Efeito da fibra de juta na forma bruta, branqueada ou de nanocelulose sobre as propriedades reológicas, mecânicas e de vulcanização da borracha natural.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Correia, Carla Almêda
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Borracha; Celulose; Composites; Jute fibers; Latex; Materiais compósitos; Nanocellulose; Natural rubber; Polímeros (Materiais)
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-08112021-103119/

A crescente demanda por sustentabilidade ambiental tem impulsionado o desenvolvimento de uma nova geração de materiais, baseados em fontes renováveis. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo a incorporação da fibra de juta ou de nanocristais de celulose (NCCs), extraídos a partir da fibra, na matriz de borracha natural, visando à produção de micro e nanocompósitos. A escolha da fibra de juta justifica-se por sua abundância no território brasileiro, além de apresentarem custo baixo e propriedades físicas e mecânicas interessantes. A borracha natural (BN) foi escolhida por ser o único elastômero extraído de fonte renovável, além de possuir grande importância industrial e econômica, e propriedades superiores em relação à maioria das borrachas sintéticas, destacandose sua maior resistência mecânica e elasticidade. Nesse trabalho, as fibras de juta foram branqueadas e a extração dos NCCs foi realizada por hidrólise ácida com ácido sulfúrico ou fosfórico. Para determinação dos parâmetros ótimos de reação, a variação da concentração de ácido e o tempo de reação foram estudados. Os NCCs foram caracterizados por difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TGA) e microscopia de força atômica (MFA). As análises de MFA indicaram que os nanocristais de celulose obtidos com 55% em massa de H2SO4 (NCCs-S55%) e com H3PO4 (NCCs-HPO) apresentaram os maiores valores de razão de aspecto. As cargas foram adicionadas à BN na forma de látex, seguida por coagulação química, mistura em cilindro e vulcanização em prensa. Os compósitos vulcanizados foram caracterizados por reometria, ensaios de tração, dureza e densidade de ligações cruzadas. Os compósitos não vulcanizados foram submetidos à análise reológica, por meio de ensaios de cisalhamento oscilatório de pequenas amplitudes (COPA). Destaca-se que os compósitos com os nanocristais de celulose NCCs-S55% e NCCs-HPO apresentaram significativos aumentos de resistência à tração, dureza, módulo de elasticidade e densidade de ligações cruzadas, quando comparados ao composto de BN, indicando que essas cargas atuaram como efetivos agentes de reforço. As análises de COPA corroboraram com os resultados mecânicos, de densidade de ligações cruzadas e com a caracterização morfológica: os compósitos de BN com nanocristais NCCs-S55% e NCCs-HPO apresentaram os maiores valores de módulos de armazenamento (G) e de perda (G) e a maior redução na inclinação das curvas de G e G, para a região de baixa frequência. Esses resultados indicam um comportamento, predominantemente, pseudo-sólido, com alto grau de dispersão das cargas na matriz de BN, em relação aos outros compósitos estudados, decorrentes da forte interação entre os nanocristais NCCsS55% e NCCs-HPO com a borracha natural.