Treatment of two wood species by in situ polymerisation of methacrylates monomers.

The aim of this study is to preparation of polymeric composites by in situ polymerisation of methyl methacrylate in the wood of Pinus taeda and Schizolobium parahyba (guarpuruvu), using glycidyl methacrylate (GMA) and methacrylic acid (MAA) as crosslinkers. For this purpose, samples of two wood, previously dried at 90°C were impregnated with vacuum/pressure procedure (30 min of vacuum at 600mmHg and 1h of pressure at 6 atm) and polymerised at 90°C by 10h. The impregnation solutions were based on methyl methacrylate monomer (MMA), with addition of two fractions (2:1 and 3:1) of glycidyl methacrylate (GMA) and methacrylic acid (MAA). The wood treatability was characterised by monomers and polymers retention, conversion rate, permanent volumetric and density swelling, weight percent gain, chemical leaching, and scanning electron microscopic. The wood polymer composites were evaluated in relation to physical properties (water absorption, dimensional stability, dynamic wettability and equilibrium moisture content), mechanical (flexural, hardness and brittleness), thermochemical (ATR-IR spectroscopy, TGA and DSC) and colour (CIELab evaluation, UV-Vis, and specular gloss). According to results it was observed that both are easily treatable woods mainly due to high porosity and low density. Furthermore, we observed good conversion rate of monomers in polymers, and an consequence increased in the conversion was observed with the presence of GMA and MAA. By SEM micrographs it was observed from the addition of crosslinkers (GMA and MAA) polymer material acted as reinforcement interacting with the cell wall, and not just fill in the pores and lumens. All wood composites showed more satisfactory physical and mechanical properties that the wood control, with the insertion of crosslinkers was obtained a subsequent increase in such properties. For the aesthetic properties was observed that after the in situ polymerization treatment, the composites tended to maintain the original colour of the wood, however was change in the brightness, chroma and specular gloss of the samples. On the whole, from the results observed in this study, was concluded that the pine and guapuruvu wood have great potential for the fabrication of new composite wood materials via in situ polymerization treatment, and showed better results when applied to the GMA as crosslinker.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGSO presente estudo tem por objetivo confeccionar compósitos poliméricos da madeira de Pinus taeda e Schizolobium parahyba (guarpuruvu) por meio do tratamento de polimerização in situ de metil metacrilato (MMA) com a utilização de glicidil metacrilato (GMA) e ácido metacrílico (MAA) como agentes de ligação. Para isso amostras das duas madeiras, previamente secas a 90°C, foram impregnadas com sistema de vácuo/pressão (30 min de vácuo 600 mmHg e 1h de pressão a 6 atm) e polimerizadas com temperatura de 90°C por 10h. As soluções impregnantes foram baseadas no monômero metil metacrilato (MMA) acrescido em duas frações (2:1 e 3:1) de glicidil metacrilato (GMA) e ácido metacrílico (MAA). O catalisador utilizado foi o peróxido de benzoíla com 1,5% em massa. A tratabilidade das madeiras foi caracterizada por parâmetros de retenção de monômeros e sólidos, taxa de conversão, variação permanente da massa específica e volume, carga de polímero, lixiviação de produtos em água e microscopia eletrônica de varredura. O compósitos foram caracterizados quanto suas propriedades físicas (absorção de água e estabilidade dimensional, molhabilidade superficial e teor de equilíbrio higroscópico), mecânicas (flexão estática, dureza e fragilidade), termoquímicas (espectroscopia ATR-IR, TGA e DSC) e colorimétricas (CIELab, espectrofotometria UV-Vis e brilho). De acordo com os resultados foi observado que ambas madeiras são facilmente tratáveis devido sua alta porosidade e baixa massa específica. Além disso, observou-se boa taxa de conversão de monômeros em polímeros, e tal resultado aumentou com a presença de GMA e MAA. Por meio das micrografias de MEV foi observado que a partir da adição dos agentes de ligação (GMA e MAA) o material polimérico agiu como reforço, interagindo com a parede celular, e não apenas como preenchimento de poros e lumens. Todos os compósitos apresentaram propriedades físicas e mecânicas mais satisfatórias que as madeiras controle, todavia com a inserção dos agentes de ligação obteve-se um subsequente incremento em tais propriedades. Quanto as propriedades estéticas foi observado que após os tratamentos de polimerização in situ os compósitos tenderam a manter a cor original das madeiras, no entanto houve alteração na claridade, contraste e brilho das amostras. De maneira geral, a partir dos resultados observados no presente estudo, pode-se concluir que as madeiras de pinus e guapuruvu apresentam grande potencial para a confecção de novos materiais compósitos via tratamento de polimerização in situ, apresentando os melhores resultados quando aplicado o GMA como agente de ligação