Acetato de celulose obtido a partir da madeira de Schizolobium parahyba (Vell.) Blake
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i12.20761Palavras-chave:
polpação acetossolve; Polpação acetossolve; acetato de celulose; Acetato de celulose; DMA; membrana; Membrana; Schizolobium parahyba; Schizolobium parahyba.Resumo
Atualmente, polímeros não biodegradáveis são produzidos em larga escala e ocasionam diversos problemas ambientais, principalmente devido à sua baixa degradação. O acetato de celulose é um polímero atóxico, pouco inflamável e de baixo custo, representando uma elevada importância ambiental. O objetivo desse trabalho foi sintetizar membranas de acetato de celulose a partir da madeira de Schizolobium parahyba (guapuruvu) com granulometrias de 20 e 60 mesh. Os materiais foram submetidos à polpação acetossolve, branqueamento e acetilação para produção dos acetatos. Foram analisados os rendimentos encontrados e o grau de substituição dos acetatos. As fibras foram caracterizadas quimicamente e as amostras obtidas em cada etapa do processamento foram caracterizadas por FTIR. Foi possível a elaboração dos acetatos com a madeira de ambas granulometrias. Os espectros de FTIR evidenciaram mudanças nas bandas das amostras indicando que os processos químicos empregados foram eficientes. O acetato de celulose obtido a partir do material de 60 mesh apresentou grau de substituição superior (2,74 ± 0,12) quando comparado ao acetato de 20 mesh (2,59 ± 0,13), indicando que a granulometria do material influenciou na eficiência da reação de acetilação. Os ensaios de DMA demonstraram que a membrana de 60 mesh possui maior flexibilidade e transparência quando comparada à membrana de 20 mesh.
Referências
Abdel-Naby, A. S., & Al-Ghamdi, A. A. (2014b). Chemical modification of cellulose acetate by N-(phenyl amino) maleimides: Characterization and properties. International Journal of Biological Macromolecules, 68, pp. 21-27. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2014.04.007.
Abdel-Naby, A. S., & Al-Ghamdi, A. A. (2014a). Poly (vinyl chloride) blend with biodegradablee cellulose acetate in presence of N-(phenyl amino) maleimides. International Journal of Biological Macromolecules, 70, pp. 124-130. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2014.06.033.
Akay, M. (1993). Aspects of dynamic mechanical analysis in polymeric composites. Composites Science and Technology, 47(4), pp. 419-423. https://doi.org/10.1016/0266-3538(93)90010-E.
Alves, I. C. N., Gomide, J. L., Colodette, J. L., & Silva, H. D. (2011). Caracterização tecnológica da madeira de Eucalyptus benthamii para produção de celulose kraft. Ciência Florestal, 21(1), pp. 167-174. https://doi.org/10.5902/198050982759.
ASTM (American Society for Testing and Materials) D871-96 (2004), Standard Test Method for Cellulose Acetate, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2004.
ASTM (American Society for Testing and Materials) D1102-84 (2013), Standard Test Method for Ash in Wood, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013.
ASTM (American Society for Testing and Materials) D1103-60 (1977), Standard Test Method of test for alpha-cellulose in wood, ASTM International, Withdrawn, 1985.
ASTM (American Society for Testing and Materials) D1104-56 (1978), Standard Test Method of Test for Holocellulose in Wood, ASTM International, Withdrawn, 1985.
ASTM (American Society for Testing and Materials) D1106-96 (2013), Standard Test Method for Acid-Insoluble Lignin in Wood, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013.
ASTM (American Society for Testing and Materials) D1110-84 (2013), Standard Test Methods for Water Solubility of Wood, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013.
Bilo, F., Pandini, S., Sartore, L., Depero, L. E., Gargiulo, G., Bonassi, A., Federici, S., & Bontempi, E. (2018). A sustainable bioplastic obtained from rice straw. Journal of Cleaner Production, 200, pp. 357-368. https://doi.org/ 10.1016/j.jclepro.2018.07.252.
Biswas, A., Saha, B. C., Lawton, J. W., Shogren, R. L., & Willett, J. L. (2006). Process for obtaining cellulose acetate from agricultural by-products. Carbohydrate Polymers, 64, pp. 134-137. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2005.11.002.
Botaro, V. R. (1992). Análise e caracterização por métodos físico-químicos da lignina de bagaço de cana-de-açúcar obtida pelo processo acetossolve, Dissertação de Mestrado, Universidade de São Paulo, São Carlos.
