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Type: TESE DIGITAL
Title: Uso de soluções alcalinas de celulose : adesivo repolpável e esfoliação de grafite
Title Alternative: Uses of alkaline cellulose solutions : repulpable adhesive and graphite exfoliation
Author: Ferreira, Elisa Silva, 1990-
Advisor: Galembeck, Fernando, 1943-
Abstract: Resumo: A celulose é o biopolímero natural mais abundante e é renovável, biocompatível e biodegradável, sendo muito usada na produção de energia e materiais. Este trabalho descreve dois usos de soluções aquosas alcalinas de celulose: como adesivo para papéis e como agente esfoliante de grafite. As soluções alcalinas de celulose em meio aquoso são bons adesivos para substratos celulósicos secos e úmidos. Juntas adesivas formadas por adesivo de celulose (solução aquosa com 5% celulose e 7% NaOH) em tiras de papel de filtro e sulfite unidas foram avaliadas em ensaios mecânicos de tração, verificando-se que as juntas de face apresentam resistência mecânica à tração maior que o substrato, mesmo quando testadas úmidas. Os resultados de Microscopia Eletrônica de Varredura e Microtomografia de Raios-X mostram que as propriedades mecânicas são efeitos da penetração e da distribuição do adesivo no substrato, molhando suas fibras, aderindo a elas e reforçando-as. As micrografias obtidas por microscopia de sondas apresentam domínios eletrostáticos distintos em regiões de juntas adesivas. Além disso, papéis colados com adesivos de celulose podem ser reconvertidos em polpa indistinguível da obtida com o papel original, isentando o reprocessamento dos problemas criados por agregados de adesivos (stickies) que prejudicam a qualidade do papel reciclado e o desempenho dos equipamentos de processo. Com base no modelo da celulose anfifílica, contendo planos hidrofóbicos, a compatibilidade entre celulose e grafite foi avaliada. Quando grafite é misturado a soluções ou dispersões alcalinas de celulose, ocorre sua esfoliação em lâminas com espessura de até alguns nanômetros. A esfoliação acontece devido à adsorção dos domínios hidrofóbicos da celulose sobre as folhas de grafeno, expondo os grupos hidrofílicos da celulose para o meio exterior, tornando as superfícies de grafeno e grafite hidrofílicas

Abstract: Cellulose is the most abundant biopolymer and it is renewable, biocompatible and biodegradable. For this reasons, it is widely used in energy and materials production. This work describes two uses of aqueous alkaline cellulose solutions: as paper adhesive and as graphite exfoliating agent. The cellulose alkaline solutions in aqueous media are good adhesives for wet and dry cellulosic substrates. Adhesive bonds formed by the cellulose adhesive (5% cellulose and 7% NaOH aqueous solution) on filter and sulfite paper strips were evaluated by tensile tests, verifying that the adhesive bonds are more resistant to tension than the substrate, even when they were tested wet. Scanning Electronic Microscopy and X-rays Microtomography results show that the mechanical properties arise from the adhesive penetration and distribution on the substrate, covering the fibers, adhering and reinforcing them. Scanning Probe techniques provide a sharp view of different domains in the joints. Additionally, bonded paper is easily reconverted to pulp, which facilitates paper reprocessability, solving a well-known industrial problem related to deposition of adhesive aggregates (stickies) on the production equipment. Based on the model of amphiphilic cellulose, containing hydrophobic planes, the compatibility of cellulose and graphite was evaluated. When graphite is mixed with alkaline cellulose solutions or dispersions, its exfoliation occurs in sheets with a thickness of a few nanometers. The exfoliation happens because of the adsorption of cellulose hydrophobic domains on graphene sheets, exposing the hydrophilic groups to the external environment, thus making the graphene and graphite surfaces hydrophilic
Subject: Soluções alcalinas de celulose
Soluções aquosas de celulose
Adesivos
Grafite
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IQ - Dissertação e Tese

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