Obtenção de nanocelulose da fibra de coco verde e incorporação em filmes biodegradáveis de amido plastificados com glicerol

Composites strengthened with nanocellulose have been developed with the aim of improving mechanical, barrier, and thermal properties of materials. This improvement is primarily due to the nanometric size and the high crystallinity of the incorporated cellulose. Cassava starch films plasticized with glycerol and incorporated with nanocellulose from coconut fibers were developed in this study. The effect of this incorporation was studied with respect to the water activity, solubility, mechanical properties, thermal analysis, and biodegradability. The study demonstrated that the film properties can be significantly altered through the incorporation of small concentrations of nanocellulose.

Propriedades ópticas de suspensões coloidais e filmes à base de nanocelulose

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Compósitos de nanocelulose / PHBV: manta microfibrilica por eletrofiação

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Hidrólise enzimática de fibra de Caroá (Neoglaziovia variegata) visando à produção de nanocelulose e etanol

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Obtenção e caracterização de nanocelulose a partir de fibras de Chorisia speciosa St. Hil

Natural fibers have been highlighted as a renewable material that can replace materials from oil and its derivatives. In this context, Brazil becomes the perfect setting because of the diversity of fibers found in its territory, such as sugarcane, sisal, rice, cotton, coconut, pineapple, among others. The paineiras (Chorisia speciosa St. Hil) are typically Brazilian trees, which produce paina as fruit. These fruits are still little studied as a source of lignocellulose by research groups. This project aimed obtaining and characterization of cellulose nanofibers from the fibers from the paina fibers. Obtaining nanocellulose is practically made through simplified chemical processes. First, was performed out pre-treatments to removal of waxes, lignin and hemicellulose. The first stage of pre-treatment was carried out by alkaline aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) at 5wt%, where the fibers were under constant agitation for 1h at 70°C. Through alkali treatment it was possible to remove most of the lignin, hemicellulose, waxes and extractives. After the alkaline treatment was done bleaching with an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) to 4wt% and hydrogen peroxide (H2O2) to 24wt% 1:1 during 2h with constant stirring to 50 °C. Through bleaching was possibe to remove residual lignin, and got cellulose with 72% of crystallinity. Nanocellulose of paina fibers was extracted using different conditions of acid hydrolysis with sulfuric acid (H2SO4) to 50wt%. After acid hydrolysis, the suspensions were centrifuged during 30 min and dialyzed in water to remove excess acid until neutral pH (6-7). Then the suspensions were passed by ultrasonification in an ultrasound 20 kHz during 1h in an ice bath. Untreated, alkalinized and bleached fibers as well as cellulose nanoparticles were characterized by the techniques of thermogravimetry ... (Complete abastract click electronic access below)

Obtenção e caracterização de nanocelulose a partir de fibras de Chorisia speciosa St. Hil

Natural fibers have been highlighted as a renewable material that can replace materials from oil and its derivatives. In this context, Brazil becomes the perfect setting because of the diversity of fibers found in its territory, such as sugarcane, sisal, rice, cotton, coconut, pineapple, among others. The paineiras (Chorisia speciosa St. Hil) are typically Brazilian trees, which produce paina as fruit. These fruits are still little studied as a source of lignocellulose by research groups. This project aimed obtaining and characterization of cellulose nanofibers from the fibers from the paina fibers. Obtaining nanocellulose is practically made through simplified chemical processes. First, was performed out pre-treatments to removal of waxes, lignin and hemicellulose. The first stage of pre-treatment was carried out by alkaline aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) at 5wt%, where the fibers were under constant agitation for 1h at 70°C. Through alkali treatment it was possible to remove most of the lignin, hemicellulose, waxes and extractives. After the alkaline treatment was done bleaching with an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) to 4wt% and hydrogen peroxide (H2O2) to 24wt% 1:1 during 2h with constant stirring to 50 °C. Through bleaching was possibe to remove residual lignin, and got cellulose with 72% of crystallinity. Nanocellulose of paina fibers was extracted using different conditions of acid hydrolysis with sulfuric acid (H2SO4) to 50wt%. After acid hydrolysis, the suspensions were centrifuged during 30 min and dialyzed in water to remove excess acid until neutral pH (6-7). Then the suspensions were passed by ultrasonification in an ultrasound 20 kHz during 1h in an ice bath. Untreated, alkalinized and bleached fibers as well as cellulose nanoparticles were characterized by the techniques of thermogravimetry ... (Complete abastract click electronic access below)

Obtenção e caracterização de PLA reforçado com nanocelulose.

