Avaliação do efeito da funcionalização de nanocristais de celulose com ácido láctico e 3-licidoxipropiltrimetóxisilano nas propriedades dopoli(ácido láctico) - Fadel, Victória Sanches (2021)
Na literatura diversos estudos já foram realizados para avaliar o efeito da inserção de nanocristais de celulose (NCC) nas propriedades de barreira, térmicas e mecânicas do poli (ácido láctico) (PLA), um polímero biodegradável. Diversos trabalhos relataram a dificuldade em dispersar os NCC no PLA devido ao grande número de grupos hidroxilas em sua superfície, tornado-os incompatíveis com a matriz hidrofóbica do PLA e resultando em muitos aglomerados de NCC, prejudicando suas propriedades. Devido a isto, o presente trabalho investigou a incorporação dos NCC funcionalizados com grupos capazes (reativos) e não capazes (não reativos) de formarem ligações covalentes com PLA, com o intuito de melhorar sua compatibilidade com a matriz polimérica escolhida. Os NCC foram extraídos das fibras de algodão utilizando uma mistura 2:1 (v/v) de ácido sulfúrico 60% (m/m) e ácido clorídrico 37%. Após sua extração, os NCC foram funcionalizados com ácido láctico (grupo LANCC, não reativo) e 3-glicidoxipropiltrimetosilano (grupo GLYMONCC, reativo). Os nanocompósitos de PLA com NCC foram preparados pela técnica de mistura no estado fundido. As fibras de algodão e os NCC foram caracterizados por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Termogravimetria (TG), Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo (MEV/FEG), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Difração de Raio-X em pó fino (DRX), Potencial Zeta (?), Distribuição do Tamanho de Partículas e teste de estabilidade da suspensão em água e em clorofórmio. Os nanocompósitos foram caracterizados por TG, MEV/FEG, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e reometria de torque. A extração dos NCC com as misturas de ácidos gerou um material com estabilidade térmica suficiente para suportar as temperaturas utilizadas no processamento do PLA. A técnica de MET evidenciou que os NCC extraídos possuíam forma de bastões e dimensões nanométricas (88x7 nm). O FTIR evidenciou novas bandas de absorção para os grupos de NCC funcionalizados, indicando que as funcionalizações ocorreram. O teste de estabilidade da suspensão coloidal mostrou que os grupos NCC e LANCC apresentam melhor estabilidade em água enquanto o GLYMONCC apresentou melhor estabilidade em clorofórmio. Nos nanocompósitos a inserção de 1% em massa dos NCC não alterou significativamente os resultados da TG, DTG, FTIR e DSC, com exceção do grau de cristalinidade que aumentou cerca de 4% com a inserção do grupo NCC e GLYMONCC, gerado pelo efeito nucleante dos NCC. As imagens de MEV/FEG das fraturas criogênicas dos nanocompósitos mostraram uma superfície de fratura lisa para os grupos com NCC e LANCC e uma superfície mais rugosa para o grupo com GLYMONCC, com NCC recoberto pelo PLA, indicando uma forte adesão do polímero à carga. A extração dos NCC dos nanocompósitos evidenciou a banda de absorção do PLA apenas no grupo GLYMONCC, indicando que a ligação covalente entre o GLYMONCC e o PLA de fato foi formada. Os resultados obtidos revelam que a reação entre o PLA e GLYMONCC aconteceu durante o processamento dos nanocompósitos e melhoraram a compatibilidade entre NCC e PLA, sendo o efeito mais expressivo evidenciado nas imagens obtidas por MEV/FEG da superfície de fratura.