Alternativas de secagem e redispersão de nanocristais de celulose e avaliação de sua aplicação em matrizes poliméricas

Abstract

Os nanocristais de celulose (NCC) são nanomateriais normalmente obtidos por hidrólise ácida de fibras vegetais, na forma de suspensões aquosas estáveis de baixas concentrações. Um dos principais desafios para a comercialização de NCC secos é a preservação de suas características morfológicas, de superficie e dimensionais após a redispersão em água. O estudo da modificação de superfície dos NCC com o surfactante catiônico Brometo de Dodeciltrimetrilamônio (CTAB) para avaliar a secagem de dispersões de NCC por liofilização foi contemplado no Capítulo 3. De forma geral, a utilização do CTAB, nas condições desenvolvidas neste trabalho, não é recomendada, pois, embora as dimensões em nanoescala e a estabilidade das dispersões para baixas dosagens tenham sido preservadas, a quantidade de NCC recuperada foi inferior ao teste sem surfactante. O efeito de nanocristais de celulose nas propriedades de resistência e na permeabilidade ao vapor d'água em matrizes de acetato de celulose (AC) e de carboximetilcelulose (CMC) foi contemplado no Capítulo 4. A incorporação de NCC na matriz de CMC formaram compósitos aparentemente mais uniformes e homogêneos, quando comparados aos compósitos de AC, de acordo com as imagens em MEV. Também, pode-se concluir que, com a incorporação de NCC em matrizes de AC, houve tendência de redução dos resultados de resistência e de aumento dos resultados de permeabilidade ao vapor d'água, sendo normalmente um aspecto desfavorável quando a aplicação é para embalagens de alimentos e favorável, por exemplo, quando se deseja controlar à liberação de fármacos e de macronutrientes para fertilização de solos. A incorporação de NCC em matrizes de CMC atuou de forma favorável para as propriedades de resistência mecânicas, dada pela tração, em comparação com a amostra referência. No geral, a presença de NCC atuou de forma favorável à redução da permeabilidade para os compósitos de CMC a partir da dosagem de 10%. Como os NCC são materiais de elevado custo, resultados positivos com a incorporação de pequenas quantidades desses materiais foi vista de forma favorável.Palavras-chave: Nanocristais de celulose. Redispersão. Secagem por Liofilização. CTAB. Agente de Reforço. Compósitos. Acetato de Celulose. Carboximetilcelulose.Cellulose nanocrystals (CNC) are the nanomaterials normally obtained by acid hydrolysis of vegetable fibers, in the form of stable aqueous suspensions of low concentrations. One of the main challenges for the commercialization of dry CNC is the preservation of its morphological, surface, and dimensional characteristics after redispersion in water. The study of surface modification of CNCs with Dodecyltrimethrilammonium Bromide (CTAB) to evaluate the drying of CNC dispersions by freeze-drying was contemplated in Chapter 3. In general, the use of CTAB, under the conditions developed in this work, is not recommended, because, although the nanoscale dimensions and the stability of the dispersions at low dosages were preserved, the amount of recovered CNC was inferior to the test without surfactant. The effect of cellulose nanocrystals on the strength properties and water vapor permeability of cellulose acetate (CA) and carboxymethylcellulose (CMC) matrices was contemplated in Chapter 4. The incorporation of CNC into the CMC matrix apparently formed composites móre uniform and homogeneous, when compared to CA composites, according to SEM images. Also, it can be concluded that, with the incorporation of CNC in CA matrices, there was a tendency to reduce the resistance results and increase the results of water vapor permeability, which is normally an unfavorable aspect when the application is for packaging food and favorable, for example, when you want to control the release of drugs and macronutrients from fertilizers in the soil. The incorporation of CNC in CMC matrices acted favorably for the mechanical strength properties, given by tensile, compared to the reference sample. In general, the presence of NCC acted in a favorable way to reduce permeability for CMC composites from a dosage of 10%. As CNCSs are high- cost materials, positive results with the incorporation of small amounts of these materials are seen favorably. Keywords: Cellulose nanocrystals. Redispersion. Drying by Freeze-drying. CTAB. Reinforcement Agent. Composites. Cellulose acetate. Carboxymethylcellulose.