Desenvolvimento de filmes celulósicos nanoestruturados a partir da polpa kraft de Pinus sp.

Abstract

O objetivo principal deste trabalho foi produzir filmes celulósicos nanoestruturados a partir de nanofibrilas da polpa Kraft de Pinus sp. obtidas por meio de um processo de desfibrilação mecânica. Foi utilizada polpa Kraft deslignificada e não- deslignificada de Pinus sp. Foram avaliados seis diferentes números de passes da polpa pelo moinho desfibrilador Super Masscolloider Masuko Sangyo: 0, 2, 5, 10, 20, 30 e 40, totalizando 14 tratamentos. Para visualização das estruturas e dimensões das nanofibrilas de celulose foi usada a microscopia eletrônica de transmissão. O índice de cristalinidade da celulose nos filmes foi obtido usando difração de Raios-X. Foi avaliada a influência do número de passes pelo moinho sobre as propriedades físicas dos filmes deslignificados e não-deslignificados. A técnica da espectroscopia NIR foi usada para a calibração do índice de cristalinidade e das propriedades de resistência à tração e ao arrebentamento dos filmes celulósicos e nanocelulósicos. Os resultados mostram a possibilidade de obtenção de nanofibrilas de celulose a partir de polpa deslignificada e não-deslignificada. O aumento do número de passes da polpa pelo moinho desfibrilador resultou na diminuição no grau de cristalinidade da celulose nanofibrilada. Filmes nanoestruturados apresentaram propriedades de resistência à tração e ao arrebentamento e densidade aparente com valores estatisticamente superiores aos tratamentos que não sofreram processo mecânico (L00 e T00) devido à estrutura mais compacta e de menor porosidade proporcionada pela maior superfície de contato das nanofibrilas. As calibrações apresentadas demonstram que a espectroscopia NIR tem o potencial para predição do índice de cristalinidade e de propriedades de resistência de filmes celulósicos e nanocelulósicos.

The main objective of this research was to produce nanostructured cellulosic films from Kraft pulp nanofibers of Pinus sp. obtained by mechanical defibrillation process. Delignified and undelignified Kraft pulp Pinus sp. were used. Seven different passes pulp through the friction grinder Super Masscolloider Masuko Sangyo were investigated: 0, 2, 5, 10, 20, 30 and 40, totaling fourteen treatments. Transmission Electron Microscopy was used to visualize the structures and dimensions of the cellulose nanofibers. The cellulosic crystallinity index on the films was obtained using X-Ray diffraction. The influence of the number of passes through the mill on the delignified and non-delignified film physical properties was evaluated. NIR spectroscopy technique was used to calibration of the crystallinity index and tensile and bursting strength properties of cellulose and nanocellulose films. The results also show the possibility to obtain nanofibers of delignified and not delignified Kraft pulp. The increase of the number of passes of the pulp through the friction grinder reduces the crystallinity of cellulose nanofibrils. Higher values of apparent density and tensile and burst strength were found for nanostructured films, due to the more compact structure and lower porosity provided by greater contact surface of the nanofibrils. The nanostructured films presented properties of tensile and bursting resistance statistically superior to L00 and T00 treatments due to the more compact structure and lower porosity provided by greater contact surface of the nanofibrils.Calibrations presented show that NIR spectroscopy has the potential to predict crystallinity index and strength properties of cellulose and nanocellulose films.