Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25053
Título: Propriedades adesivas de polímeros biodegradáveis derivados do glicerol com adição de nanowhiskers de celulose
Autor(es): Figueiredo, Lucas Ricardo Fernandes
Palavras-chave: Compósitos;Nanowhiskers de celulose;Adesivos biodegradáveis;Degradação
Data do documento: 13-Dez-2017
Citação: FIGUEIREDO, Lucas Ricardo Fernandes. Propriedades adesivas de polímeros biodegradáveis derivados do glicerol com adição de nanowhiskers de celulose. 2017. 116f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Resumo: “Green adhesives” are of great scientific and technological interest as an alternative to conventional commercial products, which often release toxic substances and take long time to degrade. However, the poor mechanical properties and fast degradation of some biodegradable polymers limit their use in most practical applications. In the present work, novel biodegradable composites were prepared using biodegradable polymers and cellulose nanowhiskers (CNW) for their use as wood adhesives. The goal of the investigation was to study the effect of the addition of CNW on the mechanical properties and degradation of the polymers. The biodegradable polymers synthesized by polycondensation based on glycerol and acids were poly(glycerol adipate) - PGA, poly(glycerol maleate) - PGM, poly(glycerol citrate) - PGC, poly(glycerol phthalate) - PGPh, poly(glycerol succinate) - PGSu and poly(glycerol sebacate) - PGS. In addition, the copolymers synthesized were poly(glycerol succinate-co-maleate) - PGMSu, poly(glycerol succinate-co-adipate) – PGASu and poly(glycerol adipate-co-maleate) – PGMA. Cellulose nanowhiskers (CNW) were added to the polymers as an approach for improving the mechanical properties and controlling the degradation rate. Composites were produced with the addition of 0, 5, 10 and 20 wt.% of CNW. The neat polymers and composites were analyzed by Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Adhesively bonded joints were produced in test specimens of slash pine (Pinus elliottii) and angelim (Vatairea heteroptera Ducke) and subjected to accelerated aging and tested under shear by tensile loading. Bonded joints produced with polyvinyl acetate - PVAc and cyanoacrylate based adhesives were also tested under the same conditions for comparison purposes. Thermal analyses indicated that most of the biodegradable glycerol-based polymers tested are stable up to about 260°C and the addition of CNW increased the thermal stability (Tonset) of some polymers by 26°C up to 48°C, while others were not affected. Analyses of the fracture surfaces after the shear tests by Scanning Electron Microscopy (SEM) suggest less ductile fracture with the incorporation of CNW to the adhesive. The shear strengths of the green adhesives developed from glycerol with 10 and 20 wt.% CNW were greater than that of the commercial PVAc based adhesive. The best results of shear strengths were obtained for PGASu 20 wt.% CNW (2.57 ± 0.36 MPa) and PGM 20 wt.% CNW (2.33± 0.43 MPa), while the shear strength for polyvinyl acetate - PVAc was 1.58 ± 0.18 MPa. Aging improved the shear strength of some adhesives. The best result was obtained for PGMA 20 wt.% CNW, which reached (3.89 ± 0.74 MPa) after 250h of aging, thus greater than the shear strength of cyanoacrylate (3.12 ± 0.53 MPa). Ultimately, the results presented in this work suggest that the addition of cellulose nanowhiskers (CNW) is a viable approach to tailor mechanical properties and degradation of biodegradable polymers.
metadata.dc.description.resumo: “Adesivos verdes” têm despertado grande interesse científico e tecnológico como alternativa aos produtos comerciais convencionais, que em geral, liberam substâncias tóxicas e levam um longo período de tempo para degradar. Entretanto, as propriedades mecânicas limitadas e a rápida degradação de alguns polímeros biodegradáveis limitam seu uso na maioria das aplicações práticas. No presente trabalho, compósitos foram preparados usando polímeros biodegradáveis e nanowhiskers de celulose (NWC) visando sua utilização como adesivos para madeira. O objetivo da pesquisa foi estudar o efeito da adição dos nanowhiskers de celulose (NWC) nas propriedades mecânicas e na degradação dos polímeros. Os polímeros biodegradáveis sintetizados por policondensação à base de glicerol e ácidos foram poli (adipato de glicerol) - PGA, poli (maleato de glicerol) - PGM, poli (citrato de glicerol) - PGC, poli (ftalato de glicerol) - PGPh, poli (succinato de glicerol) PGSu e poli (sebacato de glicerol) - PGS. Além desses, copolímeros poli (glicerol succinato-co-maleato) - PGMSu, poli (glicerol succinato-co-adipato) - PGASu e poli (glicerol adipato-co-maleato) - PGMA foram também sintetizados. Nanowhiskers de celulose (NWC) foram adicionados aos polímeros para avaliação dos seus efeitos na melhoria das propriedades mecânicas e no controle da taxa de degradação. Os materiais foram produzidos com a adição de 0, 5, 10 e 20% em peso de NWC. Os polímeros puros e os compósitos foram analisados por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Análise termogravimétrica (TGA), difração de Raios X (DRX) e espectroscopia Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Juntas adesivas foram produzidas em corpos de prova de pinus (Pinus elliottii) e angelim (Vatairea heteroptera Ducke) e submetidas a degradação por envelhecimento acelerado e testes de cisalhamento sob tração. Juntas coladas produzidas com adesivos à base de acetato de polivinila - PVAc e cianoacrilato foram também testadas, nas mesmas condições, para fins de comparação. As análises térmicas indicaram que a maioria dos polímeros biodegradáveis à base de glicerol testados são estáveis até aproximadamente 260°C e a adição de NWC aumentou a estabilidade térmica (Tonset) de alguns polímeros em 26°C até 48°C, enquanto outros não foram afetados. As análises de superfície de fratura por microscopia eletrônica de varredura (MEV) após os testes de cisalhamento sugerem redução de ductilidade com a incorporação de NWC ao adesivo. As medidas de adesão indicaram que os adesivos verdes desenvolvidos a partir de polímeros de glicerol com 10 e 20% em peso de NWC apresentaram resistência ao cisalhamento superior ao adesivo comercial à base de PVAc. Os melhores resultados e resistência ao cisalhamento foram obtidos para PGASu com 20% em peso de NWC (2,57 ± 0,36 MPa) e PGM com 20% em peso de NWC (2,33 ± 0,43 MPa), enquanto que a resistência ao cisalhamento do acetato de polivinila - PVAc foi de 1,58 ± 0,18 MPa. O envelhecimento resultou em maior resistência ao cisalhamento de alguns adesivos. A melhoria mais significativa foi obtida para PGMA com 20% em peso de NWC, que atingiu (3,89 ± 0,74 MPa) após 250 h de envelhecimento, portanto, maior que a resistência ao cisalhamento do cianoacrilato (3,12 ± 0,53 MPa). Em última análise, os resultados apresentados neste trabalho sugerem que a adição de nanowhiskers de celulose (NWC) é uma abordagem viável para ajustar as propriedades mecânicas e degradação dos polímeros biodegradáveis.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25053
Aparece nas coleções:PPGCEM - Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais

Arquivos associados a este item:
Arquivo TamanhoFormato 
PropriedadesAdesivasPolímeros_Figueiredo_2017.pdf6,47 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.