Brum, S. S., Oliveira, L. C. A., Bianchi, M. L., Guerreiro, M. C., Oliveira, L. K., & Carvalho, K. T. G. (2012). Síntese de acetato de celulose a partir da palha de feijão utilizando n-bromossuccinimida (nbs) como catalisador. Polímeros, 22(5), pp. 447-452. https://doi.org/10.1590/S0104-14282012005000061.
Callister, W. D. Jr. (2008). Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 707 p. ISBN 978-85-216-1595-8.
Candido, R. G., & Gonçalves, A. R. (2016). Synthesis of cellulose acetate and carboxymethylcellulose from sugarcane straw. Carbohydrate Polymers, 152, pp. 679-686. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.07.071.
Canevarolo, S. V. Jr. (2013). Ciência dos polímeros: Um texto básico para tecnólogos e engenheiros. (3ª edição) : Artliber Editora.
Cao, L, Luo, G., Tsang, D. C. W., Chen, H., Zhang, S., & Chen, J. (2018). A novel process for obtaining high quality cellulose acetate from green landscaping waste. Journal of Cleaner Production, 176, pp. 338-347. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.12.077.
Carvalho, C. J. R. (2005). Respostas de plantas de Schizolobium amazonicum [S. parahyba var. amazonicum] e Schizolobium parahyba [Schizolobium parahybum] à deficiência hídrica. Revista Árvore, 29(6), pp. 907-914. https://doi.org/10.1590/S0100-67622005000600009.
Carvalho, D. M., Silva, M. R., & Colodette, J. L. (2014). Efeito da qualidade da madeira no desempenho da polpação kraft. Ciência Florestal, 24(3), pp. 677-684. https://doi.org/10.1590/1980-509820142403015.
Cerqueira, D. A., Rodrigues Filho, G., Carvalho, R. A., & Valente, A. J. M. (2010). Caracterização de acetato de celulose obtido a partir do bagaço de cana-de-açúcar por 1H-RMN. Polímeros, 20(2), pp. 85-91. https://doi.org/10.1590/S0104-14282010005000017.
Cerqueira, D. A., Rodrigues Filho, G., & Meireles, C. S. (2007). Optimization of sugarcane bagasse cellulose acetylation. Carbohydrate Polymers, 69, pp. 579-582. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.01.010.
Costa, M. L., Paiva, J. M. F., Botelho, E. C., & Rezende, M. C. (2003). Avaliação térmica e reológica do ciclo de cura do pré-impregnado de carbono/epóxi. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 13(3), pp. 188-197. https://doi.org/10.1590/S0104-14282003000300009.
Cruz, A. C., Meireles, C. S., Ribeiro, S. D., Rodrigues Filho, G., Assunção, R. M. N., Cerqueira, D. A., Zeni, M., & Poletto, P. (2011). Utilização do acetato de celulose produzido a partir da celulose extraída do caroço de manga como matriz para produção de sistemas microparticulados. Química Nova, 34(3), pp. 385-389. https://doi.org/10.1590/S0100-40422011000300004.
Fan, G., Wang, M., Liao, C., Fang, T., Li, J., & Zhou, R. (2013). Isolation of cellulose from rice straw and its conversion into cellulose acetate catalyzed by phosphotungstic acid. Carbohydrate Polymers, 94, pp. 71-76. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.01.073.
Feng, J., & Guo, Z. (2016). Temperature-frequency-dependent mechanical properties model of epoxy resin and its composites. Composites Part B: Engineering, 85, pp. 161-169. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.09.040.
Freitas, R. R. M., Senna, A. M., & Botaro, V. R. (2017). Influence of degree of substitution on thermal dynamic mechanical and physicochemical properties of cellulose acetate. Industrial Crops and Products, 109, pp. 452-458. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.08.062.
Gomide, J. L., Fantuzzi Neto, H., & Regazzi, A. J. (2010). Análise de critérios de qualidade de madeira de eucalipto para produção de celulose kraft. Revista Árvore, 34(2), pp. 339-344. https://doi.org/10.1590/S0100-67622010000200017.
Gonçalves, J. L. M., Alvares, C. A., Behling, M., Alves, J. M., Pizzi, G. T., & Angeli, A. (2014). Produtividade de plantações de eucalipto manejadas nos sistemas de alto fuste e talhadia, em função de fatores edafoclimáticos. Revista Scientia Forestalis (IPEF), 42(103), pp. 411-419.
