Autores: Deusanilde de Jesus Silva
Maria Luiza Otero D’Almeida
Resumo
Nanocristais de celulose, também conhecidos como whiskers, são os domínios cristalinos de fontes celulósicas. Essas nanopartículas, quando isoladas, têm sido avaliadas como material de reforço em matrizes poliméricas pelo seu potencial em melhorar as propriedades mecânicas, ópticas, dielétricas, dentre outras, dessas matrizes.
Recentes trabalhos de literatura, envolvendo matéria prima, processo de isolamento, caracterização e desempenho de nanocristais de celulose isolados, foram considerados na elaboração deste trabalho.
Tabelas sumarizando as características dimensionais com suas respectivas fontes, descrição de processos de isolamento, condições de hidrólise, técnicas de determinação e desempenho desse material em suspensão e em matrizes poliméricas são apresentadas.
No trabalho constam, também, desafios a serem ultrapassados nessa promissora área de pesquisa, especialmente no que diz respeito à dispersividade dos nanocristais relacionada a sua tendência à aglomeração e a sua compatibilidade com polímeros hidrofóbicos comerciais.
Introdução
As pesquisas para o desenvolvimento de materiais biodegradáveis de fontes renováveis são crescentes. A disponibilidade de biopolímeros, relativamente mais baratos, que se apresentam em abundância na natureza, pode ser citada como uma razão importante. Um exemplo de biopolímeros com estas vantagens é a celulose.
O recente interesse na utilização de partículas nanométricas rígidas como materiais de reforço em matrizes poliméricas, compósitos ou nanocompósitos, tem aumentado. Dois bons exemplos desses tipos de partículas são os nanotubos de carbono e os nanocristais de celulose.
Nanocristais de celulose, também reportados na literatura como whiskers, nanofibras, cristalitos ou cristais de celulose, são os domínios cristalinos de fibras celulósicas isolados por meio de hidrólise ácida, e são assim chamados devido a suas características físicas de rigidez, de espessura e de comprimento.[1]
Milewski (1994), citado por Samir et al. (2005),[2] reporta que os whiskers de celulose são regiões que crescem sob condições controladas, o que permite a formação de cristais individuais de alta pureza. Sua estrutura altamente ordenada pode conferir não somente alta resistência, mas também mudanças significativas em algumas propriedades importantes de materiais, tais como elétrica, óptica, magnética, ferromagnética, dielétrica e de condutividade.
O polímero de celulose que constitui os whiskers é formado por unidades de glicose que contém três grupos hidroxilas livres ligados aos carbonos 2, 3 e 6, os quais são responsáveis pelas interações intermoleculares. A partir dessas interações, sucessivas estruturas são formadas, dando origem à parede celular da fibra: micelas, agrupamento das cadeias em feixes; microfibrilas, agregados de micelas; e fibrilas, agregados de microfibrilas que também podem ser denominados de macrofibrilas. Portanto, as microfibrilas que compõem as fibras, resultantes do arranjo das moléculas de celulose, são constituídas de regiões cristalinas, altamente ordenadas e amorfas, desordenadas (Figura 1). As regiões cristalinas são resultados da ação combinada da biopolimerização e cristalização da celulose comandada por processos enzimáticos. As regiões amorfas são resultados da má formação da estrutura devido à alteração no processo de cristalização. Essas são denominadas, por alguns autores, de regiões em que a cristalização ocorreu com defeito.
Referências
Deusanilde de Jesus Silva, Maria Luiza Otero D’AlmeidaNanocristais de celuloseCellulose whiskersO PAPEL vol. 70, num. 07, pp. 34 – 52 JUL 2009Institute for Technological Research of the State of São Paulo – IPT/ Pulp and Paper Laboratory. Av. Prof. Almeida Prado, 532, Cidade Universitária 05508-901 São Paulo – SP, Brazil – Phone: +55 11 3767-4446, Fax: +55 11 3767 4098Leia o artigo completo no arquivo PDF.
