Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A principal dificuldade na produção de nanocompósitos poliméricos reforçados com nanocelulose é obter uma boa dispersão. A natureza hidrofílica da carga estabelece uma incompatibilidade com os polímeros predominantemente hidrofóbicos. Na literatura, a principal abordagem adotada é a...

Resumo: A principal dificuldade na produção de nanocompósitos poliméricos reforçados com nanocelulose é obter uma boa dispersão. A natureza hidrofílica da carga estabelece uma incompatibilidade com os polímeros predominantemente hidrofóbicos. Na literatura, a principal abordagem adotada é a modificação da superfície da celulose para aumentar a sua dispersão. Contudo, a produção em escala industrial deste nanocompósito é inviabilizada devido ao fato deste procedimento ser dispendioso em termos de tempo e custo. Por este motivo, neste trabalho, a técnica de polimerização em emulsão in situ é usada para a produção de nanocompósitos reforçados com nanocelulose sem tratamento superficial. Utilizando o monômero acetato de vinila, a polimerização em emulsão foi realizada já na presença da carga. Como carga, foram utilizadas duas formas diferentes de nanocelulose: uma suspensão aquosa de celulose microfibrilada (MFC) extraída do eucalipto ou uma suspensão de nanocristais de celulose (CNC) extraídas de polpa de madeira. Partindo de uma formulação de referência, avaliamos os efeitos de outros parâmetros no processo. Observamos que a concentração de surfactante tem impacto na estabilidade da dispersão. A quantidade de água não influencia no processo até certo ponto. O tipo de nanocelulose pode influenciar tanto o processo quanto o produto e a sua concentração impacta principalmente na viscosidade do sistema. Dentre as condições avaliadas, uma formulação foi escolhida para uma caracterização mais detalhada das propriedades e comparada ao polímero sem carga e ao nanocompósito produzido por uma simples mistura. Comparado ao polímero sem carga, observamos um grande aumento de resistência mecânica do produto sintetizado na presença de CNC, mas também uma redução para o produto contendo MFC. Para a propriedade térmica, um aumento da estabilidade térmica ocorreu com a adição de carga. No entanto, esse aumento foi mais expressivo para o nanocompósito de mistura. Por fim, para a propriedade de barreira, não houve variação significativa entre o polímero e os nanocompósitos

Abstract: The main hindrance in producing polymeric nanocomposite reinforced with nanocellulose is to achieve good dispersion. The hydrophilic nature of the filler imposes an incompatibility with the mostly hydrophobic polymers. In the literature, most research focuses on modifying the nanocellulose...

Abstract: The main hindrance in producing polymeric nanocomposite reinforced with nanocellulose is to achieve good dispersion. The hydrophilic nature of the filler imposes an incompatibility with the mostly hydrophobic polymers. In the literature, most research focuses on modifying the nanocellulose surface to enhance dispersion. However, industrial production of this type of nanocomposite is unfeasible due to its high cost and time consumption. For this reason, in this work, an in situ emulsion polymerization approach is used to obtain a nanocomposite reinforced with nanocellulose without any surface treatment. By using vinyl acetate as the monomer, the emulsion polymerization was carried out in the presence of the filler. For the filler, we used two different variants of nanocellulose: an aqueous suspension of microfibrillated cellulose (MFC) extracted from eucalyptus or an aqueous suspension of cellulose nanocrystals (CNC) extracted from wood pulp. From a reference formulation, we evaluated the effects of other parameters on the process. We observed that the surfactant concentration impacts in the dispersion stability. The water amount does not influence the process up to a certain point. The nanocellulose variant can influence both the process and the product characteristics, and its concentration affects mainly the system¿s viscosity. Within the evaluated conditions, one formulation was chosen to have its properties further characterized and compared to the pristine polymer and a nanocomposite produced by a simple mixture. Compared with the pristine polymer, we observed a large increase in mechanical resistance when the synthesis was carried out in the presence of CNC, but also a decrease with MFC as the filler. For the thermal properties, an increase in thermal stability occurred with the addition of the filler. However, this increase was more relevant for the mixed nanocomposite. Lastly, for the barrier properties, both pristine polymer and nanocomposites showed no significant difference

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