Hall C. (1989). Polymer materials. (2ª edição): Macmillan, p. 50.
Hwang, K.-R., Jeon, W., Youn Lee, S., Kim, M.-S., & Park, Y.-K. (2020). Sustainable bioplastics: recent progress in the production of bio-building blocks for the bio-based next-generation polymer PEF. Chemical Engineering Journal, p. 390. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124636.
Joaquim, A. P., Tonoli, G. H. D., Santos, S. F., & Savastano Junior, H. (2009). Sisal organosolv pulp as reinforcement for cement based composites. Materials Research, 12(3), pp. 305-314. https://doi.org/10.1590/S1516-14392009000300010.
Loo, M. M. L., Hashim, R., & Leh, C. P. (2012). Recycling of valueless paper dust to a low grade cellulose acetate: Effect of pretreatments on acetylation. BioResources, 7(1), pp. 1068-1083.
Lorandi, N. P., Cioffi, M. O. H., & Ornaghi Junior, H. (2016). Análise dinâmico-mecânica de materiais compósitos poliméricos. Scientia cum Indústria, 4(13), pp. 48-60. https://doi.org/10.18226/23185279.v4iss1p48.
Luckachan G., E., & Pillai, C. K. S. (2011). Biodegradable polymers - A review on recent trends and emerging perspectives. Journal of Polymers and the Environment. 19, pp. 637-676. https://doi.org/10.1007/s10924-011-0317-1.
Melo, R. R., Menezzi, C. H. S. D., Souza, M. R., & Stangerlin, D. M. (2013). Avaliação das propriedades físicas, químicas, mecânicas e de superfície de lâminas de paricá. Floresta e Ambiente, 20(2), pp. 238-249. https://doi.org/10.4322/floram.2013.004.
Mendes, G., Faria, M., Carvalho, A., Gonçalves, M. C., & Pinho, M. N. (2018). Structure of water in hybrid cellulose acetate-silica ultrafiltration membranes and permeation properties. Carbohydrate Polymers, 189, pp. 342-351. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.02.030.
Murugan, R., Ramesh, R., & Padmanabhan, K. (2014). Investigation on static and dynamic mechanical properties of epoxy based woven fabric glass/carbon hybrid composite laminates. Procedia Engineering, 97, pp. 459-468. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.270.
Narita, D. K., Nakashima, G. T., Róz, A. L., Pires, A. A. F., & Yamaji, F. M. (2018). Uso do guapuruvu (Schizolobium Parahyba) para fins energéticos. Ciência Florestal, 28(2), pp. 758-764. https://doi.org/10.5902/1980509832089.
Neto, S. C. (2015). DMA - O que é preciso saber antes de sua utilização (parte IV). Brazilian Journal of Thermal Analysis, 4, 48E-50E.
Niedermann, P., Szebényi, G., & Toldy, A. (2015). Characterization of high glass transition temperature sugar-based epoxy resin composites with jute and carbon fibre reinforcement. Composites Science and Technology, 117, pp. 62-68. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2015.06.001.
Peredo, K., Reyes, H., Escobar, D., Veja-lara, J., Berg, A., & Pereira, M. (2015). Acetylation of bleached Kraft pulp: Effect of xylan content on properties of acetylated compounds. Carbohydrate Polymers, 117, pp. 1014-1020. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.10.004.
Pinheiro, R. C, Tonello, K. C., Valente, R. O. A., Mingoti, R., & Santos, I. P. (2011). Ocupação e caracterização hidrológica da microbacia do córrego Ipaneminha, Sorocaba-SP. Irriga, 16(3), pp. 234-245. https://doi.org/10.15809/irriga.2011v16n3p234.
Popescu, C. M., Larsson, P. T., Olaru, N., & Vasile, C. (2012). Spectroscopic study of acetylated kraft pulp fibers. Carbohydrate Polymers, 88, pp. 530-536. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.12.046.
Protássio, T. P., Bufalino, L., Tonoli, G. H. D., Couto, A. M., Trugilho, P. F., & Guimarães Júnior, M. (2011). Relação entre o poder calorífico superior e os componentes elementares e minerais da biomassa vegetal. Pesquisa Florestal Brasileira, 31(66), pp. 113-122. https://doi.org/10.4336/2011.pfb.31.66.113.
Ramakrishnan, N., Sharma, S., Gupta, A., & Alashwal, B. Y. (2018). Keratin based bioplastic film from chicken feathers and its characterization. International Journal of Biological Macromolecules, 111, pp. 352-358. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.01.037.
