Effect of nanoclay on the properties and strength of the glue line of urea formaldehyde adhesive

O adesivo de maior importância na indústria de painéis de madeira é o ureia-formaldeído, porém, as suas ligações amino-metilênicas apresentam baixa resistência em ambientes com altas umidades. Visando melhorar as características do adesivo, a nanotecnologia vem demonstrando grande potencial de promover aumentos significativos de resistência mecânica e melhorias nas propriedades térmicas. Dentre as nanopartículas, destacam-se as nanoargilas, pois são relativamente de baixo custo e tem apresentado resultados promissores, inclusive para modificações nas propriedades reológicas dos adesivos. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de nanoargilas modificadas com sais de amônio quaternário ao adesivo ureia-formaldeído para colagem de madeira. Foram utilizados dois tipos de sais de amônio quaternários (brometo de tetradecil trimetilamônio, TTAB, e brometo de tetra-n- butilamônio, TBAB) para a organofilização da nanoargila e esta foi adicionada ao adesivo ureia-formaldeido nas porcentagens de 0, 1,5; 3,0; 4,5 e 6,0 % em relação ao teor de sólidos. As nanoargilas modificadas apresentaram os cátions orgânicos intercalados e adquiriram caráter organofílico. O pH e a viscosidade do adesivo foram influenciadas pela adição da nanoargila modificada, sendo a viscosidade também influenciada pela porcentagem de adição para ambas argilas. Somente as formulações adesivas com a adição de 1,5 e 3,0 % da nanoargila organofilizada com TTAB e a 1,5 % da nanoargila organofilizada com TBAB se enquadram nos padrões aceitáveis para a aplicação por aspersão. O tempo de gelatinização, em geral, apresentou redução nos valores encontrados conforme se adicionou as nanoargilas. A adição das nanoargilas resultaram em aumentos nas espessuras da linha de cola para ambas nanoargilas utilizadas. Os maiores valores de resistência ao cisalhamento foram observados para as formulações adesivas com adição de 1,5 % de TTAB e 4,5 e 6,0 % de TBAB. O adesivo utilizado como testemunha e as formulações com adição de 1,5 % TTAB e 6,0 % de TBAB tiveram os melhores resultados para o conjunto dos ensaios mecânicos. Entretanto, acredita-se que os níveis de adição utilizados para as nanoargilas organofilizadas com TTAB foram superiores aos níveis ótimos de adição. Todos os tratamentos apresentaram valores de falha na madeira superior ao exigido para o uso não estrutural, na condição seca.The most important adhesive in the wood panel industry is urea-formaldehyde, however, its amino-methylene bonds exhibit low strength in high humidity environments. In order to improve the characteristics of the adhesive, nanotechnology has demonstrated great potential to promote significant increases in mechanical strength and improvements in thermal properties. Among the nanoparticles, the nanoclays stand out, as they are relatively low cost and have presented promising results, including for modifications in the rheological properties of the adhesives. The main objective of this work was to evaluate the effect of the addition of modified nanoclays with salts of quaternary ammonium to the adhesive urea-formaldehyde for wood bonding. Two types of quaternary ammonium salts (tetradecyl trimethylammonium bromide, TTAB, and tetra-n-butylammonium bromide, TBAB) were used for the organophilization of nanoclay and it was added to the urea-formaldehyde adhesive at the percentages of 0, 1.5; 3.0; 4.5 and 6.0% relative to the solids content. The modified nanoclays presented intercalated organic cations and became organophilic. The pH and viscosity of the adhesive were influenced by the addition of the modified nanoclay, the viscosity being also influenced by the percentage of addition for both nanoclays. Only adhesive formulations with the addition of 1.5 and 3.0% of the nanoclay organophilized with TTAB and 1.5% of the nanoclay organophilized with TBAB are in accordance with the standards acceptable for spray application. The gelatinization time, in general, presented reduction in the values as the nanoclays were added. The addition of nanoclays resulted in increases in glue line thicknesses for both nanoclays used. The highest values of shear strength were observed for the adhesive formulations with addition of 1.5% TTAB and 4.5 and 6.0% TBAB. The adhesive used as control and the formulations with addition of 1.5% TTAB and 6.0% of TBAB had the best results for all mechanical testing. However, it is believed that the addition levels used for nanoclay organophilized with TTAB were higher than optimal levels. All treatments presented values of wood failure superior to that required for non-structural use in the dry condition.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio