Celulose: efeitos estruturais de sua modificação por química de superfícies

dc.contributor.advisor1Sarmento, Hugo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4515469289999439
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5220-7992
dc.contributor.authorMendes Daniel, Eduardo
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0165676401969565
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-1972-5955
dc.date.accessioned2026-03-31T13:24:19Z
dc.date.issued2025-12-15
dc.description.abstractCellulose, the most abundant biopolymer on the planet, exhibits great versatility for chemical modifications. This work aimed to investigate the structural effects arising from the chemical surface modification of kraft pulp cellulose, correlating microstructural changes with the macroscopic properties of derived cryogels. To this end, cellulose was functionalized via two distinct routes: anionization, through TEMPO ((2,2,6,6-tetrametil-piperidi-1-nil)oxil) oxidation, and cationization, through etherification with GTMAC (Glycidyltrimethylammonium chloride). The success of the reactions was confirmed by Infrared Spectroscopy (FTIR), which detected the carboxylate band in the TEMPO samples and changes in the ether region 1030 − 1163cm−1 in the GTMAC samples, and by Zeta Potential measurements, which validated the change in surface charges. X-Ray Diffraction (XRD) indicated that both surface modifications, in general, increased the material’s crystallinity index. Atomic Force Microscopy (AFM) revealed distinct morphologies, such as aggregated nanofibers in GTMAC1 and a more defined fibrillar structure in TEMPO1. The produced cryogels were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and compression tests. Notably, the GTMAC2 and TEMPO1 samples exhibited the three characteristic compression regimes of stable foams, whereas GTMAC1 and TEMPO2 failed in this regard. Additionally, the GTMAC1 sample demonstrated the highest water percolation rate. The results establish a direct correlation between the type and degree of cellulose surface functionalization and the structural and mechanical properties of the resulting cryogels.eng
dc.description.resumoA celulose, o biopolímero mais abundante do planeta, apresenta grande versatilidade para modificações químicas. Este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos estruturais decorrentes da modificação química da superfície da celulose de polpa kraft, correlacionando as alterações microestruturais com as propriedades macroscópicas de criogéis derivados. Para isso, a celulose foi funcionalizada por duas rotas distintas: anionização, via oxidação TEMPO ((2,2,6,6 tetrametil-piperidi-1-nil)oxil), e cationização, via eterificação com GTMAC (cloreto de glicidiltrimetilamônio). O sucesso das reações foi confirmado por Espectroscopia no Infravermelho (FTIR), que detectou a banda de carboxilato nas amostras TEMPO e alterações na região de 1030 − 1163cm−1 nas amostras GTMAC, e por medições de Potencial Zeta, que validaram a alteração das cargas superficiais. A Difração de Raios-X (DRX) indicou que ambas as modificações de superfície, em geral, aumentaram o índice de cristalinidade do material. A Microscopia de Força Atômica (AFM) revelou morfologias distintas, como nanofibrilas agregadas em GTMAC1 e uma estrutura fibrilar mais definida em TEMPO1. Os criogéis produzidos foram analisados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e testes de compressão. Notavelmente, as amostras GTMAC2 e TEMPO1 apresentaram os três regimes de compressão característicos de espumas estáveis, enquanto GTMAC1 e TEMPO2 falharam nesse aspecto. Adicionalmente, a amostra GTMAC1 demonstrou a maior taxa de percolação de água. Os resultados estabelecem uma correlação direta entre o tipo e o grau de funcionalização da superfície da celulose e as propriedades estruturais e mecânicas dos criogéis resultantes.por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdProcesso n° 2022/08780-4
dc.identifier.citationMENDES DANIEL, Eduardo. Celulose: efeitos estruturais de sua modificação por química de superfícies. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23853.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23853
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia Física - EFi
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectCelulosepor
dc.subjectCriogéispor
dc.subjectEspumaspor
dc.subjectFuncionalizaçãopor
dc.subjectCelluloseeng
dc.subjectCriogelseng
dc.subjectFoamseng
dc.subjectFunctionalizationeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDES
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.ods13. Ação contra a Mudança Global do Clima
dc.titleCelulose: efeitos estruturais de sua modificação por química de superfíciespor
dc.title.alternativeCellulose: structural effects of surface chemical modificationeng
dc.typeTCC

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