Ren, J. L., Sun, R. C., Liu, C. F., Cao, Z. N., & Luo, W. (2007). Acetylation of wheat straw hemicelluloses in ionic liquid using iodine as a catalyst. Carbohydrate Polymers, 70, pp. 406-414. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.04.022.
Rezaei, F., Yunus, R., & Ibrahim, N. A. (2009). Effect of fiber length on thermomechanical properties of short carbon fiber reinforced polypropylene composites. Materials & Design, 30(2), pp. 260-263. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.05.005.
Rodrigues Filho, G., Monteiro, D. S., Meireles, C. S., Assunção, R. M. N., Cerqueira, D. A., Barud, H. S., Ribeiro, S. J. L., & Messadeq, Y. (2008). Synthesis and characterization of cellulose acetate produced from recycled newspaper. Carbohydrate Polymers, 73, pp. 74-82. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.11.010.
Santos, R., Mello Júnior, J. A., Caraschi, J. C., Ventorim, G., & Pereira, F. A. (2016). Polpação kraft e kraft/aq da madeira pré-hidrolisada de híbrido de Eucalyptus Urophylla x Grandis. Ciência Florestal, 26(4), pp. 1281-1290. https://doi.org/10.5902/1980509825148.
Senna, A. M., Menezes, J., & Botaro, V. R. (2013). Estudo da densidade de ligações cruzadas em géis superabsorventes obtidos do acetato de celulose. Polímeros, 23(1), pp. 59-64. https://doi.org/10.1590/S0104-14282012005000078.
Severo, E. T. D., Calonego, F. W., & Sansígolo, C. A. (2006). Composição química da madeira de Eucalyptus citriodora em função das direcções estruturais. Silva Lusitana, 14(1), pp. 113-126.
Shaikh, H. M., Pandare, K. V., Nair, G., & Varma, A. J. (2009). Utilization of sugarcane bagasse cellulose for producing cellulose acetates: Novel use of residual hemicellulose as plasticizer. Carbohydrate Polymers, 76, pp. 23-29. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2008.09.014.
Silva, J. P. (2018). Potencial de uso de fibras de Schizolobium parahyba (vell.) blake na preparação de compósitos de polipropileno. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba.
Sun, R., Fang, J. M., Tomkinson, J., & Jones, G. L. (1999). Acetylation of wheat straw hemicelluloses in N,N-dimethylacetamide:LiCl solvent system. Industrial Crops and Products, 10, pp. 209-218. https://doi.org/10.1016/S0926-6690(99)00025-4.
TAPPI (Technical Association of Pulp and Paper Industry) Standard Method T204 cm-97 – Tappi Test Methods, 2007.
Trugilho, P. F., Goulart, S. L., Assis, C. O., Couto, F. B. S., Alves, I. C. N., Protásio, T. P., & Napoli, A. (2015). Características de crescimento, composição química, física e estimativa de massa seca de madeira em clones e espécies de Eucalyptus jovens. Ciência Rural, 45(4), pp. 661-666. https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20130625.
Vidaurre, G. B., Carneiro, A. C. O., Vital, B. R., Santos, R. C., & Valle, M. L. A. (2012). Propriedades energéticas da madeira e do carvão de paricá (Schizolobium amazonicum). Revista Árvore, 36(2), pp. 365-371. https://doi.org/10.1590/S0100-67622012000200018.
Vivian, M. A., Segura, T. E. S., Bonfatti Júnior, E. A., Sarto, C., Schmidt, F., Silva Júnior, F. G., Gabov, K., & Fardim, P. (2015). Qualidade das madeiras de Pinus taeda e Pinus sylvestris para a produção de polpa celulósica kraft. Scientia Forestalis, 43(105), pp. 183-191.
Walker, S., & Rothman, R. (2020). Life cycle assessment of bio-based and fossil-based plastic: A review. Journal of a Cleaner Production, p. 261. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121158.
Wang, B., & Li, R. (2018). Inhibition of hornification of Eucalyptus kraft pulp by acetylation. IOP Conference Series: Earth and Environment Science, p. 170. https://doi.org/10.1088/1755-1315/170/5/052023.
Zhang, G., Huang, K., Jiang, X., Huang, D., & Yang, Y. (2013). Acetylation of rice straw for thermoplastic applications. Carbohydrate Polymers, 96, pp. 218-226. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.03.069.
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