fibras foram tratadas com solução alcalina ou submetidas à extração com acetona. O tratamento das fibras com solução alcalina resultou em mudanças na rugosidade e do diâmetro das fibras, além da remoção parcial de hemicelulose e lignina. Já as fibras extraídas com acetona apresentaram principalmente uma diminuição do diâmetro. Biocompósitos reforçados com fibras tratadas apresentaram maior modulo elástico e maior condutividade térmica com relação aos compósitos reforçados com fibras não tratadas, sendo este efeito atribuído a uma melhor adesão interfacial. Dentre os plastificantes utilizados, o ftalato de dioctila (DOP) ou citrato de trietila (TEC), o DOP mostrou-se mais eficiente, causando uma diminuição mais acentuada da temperatura de transição vítrea (Tg) e do módulo elástico, resultando em materiais com maior resistência ao impacto em relação as formulações plastificadas com TEC. Os biocompósitos preparados em escala piloto apresentaram maior ganho do módulo elástico com relação à matriz plastificada e maior resistência ao impacto, que aqueles que foram preparados em escala laboratorial, associado principalmente a fibrilação e a diminuição da razão de aspecto das fibrilas. Devido a este fato, o modelo modificado da regra das misturas (ROM) mostrou-se mais adequado para prever o comportamento do módulo elástico dos biocompósitos preparados em escala piloto. A análise termogravimétrica mostrou que a presença das fibras não modifica o comportamento termo-oxidativo do acetato de celulose plastificado. Por último, biocompósitos de acetato de celulose plastificados com DOP apresentaram maior coeficiente de expansão térmica com relação às formulações com TEC, a temperaturas abaixo e acima da Tg. Acima da Tg, biocompósitos reforçados com fibras tratadas apresentaram maiores coeficientes de expansão térmica, devido a capacidade das fibras tratadas em sorver água

Abstract: In this work, biocomposites based on cellulose acetate and short Curaua fibers were prepared by extrusion in pilot and laboratory scale. The influence of processing method, content of fiber, content and type of plasticizer and treatment of the fibers were studied. The fibers were treated...

Abstract: In this work, biocomposites based on cellulose acetate and short Curaua fibers were prepared by extrusion in pilot and laboratory scale. The influence of processing method, content of fiber, content and type of plasticizer and treatment of the fibers were studied. The fibers were treated with alkali or extracted with acetone. Mercerization may result in partial hemicellulose and lignin extraction and decrease of the roughness and diameter of the fibers. Fiber s extracted with acetone had lower diameter. Biocomposites with treated fibers show higher Young modulus and lower thermal conductivity than composites with pristine fibers, due to better interfacial adhesion. Cellulose acetate was plasticized with dioctyl phthalate (DOP) or triethyl citrate (TEC). DOP is a better plasticizer for cellulose acetate, exhibiting lower glass transition (Tg), lower Young modulus and higher impact strength than formulations with TEC. Biocomposites prepared in pilot scale showed higher Young modulus with respect to the matrix and lower impact strength than composites prepared in laboratory scale, due to fibrilation and decrease in the aspect ratio. From this, the model of the modified rule of mixtures (ROM) was more efficient to predict the results of the Young modulus for composites prepared in pilot scale. In the thermogravimetric analysis, the Curaua fibers do not change the thermo-oxidative behavior of plasticized cellulose acetate. Cellulose acetate biocomposites with DOP showed higher thermal expansion coefficient than formulations with TEC, below and above Tg. Above Tg, biocomposites with treated fibers showed higher thermal expansion coefficients than biocomposites with pristine fibers, due to the ability of treated fibers to absorb water