Development of polyurethane composite reinforced with isolated candeia pulp nanofibrils

Candeia (Eremanthus erythropappus) is an important raw material due to the essential oil that can be extracted from the whole tree. The essential oil contains (-)--bisabolol that has an active principle with pharmacological properties with wide range of use in pharmaceutical and cosmetic industries. The extraction process of essential oil produces a large quantity of wood residue that only a small portion as reused. New Developments to provide feasible alternative applications for the remaining portion of wood residue make exploration process of candeia more rentable and sustainable. Cellulose was isolated from that wood residue of candeia by wet chemistry. Further processing with an ultrafine high shear grinder the bleached cellulose pulps, with and without 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO) treatment, were led to the disruption of cell walls into nanofibrils. In the present study cellulose nanofibrils (NFC) isolated from wood residue of candeia were applied as additive for a waterborne polyurethane-based wood coating in order to improve the mechanical resistance. Coating suspensions containing up to 12 wt% were prepared by mechanical mixing. The addition of cellulose nanofibers to waterborne polyurethane demonstrated the enhancement of mechanical properties. The better mechanical performances were achieved for composites with a nanofibrils amount of 8 wt% and 12 wt%. Overall the mechanical properties were increased over 40%. Additionally, the nanofibrils have acted as a rheological modifier at the waterborne coating. Cinematic viscosity increased as increased the amount of NFC. As noticed on mechanical properties behavior the effect of nanofibrils content on the viscosity is more efficient with values of 8 wt% and 12 wt%.Não recebi financiamentoA Candeia (Eremanthus erythropappus) é uma importante matéria-prima devido ao óleo essencial que pode ser extraído de toda parte da árvore. O óleo essencial contém (-)--bisabolol, substância com propriedades farmacológicas de uso nas indústrias farmacêuticas e de cosméticos. O processo de extração do óleo essencial produz uma grande quantidade de resíduo de madeira da qual somente uma pequena fração é reutilizada como fonte de energia no próprio processo produtivo. Novos desenvolvimentos para viabilizar aplicações alternativas da fração remanescente deste resíduo tornam o processo de exploração da candeia mais rentável e sustentável. A celulose usada neste estudo foi isolada do resíduo de candeia por processo químico via úmida. Posteriormente, por refino em moinho de alto cisalhamento, a polpa de celulose, com e sem tratamento com reagente 2,2,6,6-tetrametilpiperidino-1- oxilo (TEMPO), foi desfibrilada para obtenção de nanofibrilas. Neste estudo as nanofibrilas de celulose isoladas do resíduo de candeia foram utilizadas como aditivos em poliuretano disperso em água, que é utilizado comercialmente como base em formulações de vernizes e tintas com o objetivo de melhoria da resistência mecânica do verniz. Dispersões da resina contendo até 12% em massa de nanofibrilas na película seca foram preparadas por mistura mecânica. A adição de nanofibrilas de celulose na resina de poliuretano a base de água demonstrou melhoras em suas propriedades mecânicas (tensão e alongamento na ruptura e módulo elástico). Os melhores desempenhos mecânicos foram atingidos com o conteúdo de 8% e 12% em massa de nanofibrilas. De forma geral, as propriedades mecânicas foram aumentadas no mínimo 40% em relação à resina base. Adicionalmente, a nanofibrila de celulose agiu como modificador reológico na dispersão aquosa. A viscosidade cinemática aumentou em função do aumento da concentração de nanofibrilas de celulose. Como verificado no comportamento mecânico, o efeito da concentração de nanofibrilas na viscosidade também foi mais eficiente com níveis de 8% e 12% em massa da película seca