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Title: Caracterização de fibra e polpas de Bambusa vulgaris schrad refinadas e sem refino com modificação química visando sua utilização como agente de reforço em matrizes poliméricas.
Authors: Guimarães Júnior, Mário
metadata.dc.contributor.advisor: Botaro, Vagner Roberto
Keywords: Fibras vegetais
Bambu
Compósitos poliméricos
Bamboo
Issue Date: 2011
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: GUIMARÃES JÚNIOR, M. Caracterização de fibra e polpas de Bambusa vulgaris schrad refinadas e sem refino com modificação química visando sua utilização como agente de reforço em matrizes poliméricas. 2011. 156 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2011.
Abstract: A preocupação mundial da sociedade moderna em diminuir o impacto ambiental e encontrar soluções para o esgotamento de recursos naturais não renováveis vem incentivando a pesquisa e desenvolvimento de materiais sustentáveis. As fibras naturais inserem-se nesse contexto como uma alternativa para a fabricação de produtos industriais utilizando matrizes poliméricas. Objetivou-se caracterizar fibras e polpas refinadas e sem refino da espécie de bambu Bambusa vulgaris schrad, por meio do processo kraft de polpação industrial, bem como caracterizar e avaliar a eficiência das modificações químicas, realizadas nas polpas refinadas dessa espécie de bambu para serem utilizadas como agentes de reforço em matrizes poliméricas. A fibra natural foi obtida através do processo de maceração de cavacos retirados dos colmos de bambu. A seguir os cavacos foram submetidos aos processos de moagem e classificação glanulométrica para serem devidamente analisados. A fibra foi transformada em polpa através do processo de polpação kraft e submetida ao sistema de refino em escala industrial. Após o refino, agora em escala laboratorial, a amostra foi submetida aos processos químicos de mercerização, extração em solventes orgânicos e esterificação, dando origem a mais três amostras refinadas. A fibra e a polpa sem refino constituíram-se também em mais duas amostras. Todas essas seis amostras de Bambusa vulgaris schrad foram analisadas e caracterizadas utilizando as metodologias preconizadas pela American Society for Testing and Materials, ASTM e pela Technical Association of the Pulp and Paper Industry, TAPPI. Anatomicamente, fibra e polpa refinada sem tratamentos químicos também foram caracterizadas de acordo com a International Association of Wood Anatomists, IAWA. A fibra natural foi classificada como longa, fina, espessa, baixo grau de colapso, lúmen pequeno, fortes e rígidas. A polpa refinada sem tratamentos químicos se apresentou com as mesmas características, porém pouco mais flexíveis. A polpa refinada se mostrou mais adequada para ser utilizada como agente de reforço em detrimento da polpa sem refino e fibra natural. Dentre as polpas refinadas, a mercerizada foi a que se mostrou mais estável termicamente e com maior índice de cristalinidade. A amostra esterificada exibiu os menores teores de umidade, cera, extrativos e lignina, além de ter apresentado os maiores teores de alfa-celulose e nitrogênio. Após a mercerização, a polpa que foi tratada com solventes orgânicos apresentou uma queda no índice de cristalinidade e uma boa estabilidade térmica. Os resultados mostraram que a polpa de bambu esterificada, após tratamentos e modificações químicas, apresentou-se mais pura e hidrofóbica, portanto, mais adequada para utilização como agente de reforço em matrizes poliméricas.
metadata.dc.description.abstracten: The worldwide concern of modern society to reduce environmental impact and find solutions to the depletion of non-renewable natural resources has been encouraging the research and development of sustainable materials. Natural fibers are inserted into this context as an alternative for the manufacture of industrial products using polymer matrices. This study aimed to characterize fibers and refined and unrefined pulps of the Bambusa vulgaris Schrad species, through the kraft process of industrial pulping, as well as to characterize and evaluate the efficiency of chemical modifications carried out in the refined pulp of this species to be used as reinforcement fillers in polymer matrices. The natural fiber was obtained through the process of maceration of chips removed from the stalks of bamboo. Then, the chips were subjected to the processes of grinding and size separation to be properly analyzed. The fiber was transformed into pulp through the process of kraft pulping and subjected to the refining system on an industrial scale. After refining, now in laboratory scale, the sample was subjected to chemical processes of mercerization, organic solvent extractions and esterification, which lead to more three refined samples. The fiber and the unrefined pulp also consisted in two other samples. All these six samples of Bambusa vulgaris Schrad were analyzed and characterized using the methods recommended by the American Society for Testing and Materials, ASTM and the Technical Association of the Pulp and Paper Industry, TAPPI. Anatomically, fiber and refined pulp were also characterized according to the International Association of Wood anatomists. The natural fiber was classified as long, thin, thick, low degree of collapse, lúmenn small, strong and rigid. The refined pulp without chemical tratments is presented with the same characteristics, but little more flexible.The refined pulp was more suitable to be used as a reinforcing agent instead of the unrefined pulp and natural fiber. Among the pulps refined, the mercerized was the most thermally stable and with the highest crystallinity index. The esterified sample showed the lowest content of moisture, wax, lignin and extractives, and also presented the highest levels of alpha-cellulose and nitrogen. After mercerization, the pulp which was treated with organic solvents showed a decrease in the crystallinity index, an excellent C / N ratio and good thermal stability. The results showed that the esterified bamboo pulp was purer and hydrophobic after treatment and chemical changes, and therefore more suitable for use as reinforcing agent in polymer matrices.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2896
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