Sínteses de adesivos de ureia-formaldeído com adição de lignina kraft e celulose nanocristalina - Ferreira, Juliana Ceccato (2017)
O adesivo de ureia-formaldeído é um dos adesivos sintéticos mais utilizados no mundo para a fabricação de painéis de madeira. Apesar da sua ampla importância econômica e o longo histórico de utilização, o mesmo possui baixa resistência à umidade, emissão de formaldeído e menor resistência mecânica quando comparado a outros adesivos sintéticos. Pesquisas para minimizar estes efeitos estão sendo realizadas, principalmente no que tange a adição de nanopartículas aos adesivos, com o intuito de melhorar suas propriedades e o desempenho na colagem. Em relação à síntese do adesivo ureia- formaldeído é possível trabalhar no controle de variáveis do processo como o pH, tempo e temperatura da reação, razão molar formaldeído:ureia, pureza dos reagentes, dentre outros. Entre os aditivos, a lignina kraft e a celulose nanocristalina se destacam pois são considerados biopolímeros de alta tecnologia para aplicação em diversos materiais, pela alta resistência, rigidez e alta disponibilidade na natureza. Estes materiais são renováveis e biodegradáveis, o que lhes permite competir com produtos fósseis e industrializados. Os objetivos deste trabalho foram sintetizar adesivos de ureia- formaldeído com adição de lignina kraft e celulose nanocristalina. O trabalho está dividido em quatro capítulos, a saber: Capítulo 1 – Adição de lignina kraft ao adesivo ureia-formaldeído para a colagem de madeira sólida e reconstituída. Capítulo 2 – Efeito da razão molar e tempo de reação sobre a síntese do adesivo ureia-formaldeído. Capítulo 3 – Adição de lignina kraft metiolada na síntese de adesivos ureia-formaldeído. Capítulo 4 – Efeito da adição de celulose nanocristalina na síntese de adesivos ureia- formaldeído. A adição de 5% de lignina ao adesivo proporcionou a maior resistência ao cisalhamento e porcentagem de falha na madeira, assim como boas propriedades adesivas. A redução do tempo de gelatinização e do tempo de trabalho dos adesivos com a adição da lignina é satisfatório, possibilitando a redução da adição de catalisador em contrapartida com a adição de um produto renovável. Adições de 10% de lignina kraft ao adesivo proporcionaram os melhores resultados para o conjunto dos ensaios mecânicos de painéis MDP (Capítulo 1). A razão molar formaldeído:ureia e tempo de reação na etapa de condensação afetaram significativamente as propriedades dos adesivos sintetizados. O adesivo sintetizado com razão molar de 1,26:1,0 e 20 minutos de reação na etapa de condensação apresentou as melhores propriedades adesivas e resistência ao cisalhamento comparável ao adesivo comercial (Capítulo 2). Em relação ao aumento da reatividade da lignina kraft, a lignina metiolada tipo 1 (mistura de 29,45 g de lignina com 58,9 g de água e 27 g de formaldeído, com ajuste do pH para 12), proporcionou ao adesivo lignina-ureia-formaldeído propriedades adesivas mais adequadas quando comparadas às sínteses que utilizaram a lignina metiolada tipo 2 (mistura de lignina e formaldeído em proporções de 1:1, com ajuste do pH para 8,5). No entanto, o adesivo com adição de 10% de lignina metiolada tipo 2 na síntese do adesivo lignina-ureia-formaldeído apresentou a maior resistência ao cisalhamento na linha de cola de juntas de lâminas coladas (Capítulo 3). Adições de 2, 4 e 6% de celulose nanocristalina ao adesivo ureia-formaldeído proporcionaram um aumento gradativo da viscosidade, pH, teor de sólidos e tempo de gelatinização, em comparação à síntese adesiva sem adição de celulose nanocristalina. Acima disso houve uma redução nos valores. Adição de 4% de celulose nanocristalina ao adesivo proporcionou a maior resistência ao cisalhamento na linha de cola e a maior porcentagem de falha na madeira, entre os adesivos testados. No entanto, as sínteses adesivas de ureia-formaldeído e celulose nanocristalina-ureia-formaldeído apresentaram resultados físicos e mecânicos para os painéis inferiores aos obtidos para os painéis MDP produzidos com adesivo comercial de ureia-formaldeído (Capítulo 4).