Produção e caracterização de nanocompósitos expandidos de poliestireno, reforçados com nanofibras e nanowhiskers de celulose obtidas a partir de fibra de curauá - Neves, Roberta Motta (2017)
A busca por materiais de origem natural, com menos impacto ambiental e com as mesmas propriedades de materis sintéticos está cada vez mais em foco nas pesquisas na área de engenharia. Um modo de fazer isto é o desenvolvimento de nancompósitos reforçados por materiais oriundos de fibras naturais visto que estas possuem em sua estrutura celulose e a celulose é o composto presente em maior quantidade no planeta. Dentro dos nanocompósitos existe a classe dos nanocompósitos expandidos que combinam boas propriedades mecânicas com densidade reduzida e capacidade superior de isolamento térmico e acústico, quando comparados aos nanocompósitos convencionais não expandidos. Nanocompósitos expandidos são materiais que possuem pelo menos três fases: uma contínua (matriz polimérica), a fase dispersa (elementos de reforço) e a presença de espaços vazios no interior da estrutura, denominadas células. O poliestireno (PS) é um polímero muito utilizado na produção de materiais expandidos. Nesse sentido, o presente estudo tem por objetivo, primeiramente a obtenção das nanofibras (NFC) e nanowhiskers (NWC) de celulose ambas extraídas de fibras de curauá (FC). As NFC foram obtidas pelo processo de desfibrilação e os NWC a partir do método de oxidação. Estas foram caracterizadas quanto sua morfologia por microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), grau de polimerização (GP), quanto sua estrutura cristalina (DRX), quanto suas propriedades térmicas (TG) e quanto a estrutura química (FTIR). Após, ocorreu o desenvolvimento de nanocompósitos de poliestireno (PS) reforçado com NFC e NWC, nas seguintes concentrações de reforço: 0,25%, 0,50% e 1,00% (m/m). Avaliou-se a influência da incorporação dos reforços na matriz por DMA onde observou-se um aumento no módulo de armazenamento e de perda para todos os nanocompósitos, em relação ao PS sem reforço. Após os nanocompósitos foram expandidos utilizando dióxido de carbono em estado supercrítico como agente expansor e os nanocompósitos expandidos foram avaliados por propriedades mecânicas (resistência à compressão), na morfologia final do nanocompósito expandido por MEV-FEG e por distribuição de tamanho de células. Nos nanocompósitos expandidos, a incorporação das NFC promoveu um aumento na resistência a compressão e uma diminuição no tamanho de células, quando comparado as amostras reforçadas com NWC e PS puro. De modo geral, a incorporação dos NWC nos nanocompósitos antes da expansão proporcionaram melhores resultados quando comprados ao reforçados com NFC. Por poutro lado a incorporação de NFC nos nanocompósitos expandidos proporcionaram melhores resultados quando comparados aos reforçados com NWC. [resumo fornecido pelo autor]