Estudo das propriedades físico-químicas de nanocristais de celulose após reação de oxidação utilizando N-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidina (TEMPO)

Abstract

Os nanocristais de celulose (CNC) vêm sendo utilizados em diversas áreas devido as características atrativas que apresentam como baixo custo, disponibilidade, biocompatibilidade, ótimas propriedades mecânicas e funcionalidade de sua superfície. A funcionalização via oxidação utilizando o reagente N-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidina (TEMPO) é um dos tratamentos mais eficazes e bastante discutido na literatura. Através desse reagente é possível a modificação seletiva da superfície da celulose, oxidando álcoois primários e secundários em condições brandas e tempo reacional reduzido. O princípio básico deste pré-tratamento consiste na oxidação de fibras de celulose através da adição de NaClO na presença de quantidades catalíticas de TEMPO e NaBr em pH 10-11, à temperatura ambiente. O objetivo deste trabalho foi funcionalizar os nanocristais de celulose (CNC) com o reagente TEMPO e caracterizar os materiais obtidos, a fim de investigar possíveis aplicações. A funcionalização foi realizada alterando os parâmetros de massa para o TEMPO e brometo de sódio (NaBr), obtendo-se três materiais: CNCm1, CNCm2 e CNCm3. Os materiais obtidos foram caracterizados utilizando as técnicas de difração de raios X (DRX), de termogravimetria (TG) e de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourrier (FTIR). Por meio da difração de raios X foi possível observar que a modificação superficial dos CNC não trouxe alterações significativas na cristalinidade do material. A análise térmica realizada para amostras indicou que houve uma redução na temperatura de início de degradação do material após a reação de oxidação, de 255 °C (CNC) para 230 °C (CNCm2) e um aumento na quantidade residual de carbono para CNCm2 em 17%. Com a análise de FTIR pôde-se concluir que foi obtida a esterificação da superfície dos nanocristais de celulose com TEMPO, principalmente para a amostra CNCm3 em que foi observada a presença de uma banda em torno de 1737 cm-1, atribuída ao estiramento da carbonila do grupo éster. Os CNC obtidos apresentaram características padrões desta partícula, evidenciando que a reação de isolamento e de modificação superficial dos CNC não conferiu nenhum dano à estrutura deste material. Além disso, a reação de esterificação do CNC foi obtida com sucesso utilizando a metodologia com maiores teores de TEMPO e brometo de sódio.