Bionanocompósito a base de PA 66, nanocelulose e nanoargila para elaboração de EPI contra quedas de idosos.

Abstract

Nesse trabalho se objetivou usar dos recentes avanços estudos na área de nanociência e nanotecnologias para estruturar a união do conceito de biomaterial ao conceito de compósito e nanomaterial, conceituando assim um bionanocompósito. Com uma matriz de poliamida 66 e reforços de nanocelulose e nanoargila, o projeto utilizou de matérias-primas nano muito buscadas e utilizadas nos últimos anos entre os pesquisadores em virtude das excelentes melhorias que elas trazem ao compósito. O método de obtenção dos nanocristais de celulose foi o de hidrólise ácida com ácido sulfúrico. A nanocelulose e nanoargila incorporadas à matriz por mistura mecânica com auxílio de emoliente foram a parte definitiva e crítica do projeto, tanto no sentido de processamento quanto no de melhorias das propriedades térmicas, mecânicas e químicas do material. Como esperado, o processamento do bionanocompósito correspondeu a uma etapa complicada de execução, considerando a higroscopia da poliamida 66 e a sensibilidade da nanocelulose às alterações térmicas bruscas, exigindo um tato mais fino durante o processo de injeção para evitar degradação parcial ou total do material. As amostras obtidas foram caracterizadas através do ensaio de impacto, com subsequente comparação ao material puro (apenas poliamida 66) para avaliar e constatar se houve melhorias nas propriedades mecânicas em termos de resistência. Através das análises foi possível notar um aumento da rigidez do material, que perdeu características de ductilidade e flexibilidade, principalmente ao unir nanocelulose e nanoargila. A dissipação de energia para melhor absorção de impacto não foi a mais ideal, indicando que novas concentrações ou até mesmo a adição de diferentes reforços se fazem necessários em futuros projetos envolvendo essa temática a fim de atingir o bionanocompósito ideal para ser utilizado como equipamento de proteção individual.

The aim of this work was to use recent advances in nanoscience and nanotechnology to structure the union of the concept of biomaterial with the concept of composite and nanomaterial, thus conceptualizing a bionanocomposite. With a polyamide 66 matrix and nanocellulose and nano-clay reinforcements, the project used nano raw materials that have been much sought after and used in recent years by researchers due to the excellent improvements they bring to the composite. The method used to obtain the cellulose nanocrystals was acid hydrolysis with sulfuric acid. The nanocellulose and nano-clay incorporated into the matrix by mechanical mixing with the aid of an emollient were the final and critical part of the project, both in terms of processing and improving the material's thermal, mechanical and chemical properties. As expected, the processing of the bionanocomposite was a complicated stage, given the hygroscopic nature of polyamide 66 and the sensitivity of nanocellulose to sudden thermal changes, requiring a finer touch during the injection process to avoid partial or total degradation of the material. The samples obtained were characterized using the impact test, with subsequent comparison to the pure material (polyamide 66 only) in order to assess and verify whether there were any improvements in the mechanical properties in terms of strength. The analysis showed an increase in the rigidity of the material, which lost its ductility and flexibility characteristics, especially when nanocellulose and nano-clay were combined. Energy dissipation for better impact absorption was not ideal, indicating that new concentrations or even the addition of different reinforcements are needed in future projects involving this subject in order to achieve the ideal bionanocomposite for use as personal protective equipment.