A celulose é o polímero natural renovável disponível em maior abundância atualmente. Por possuir estrutura semicristalina, é possível extrair seus domínios cristalinos através de procedimentos que ataquem sua fase amorfa, como a hidrólise ácida, obtendo-se assim partículas cristalinas chamadas nanopartículas de celulose (NCs). Estas nanopartículas têm atraído enorme interesse científico, uma vez que possuem propriedades mecânicas, como módulo de elasticidade e resistência à tração, semelhantes a várias cargas inorgânicas utilizadas na fabricação de compósitos. Além disso, possuem dimensões nanométricas, o que contribui para menor adição de carga à matriz polimérica, já que possuem maior área de superfície, quando comparadas às cargas micrométricas. Nanocompósitos formados pela adição destas cargas em matrizes poliméricas podem apresentar propriedades comerciais atraentes, como barreira a gases, melhores propriedades térmicas e baixa densidade, quando comparados aos compósitos tradicionais. Como se trata de uma carga com dimensões nanométricas, obtida de fontes renováveis, uma das principais áreas de interesse para aplicação deste reforço é em biopolímeros biodegradáveis. O poli(ácido lático) (PLA), é um exemplo de biopolímero com propriedades mecânicas, térmicas e de processamento superiores a de outros biopolímeros comerciais. No presente trabalho foram obtidas nanopartículas de celulose (NCs), por meio de hidrólise ácida, utilizando-se três métodos distintos, com o objetivo de estudar o método mais eficiente para a obtenção de NCs adequadas à aplicação em compósitos de PLA. Os Métodos I e II empregam extração das NCs por meio do H2SO4, diferenciando-se apenas pela neutralização, a qual envolve diálise ou neutralização com NaHCO3, respectivamente. No Método III a extração das NCs foi realizada com H3PO4. As NCs foram caracterizadas por diferentes técnicas, como difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (MFA). Os resultados de caracterização das NCs indicaram que, a partir de todos os métodos utilizados, há formação de nanocristais de celulose (NCCs), entretanto, apenas os NCCs obtidos pelos Métodos II e III apresentaram estabilidade térmica suficiente para serem empregados em compósitos preparados por adição da carga no polímero em estado fundido. A incorporação das NCs em matriz de PLA foi realizada em câmara de mistura, com posterior moldagem por prensagem a quente. Compósitos obtidos por adição de NCs obtidas pelo Método II foram caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica, microscopia óptica, análises reológicas e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A adição de NCs, extraídas pelo Método II, em matriz de PLA afetou o processo de cristalização do polímero, o qual apresentou maior grau de cristalinidade. Além disso, a adição de 3% em massa de NCs no PLA foi suficiente para alterar seu comportamento reológico. Os resultados reológicos indicaram que a morfologia do compósito é, predominantemente, composta por uma dispersão homogênea e fina da carga na fase matriz. Micrografias obtidas por MEV corroboram os resultados reológicos, mostrando, predominantemente a presença de partículas de NC em escala nanométrica. Compósitos de PLA com NCs obtidas pelo Método III apresentaram aglomerados de partículas de NC em escala micro e milimétrica, ao longo da fase matriz, e não foram extensivamente caracterizados.

Obtenção de nanofibras de curauá e aplicação como reforço em compósitos baseados em PVA

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo de nanocompósitos formados por PLA e nanopartículas de celulose.

Devido à preocupação com o meio ambiente e o volume crescente de resíduos plástico em aterros sanitários, os polímeros biodegradáveis estão sendo estudados extensivamente. Um deles é o PLA. Apesar de possuir propriedades comparáveis a polímeros commodities e polímeros de engenharia, ainda é necessário melhorar certas características do PLA, como resistência ao impacto. Para isso, a nanocelulose (NC) pode ser usada sem alterações significativas na biodegradação polimérica. Este estudo teve como objetivo obter a nanocelulose, caracteriza-la e incorpora-la ao poli(ácido láctico) (PLA), assim como, estudar as propriedades térmicas, morfológicas e mecânicas do compósito obtido. A NC foi obtida por hidrólise ácida utilizando ácido fosfórico e posteriormente foi silanizada com três silanos distintos. As nanopartículas foram caracterizadas por Birrefringência, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Termogravimetria (TG), Potencial Zeta, Espectroscopia Vibracional de Absorção no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Difração de Raio X (DRX). Com as imagens obtidas pelo MET foi possível medir o tamanho das partículas de NC. E então obter a razão de aspecto de 82 e o limite de percolação de 1,1% em massa, confirmando a morfologia de nanofibra. De acordo as analises TG\'s, a presença de NC silanizada aumentou o início da degradação térmica. Os compósitos, contendo 3% em massa de NC, foram obtidos por fusão em câmara de mistura e moldados por injeção. Os compósitos foram caracterizados por FTIR, Cromatografia de Permeação em Gel (GPC), TG, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG), Impacto e Tração. As análises dos compósitos mostraram que a NC atuou como agente de nucleação, facilitando a cristalização do PLA, além de a NC ter atuado como reforço na matriz polimérica melhorando as propriedades mecânicas.

NIR spectrocospy can evaluate the crystallinity and the tensile and burst strenghts of nanocellulosic films.

The near infrared (NIR) spectroscopy presents itself as an interesting non-destructive test tool as it enables a fast, simple and reliable way for characterizing large samplings of biological materials in a short period of time. This work aimed to establish multivariate models to estimate the crystallinity indices and tensile and burst strength of cellulosic and nanocellulosic films through NIR spectroscopy. NIR spectra were recorded from the films before tensile and bursting strength, and crystallinity tests. Spectral information were correlated with reference values obtained by laboratory procedures through partial least square regression (PLS-R). The PLS-R model for estimating the crystallinity index presented a coefficient of determination in cross-validation (R2cv) of 0,94 and the ratio of performance to deviation (RPD) was 3,77. The mechanical properties of the films presented a high correlation with the NIR spectra: R2p = 0,85 (RPD = 2,23) for tensile and R2p = 0,93 (RPD = 3,40) for burst strength. The statistics associated to the models presented have shown that the NIR spectroscopy has the potential to estimate the crystallinity index and resistance properties of cellulose and nanocellulose films on in-line monitoring systems.