Autor(es):
Vilela, Carla Andreia Cunha 
Data: 2008
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/3030
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Engenharia de materiais; Nanocompósitos; Celulose; Polietileno
Descrição
Nanocompósitos de celulose/CaCO3 foram preparados através da reacção
controlada em meio alcalino entre cloreto de cálcio e carbonato de dimetilo na
presença de fibras de celulose. O efeito de vários parâmetros reaccionais
(tempo e temperatura de reacção, quantidade de fibra, e conteúdo de grupos
carboxilo na celulose) nas características dos nanocompósitos foi avaliado por
ICP-AES, IR, XRD, SEM, TGA, ToF-SIMS e XPS. Os resultados indicam que
as condições de hidrólise influenciam a quantidade e morfologia das partículas
de CaCO3 depositadas na surperfície das fibras de celulose: (i) a quantidade e
o tamanho das partículas de CaCO3 depositadas nas fibras de celulose
aumentam com o tempo de reacção; (ii) reacções realizadas a 25ºC originam
nanopartículas esféricas de CaCO3, enquanto que a 70ºC originam microagregados
de Ca(OH)2; (iii) suspensões de fibra de baixa consistência
favorecem a formação de partículas esféricas; (iv) a presença de grupos
carboxilo na celulose promove o crescimento controlado do CaCO3 à superfície
das fibras.
Compósitos de matriz polimérica de polietileno são uma possível aplicação
para os nanocompósitos de celulose/CaCO3. O uso dos nanocompósitos como
fase de reforço originou materiais compósitos com maior módulo de
armazenamento do que o polietileno. Para além disto, o valor do módulo de
armazenamento dos compósitos de PE reforçados com celulose/CaCO3 é
superior ao módulo dos compósitos de PE reforçados só com fibras de
celulose.
ABSTRACT: Nanocomposite materials of cellulose/CaCO3 were prepared by the controlled
reaction between calcium chloride and dimethylcarbonate in alkaline medium in
the presence of cellulosic fibres. The effect of several reaction parameters
(reaction time, temperature, fibre quantity and extent of cellulose modification)
on the final characteristics of the nanocomposite materials was investigated by
ICP-AES, IR, XRD, SEM, TGA, ToF-SIMS and XPS. The results showed that
the hydrolysis conditions strongly influenced the quantity and morphology of
CaCO3 particles deposited on the surface of cellulosic fibres: (i) the amount and
size of CaCO3 deposited on the cellulose fibres increased with increasing
reaction time; (ii) the reactions performed at 25ºC originated nanosized CaCO3
particles with spheroid morphology, while at 70ºC micrometric aggregates of
Ca(OH)2 were obtained; (iii) lower consistencies of the reacting suspensions
favoured the formation of spheroidal particles; (iv) the presence of carboxyl
groups at the cellulose surface promoted the selective control growth of CaCO3
on the surface of the fibres.
Polymer matrix composites of polyethylene were a potential application for the
nanocomposites of cellulose/CaCO3. The use of the nanocomposites as
reinforcing phase originated composite materials with higher storage modulus
than neat PE. Besides, the modulus of PE composites reinforced with
cellulose/CaCO3 materials was even higher than the corresponding modulus of
PE composites reinforced with only cellulose fibres. Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de Documento
Dissertação de Mestrado
Idioma
Inglês
Orientador(es)
Neto, Carlos de Pascoal; Trindade, Tito da Silva
