Biocompósitos de acetato de celulose e fibras curtas de Curauá tratadas com CO2 supercrítico

Abstract

IntroduçãoTradicionalmente os compósitos baseados em termoplásticos disponíveis no mercado são constituídos por poliolefinas (principalmente polietileno e polipropileno) e fibras de vidro. As propriedades mecânicas e térmicas destes compósitos permitem aplicações nas indústrias automotiva e aeroespacial [1] . Os compósitos disponíveis no mercado apresentam um tempo longo de degradação e, para várias aplicações, estes produtos poliméricos podem ter uma vida útil relativamente curta. Isto certamente tem um impacto ambiental, que se faz notar principalmente pelo acúmulo em aterros sanitários. Medidas para minimizar estes problemas têm sido empregadas, destacando-se a reciclagem química e mecânica destes materiais. Na última década em especial, tanto a academia como o setor industrial investiram esforços na busca por alternativas de menor impacto ambiental para estes compósitos, dando origem a uma nova classe de compósitos denominados ecocompósitos ou biocompósitos [1,2] . Se por um lado estes materiais podem apresentar uma menor vida útil, eles devem apresentar propriedades térmicas e mecânicas semelhantes aos polímeros atualmente utilizados, associadas à possibilidade de biodegradação pós-consumo [2] . As fibras vegetais ou lignocelulósicas constituem numa importante classe de materiais de reforço para matrizes poliméricas. Estas apresentam a estrutura de um compósito formado por lignina, que atua como matriz, e as fibrilas de celulose como reforço [1,2] . As vantagens das fibras vegetais sobre as fibras sintéticas são a baixa densidade, boas propriedades térmicas, biodegradabilidade, melhores propriedades mecânicas específicas, além de serem menos abrasivas aos equipamentos de processamento de polímeros [3] . Geralmente, em compósitos a adesão entre as fases tem impacto significativo sobre as propriedades mecânicas [3,4] . Devido a este fato e a natureza química da matriz polimérica, muitas vezes faz-se necessário o tratamento físico ou químico da superfície das fibras lignocelulósicas. Estes tratamentos propiciam uma melhor fibrilação e dispersão das fibras pelas matrizes poliméricas, o aumento da rugosidade e alteração da polaridade superficial e a diminuição da adsorção de água [5] . Em geral, tratamentos químicos têm um impacto econômico considerável no preparo de compósitos, pelo uso de insumos químicos e pela geração de efluentes [6] . Fluidos supercríticos são utilizados na indústria química, incluindo áreas como a farmacêutica, de combustíveis, petroquímica e alimentícia, em processos, tais como: extrações, fracionamentos, separações e purificações [7,8,9] . Especificamente, tratamentos com fluidos supercríticos são aplicados a fibras lignocelulósicas objetivando a extração da lignina [7,8] , tendo como vantagem sobre os métodos convencionais de tratamento Abstract: In this work, the effect of pre -processing of short Curaua fibers with supercritical carbon dioxide on the properties of biocomposites with cellulose acetate was studied. The treatment with supercritical CO 2 may result in the partial lignin ...

Can supercritical carbon dioxide be suitable for the green pretreatment of plant fibres dedicated to composite applications?

“…A decrease is observed for TF-1 and TF-2 compared with NTF. This result, in agreement with the results obtained by Gutiérrez et al [18] on curaua fibres, can be attributed to the partial extraction of lignin from fibres during the sc-CO 2 treatment.…”

“…To the best of the author's knowledge, and on the basis of this open bibliography, it appears that this process, quite extensively studied and used for the lignocellulosic fractionation pretreatment for biorefinery [15] or for molecule extraction [6][7], was rarely envisioned and used for the preparation and treatment of plant fibres for material applications. Only Guttiérrez et al [18] studied the effect of sc-CO 2 treatment on Curauá fibre properties (Ananas lucidus). Their results exhibit a partial extraction of lignin and a fibrillation of the fibres induced by sc-CO 2 treatment.…”

Environmentally Friendly Surface Modification Treatment of Flax Fibers by Supercritical Carbon Dioxide

“…Much limited attention has received the use of scCO 2 for the surface treatment of plant fibers intended as reinforcement of polymer matrices. Gutiérrez et al [36] studied the effect of supercritical carbon dioxide on the properties of Curauá fibers. The treatment with supercritical CO 2 resulted in the partial lignin extraction from the fibers and fiber fibrillation.…”

Green composites of poly(3‐hydroxybutyrate) and curaua fibers: Morphology and physical, thermal, and mechanical properties

“…and Spinacé et al . Curaua fibers have been used as fillers in composites of polyester, polyolefins, and cellulose acetate …”

“…In this article, we report the morphology and thermal, mechanical and physicochemical properties of PHB/curaua composites containing triethyl citrate as the plasticizer. Triethyl citrate (TEC) is known as an environmentally friendly biodegradable plasticizer and it has been used as a plasticizer for PHB, cellulose acetate/curaua, and cellulose acetate/clay composites . The PHB/curaua composites were prepared by mechanical mixing using pristine and chemically treated fibers (10 wt %) and TEC (30 wt %).…”