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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.88.1996.tde-29012010-162946
Documento
Autor
Nome completo
Cibele Marisa Franco Martinez
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 1996
Orientador
Banca examinadora
Campana Filho, Sergio Paulo (Presidente)
Frollini, Elisabete
Logarezzi, Amadeu Jose Montagnini
Título em português
Obtenção e caracterização de materiais absorventes através de carboximetilação de polpa etanol/água de medula de bagaço de cana de açúcar.
Palavras-chave em português
Carboximetilcelulose
Materiais absorventes
Medula de bagaço
Polpa etanol/água
Resumo em português
Este trabalho relata o uso de polpa etanol /água de medula em um estudo que visa obter e caracterizar carboximetilcelulose substancialmente insolúvel, destinada a aplicação como material absorvente. Em um experimento típico a reação de carboximetilação de polpa etanol / água branqueada de medula de bagaço foi realizada em suspensão de isopropanol /água de 1: 8 (mim) a 80°C por 4 horas empregando relação molar de celulose / hidróxido de sódio / ácido monocloroacético de 1 /5.4 / 8.8. Os produtos foram caracterizados quanto à presença de grupos funcionais característicos; grau médio de substituição (DS); solubilidade em água e em solução aquosa alcalina; capacidade de retenção de água e de solução salina; morfologia e estabilidade térmica. As técnicas instrumentais empregadas nessas caracterizações incluem as espectroscopias de ressonância magnética nuclear (RMN) e de infravermelho (i.r); microscopia eletrônica de varredura (MEV); termogravimetria (ATG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). O material com melhores características foi obtido quando a condição acima descrita para a reação de carboximetilação foi aplicada e corresponde a um produto muito pouco solúvel (SH20 < 2%) com características absorventes superiores às da matéria-prima. Foram realizadas outras oito sínteses empregando diferentes concentrações de ácido monocloroacético e outros tempos de reação. Todos os produtos apresentam o efeito polieletrólito, mas suas capacidades de inchamento não dependem de forma simples dos graus médios de substituição. As capacidades de' retenção de água apresentadas pelos produtos deste trabalho parecem resultar de um compromisso entre variáveis da reação, quantidade e distribuição de grupos iônicos ao longo das cadeias e grau de intercruzamento. Nossos resultados não permitem concluir se os materiais correspondem a cadeias poliméricas intercruzadas física ou covalentemente, pois a ocorrência de ligações de intercruzamento do tipo éster não pode ser descartada, mas a confirmação de sua presença por espectroscopia de infra-vermelho é prejudicada pela extensa superposição de bandas na região de interesse. Apesar do emprego de fontes convencionais de celulose em condições semelhantes de síntese resultar em produtos com características muitos superiores àquelas apresentadas pelos produtos deste trabalho, consideramos que nossos resultados são promissores. Por um lado, devem ser consideradas a disponibilidade e abundância da matéria-prima que podem significar um custo relativamente baixo quando comparado ao de fontes convencionais de celulose. Por outro lado, o emprego de polpas de bagaço em lugar de madeiras pode ter um impacto ecológico muito positivo dada a possibilidade de preservação de reservas florestais. Finalmente é necessário ressaltar que a qualidade dos produtos obtidos depende das características da matéria-prima empregada, principalmente grau de polimerização da celulose obtida por polpação. Nesse sentido, o emprego de outros processos de polpação e branqueamento que reduzam a degradação das cadeias de celulose melhorarão as características das polpas de medula e, por consequência, as propriedades absorventes da carboximetilcelulose insolúvel obtida.
Título em inglês
Obtainion and characterization of absorbent materials throught carboximelation of etanol/water pulp non fiber fraction sugar cane bagasse.
Palavras-chave em inglês
Absorbent materials
Carboxymethylcellulose
Etanol/water pulp
Non fiber fraction bagasse
Resumo em inglês
This work describes the use of ethanol / water pulps of pith in a study aiming the obtention and characterization of substantially insoluble carboxymethylcellulose for application as an absorvente material. In a typical experiment the carboxymethylation reaction of bleached ethanol / water pulp occurred at 80°C for 4 hours in isopropanol/ water suspension 1 : 8 (w/w) employing a cellulose / sodium hydroxide / monochloroacetic acid molar ratio of 1.0/5.4 / 8.8. Characterizations were made through the determinations of the presence of characteristic functional groups; degree of substitution (DS); solubility in pure water and alkaline aqueous solution; water and saline aqueous solution retention capacity; morphology and thermal stability of the obtained products. Infra-red (i.r.) and nuclear magnetic ressonance (NMR) spectroscopies; scanning electronic microscopy (SEM); thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) were employed for these characterizations. The material with the best absorbent characteristics was obtained through the application of the condition above described for the carboxymethylation reaction. This is a very insoluble product (S IDO < 20/0) with a much higher water retention capacity than unreacted pulp employed as raw material. Other eight products were prepared through the application of different concentrations of monochloroacetic acid and variable reactions times. AlI products manifested the polyelectrolyte effect, but their water retention capacities seem to depend on the degree of substitutions in a complex way. Water retention capacities of the products of this work seem to be the result of a compromise among the parameters of the carboxymethylation reaction, the content and distribution of ionic groups and the degree of crosslinking. From our results it cannot be concluded if the materials correspond to physically or covalently crosslinked polyffiericchains since the occurrence of ester bonds as crosslinkers can not be discarded, but its detection in the infra-red spectra is difficult as a consequence of the extensive superposition of bands in the region of interest. Although the use of conventional sources of cellulose in conditions similar to those described here result in products of superior quality we believe that pith can be a good altemative raw material for the obtention of carboxyffiethyl ceIlulose with absorbent characteristics. In Brazil it is available as a very abundant and low cost raw material derived from the industries which process sugar cane for the production of ethanol and sugar and its utilization in place of wood pulps may also represent ecological advantages as forest preservation will be favoured. Finally it is worthwhile to remember that the quality of the products also depends on the raw material characteristics, mainly the degree of polyffierization of the cellulose obtained after pulping. So the use of the other pulping and bleaching processes which minimize chain degradation wiIl certainly result in better pulps from pith and as a consequence materials with better absorbent characteristics will be prepared.
 
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Data de Publicação
2010-02-23
 
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