Nanopapel de celulose : preparação, caracterização e modificação com cristal líquido

Abstract

O objetivo geral deste trabalho foi preparar e caracterizar nanopapéis de celulose, utilizando nanofibras de celulose (NFC) e de NFC modificadas com um cristal líquido. As análises de espectroscopia no infravermelho (FTIR) e difração de raios X da celulose indicaram uma estrutura cristalina do tipo Iβ. A estabilidade térmica das NFC em atmosfera inerte e oxidante foi avaliada por termogravimetria, sendo que para a determinação dos parâmetros cinéticos e dos mecanismos de degradação térmica foram utilizados os métodos de Flynn–Wall-Ozawa e Criado. Verificou-se que nas atmosferas inerte e oxidante, a celulose seguiu o mesmo comportamento cinético e mecanismo de degradação em temperaturas abaixo de 400 oC. Após essa temperatura uma nova etapa foi observada em atmosfera oxidante, seguindo mecanismos complexos. A modificação química da nanocelulose com um cristal líquido foi confirmada por meio de análises de FTIR, microscopia óptica de luz polarizada (MOLP) e calorimetria exploratória diferencial. Por MOLP foi verificada a formação de uma nova mesofase (esmética C) em substituição à mesofase encontrada no cristal líquido utilizado na modificação (esmética A). Os resultados obtidos mostraram-se promissores na obtenção de filmes flexíveis e transparentes de celulose com propriedades mesogênicas diferenciadas.

The main objective of this project was the preparation and characterization of cellulose nanopaper from cellulose nanofibers (NFC) or NFC modified with a liquid crystal. Infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction analysis of cellulose indicated a Iβ type crystal structure. The thermal stability of NFC in inert and oxidizing atmosphere was evaluated by thermogravimetry. The methods of Flynn-Wall-Ozawa and Criado were used to determine kinetic parameters and thermal degradation mechanisms. It was found that in inert and oxidizing atmospheres, cellulose followed the same kinetic behavior and degradation mechanism at temperatures below 400 oC. After this temperature, a new degradation step was observed in oxidizing atmosphere, following complex mechanisms. The chemical modification of nanocellulose with a liquid crystal was confirmed by means of FTIR analyzes, polarized light optical microscopy (MOLP) and differential scanning calorimetry. By MOLP, the formation of a new mesophase (smectic C) was verified, replacing the mesophase found in the liquid crystal used in the modification (smectic A). The results obtained were promising in obtaining flexible and transparent films of cellulose with different mesogenic properties.