Materiais Celulósicos e Papel
Código
7452
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Ciências dos Materiais
Créditos
6.0
Professor responsável
Maria Helena Figueiredo Godinho
Horas semanais
5
Língua de ensino
Português
Objectivos
Pretende-se:transmitir ao aluno um conjunto integrado de informação que se pensa ser útil, tanto para a aquisição de conhecimentos adicionais sobre um conjunto de materiais, como para promover a procura de conhecimentos sobre o modo de utilizar polímeros celulósicos em novas aplicações;
estimular a capacidade de resolver problemas de índole teórica, usando as ferramentas de cálculo necessárias, e de índole prática, laboratorial, sabendo lidar com os materiais e com o seu processamento;
estimular a capacidade de pesquisa, de síntese e de comunicação oral através da realização de relatórios dos trabalhos de laboratório e suas discussões. Procura-se que o aluno seja crítico em relação à informação que lhe é fornecida e crie o hábito de exprimir a sua opinião sobre o assunto em causa; que aprenda a confrontar a sua opinião com a dos outros.
Principais metodologias utilizadas para a extracção da celulose, nomeadamente extracção das fibras celulósicas a partir da madeira.
Propriedades físicas e químicas da celulose.
Modelos físicos que ajudam a interpretar o comportamento dos materiais celulósicos em solução. Influência do solvente no comportamento da cadeia celulósica.
Conhecer sobre a síntese de derivados celulósicos, com especial ênfase para a síntese de ésteres e éteres, a partir da celulose.
Aplicabilidade dos materiais celulósicos, como polímeros líquidos cristalinos e como materiais biodegradáveis.
Conteúdo
Capítulo I - Introdução. Evolução histórica do estudo dos polímeros naturais. Principais polímeros naturais. A celulose, quitina e quitosano. Principais utilizações industriais da celulose. Importância económica da celulose no contexto nacional e europeu. Os polissacarídeos como materiais funcionais. O papel da celulose nos sistemas biológicos. A celulose como polímero biodegradável. Tendências futuras na utilização da celulose.
Capítulo II - Celulose: Constituição e estrutura. Fórmula química da celulose. Celulose I, análise estrutural. Celulose Ia e I b. Cellulose II, estrutura cristalina da celulose II. Celulose III e Celulose IV. Celulose amorfa. Propriedades químicas. Acção da água e das soluções salinas. Acção das bases alcalinas, orgânicas, ácidos e oxidantes.
Capítulo III - Compósitos lenhocelulósicos. A madeira. Microestrutura. Estrutura da parede celular. Propriedades da madeira. Resistência mecânica. A cortiça: composição química, propriedades mecânicas. O algodão: composição química e extracção da celulose. Fabrico do papel. Pastas celulósicas. Processo sulfito, composição do licor, reacções químicas da lenhina, hemiceluloses e celulose. Tipos de processos. Recuperação dos licores, Processos alcalinos. Reacções químicas. Branqueamento das pastas.
Capítulo IV - Derivados celulósicos. Classificação dos derivados celulósicos. Reacções de modificação da celulose; ésteres e éteres. Reacções de reticulação. Preparação de filmes e fibras e sua caracterização mecânica.
Capítulo V - Interacção derivados celulósicos/solvente. Parâmetros de solubilidade. Caracterização reológica das soluções polímero/solvente. Derivados celulósicos solúveis em água. Percentagem de humidade, inchamento e penetração de água. Ponto de gelificação. Derivados celulósicos solúveis em solventes orgânicos. Aplicações: detergentes, alimentos, produtos farmacêuticos, cosméticos, adesivos e colas.
Capítulo VI - Polímeros líquidos cristalinos celulósicos. Classificação dos polímeros líquidos cristalinos celulósicos. Formação de fases líquidas cristalinas liotrópicas. Soluções de derivados celulósicos e de celulose. Propriedades ópticas da fase nemática quiral. Mesofases termotrópicas e nano celuloses. Aplicações. Fibras de alto módulo. Fabrico de mostradores electro-ópticos a cristal líquido.
Capítulo VII - Compósitos celulósicos. Preparação de misturas e de micro/nano compósitos. Obtenção de filmes por evaporação do solvente, electrofiação e coagulação. Caracterização. Aplicações em materiais de embalagem, papel, materiais para a construção e aeronaútica.
Capítulo VIII - Novas aplicações da celulose.
Bibliografia
P.J. Flory "Principles of Polymer Chemistry", Cornell University Press, Ithaca, N.Y. (1953)
R.D. Gilbert, Cellulosic Polymers, Blends and Composites, Hanser, Munich (1994)
W. Hamad, Cellulosic Materials, Kluwer Academic Publishers, London (2001)
P.A. Williams, Cellulosic pulps, fibres and materials, Woodhead Publishing ltd, Cambridge (2000)
N.-S. Hon, N. Shiraishi, Wood and Cellulosic Chemistry, Marcel Dekker, N.Y. (2000)