Eletofiação da lignina kraft e da poliacrilonitrila/lignina para produção de nanofibras poliméricas visando a obtenção de nanomantas de carbono

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Data
2019-02-22
Autores
Nahra, Lara Robert [UNIFESP]
Orientadores
Guerrini, Lilia Muller [UNIFESP]
Tipo
Dissertação de mestrado
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Resumo
The electrospinning of polymer materials from renewable sources has been highlighted by the innumerable possibilities of applications and because it presents considerable potential for obtaining products with appropriated properties of application, lower cost of raw material and above all, less environmental impact. Among these materials, we highlight Kraft lignin (LK), a by-product resulting from the paper production process and cellulose, as an alternative for the production of LK polymer nanomats and blends composed of LK using electrospinning technique. Thus, the objective of this work consists in preparation of polyacrylonitrile (PAN), LK and PAN/LK nanomats by electrospinning technique via polymer solution. The effect of LK concentration on the preparation of PAN/LK and nanomats blends was evaluated in order to determine the maximum concentration of LK for polymer nanomats production. The chemical modification of LK was demonstrated by means of the hydrogen nuclear magnetic resonance (1H-NMR) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). In spite of this, it was not possible to obtain nanomats of LKa and LKg employing different electrospinning strategies. It was possible to obtain homogenous and undamaged nanomants from the PAN/LK blends containing 0 to 60% wt% of LK. Nanomats with nonhomogeneous fibers and with the presence of bead defects were produced from PAN/LK blends containing 70 and 80% wt% of LKg. From the thermogravimetric analysis (TGA) it was verified that the addition of lignin provided a lower thermal resistence of the mats, from 317 °C for the PAN mats to 278 °C for the PAN/LKp mats at 40/60% wt%, and lower mass loss of the mats, from 36.59% for the PAN mats to 50.72% for the PAN/LKp mats at 40/60% wt%.
A eletrofiação de materiais poliméricos oriundos de fontes renováveis tem se destacado pelas inúmeras possibilidades de aplicações e por apresentar considerável potencial para obtenção de produtos com propriedades diferenciadas de aplicação, menor custo de matéria-prima e sobretudo, menor impacto ambiental. Dentre estes materiais, destaca-se a lignina Kraft (LK), um subproduto resultante do processo de produção do papel e da celulose, como uma alternativa para produção de nanomantas poliméricas de LK e de blendas compostas por LK por meio da técnica de eletrofiação. Assim, o objetivo deste trabalho consiste na preparação de nanomantas de poliacrilonitrila (PAN), LK e PAN/LK por meio da técnica de eletrofiação via solução polimérica. O efeito da concentração da LK na preparação das blendas de PAN/LK e das nanomantas foi avaliado, visando encontrar a máxima concentração da LK para produção das nanomantas poliméricas. A eletrofiação da LK foi realizada antes e após tratamento químico com ácido cítrico (LKa) e glioxal (LKg) com o objetivo de aumentar a massa molar via reticulação e auxiliar na obtenção das nanomantas. A modificação química da LK foi comprovada por meio da técnica de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN-1H) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR). Apesar disso, não foi possível obter nanomantas de LKa e LKg empregando diferentes estratégias de eletrofiação. Foi possível obter nanomantas homogêneas e sem defeitos a partir das blendas de PAN/LK contendo 0 a 60% em massa de LK. Foram produzidas nanomantas com fibras não homogêneas e com a presença de defeitos do tipo contas a partir das blendas de PAN/LK contendo 70 e 80% em massa de LKg. A partir da análise termogravimétrica (TGA) foi verificada que a adição de lignina proporcionou uma menor resistência à degradação térmica das mantas, de 317 °C para a manta de PAN para 278 °C para a manta de PAN/LKp a 40/60% m/m, e menor perda de massa, de 36,59% para a manta de PAN para 50,72% para a manta de PAN/LKp a 40/60% m/m.
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