Nanopartículas de lignina kraft para modificação do adesivo ureia-formaldeído para colagem de madeira

Abstract

Estudos envolvendo adesivos para colagem de madeira tem ganhado destaque em todo mundo. Esse fato é explicado pela necessidade de tentar substituir matérias primas de origem fóssil por aquelas de origem natural para obtenção de adesivos sustentáveis, e pelo fato de que alguns desses adesivos, como é o caso da ureia-formaldeído, que apesar de ser o mais utilizado na indústria moveleira para fabricação de painéis de madeira, pelo seu baixo custo e facilidade de uso, terem baixa resistência à umidade, além de emitirem formaldeído. Nesse sentido, no “Capítulo 1”, buscou-se levantar os principais materiais, em escala nanométrica, com potencial para modificação e síntese de adesivos ureia-formaldeído para madeira, de modo a contribuir de forma significativa para melhorar a qualidade dos produtos fornecidos pela indústria moveleira. No “Capítulo 2”, foi abordado sobre a obtenção e caracterização de nanolignina kraft de Pinus sp. e Eucalyptus sp. e a adição de suspensões aquosas contendo essas nanoligninas e seus efeitos nas propriedades do adesivo ureia-formaldeído comercial. No “Capítulo 3” foi realizada a secagem dessas suspensões de nanolignina, por meio do processo de liofilização, e estas foram adicionadas ao adesivo ureia-formaldeído comercial, em diferentes proporções e então suas propriedades reológicas e mecânicas foram avaliadas. Além disso, foi realizada também a quantificação da emissão de formaldeído pelas formulações adesivas. Por fim, no “Capítulo 4” foram sintetizados adesivos ureia formaldeído contendo nanolignina em diferentes porcentagens e então foram avaliadas as propriedades adesivas, além da quantificação da emissão de formaldeído. Dentre as conclusões desse estudo, destacam-se: (i) Um dos principais desafios enfrentados tem sido promover a melhora integrada das propriedades adesivas bem como das propriedades dos painéis produzidos com esses adesivos, assim como a utilização de nanomateriais renováveis. (ii) Foi possível a obtenção das nanopartículas de lignina pelo método escolhido e, em geral, adição de suspensão aquosa de nanoligninas ao adesivo ureia-formaldeído ocasionou piora das propriedades do mesmo. (iii) A adição de nanoligninas liofilizadas ao adesivo ureia-formaldeído, em geral, promoveu a melhora da resistência mecânica de algumas formulações adesivas em até 10% e a redução da emissão de formaldeído em até 50%. (iv) A adição de nanoligninas liofilizadas à síntese do adesivo ureia-formaldeído, em geral, promoveu a melhora da resistência mecânica de algumas formulações adesivas em até 13% e a redução da emissão de formaldeído em até 75%. Palavras-chave: Painéis de madeira. Indústria de móveis. Nanomateriais. Liofilização.

Studies involving adhesives for wood bonding have gained prominence worldwide. This fact is explained by the need to try to replace raw materials of fossil origin with those of natural origin to obtain sustainable adhesives, and by the fact that some of these adhesives, such as urea- formaldehyde, despite being the most used in furniture industry for the manufacture of wood panels, due to their low cost and ease of use, they have low resistance to humidity, in addition to emitting formaldehyde. In this sense, in "Chapter 1", we sought to survey the main materials, on a nanometer scale, with the potential for modification and synthesis of urea-formaldehyde adhesives for wood, in order to contribute significantly to improving the quality of the products supplied by the company. furniture industry. In “Chapter 2”, it was discussed about obtaining and characterizing kraft nanolignin from Pinus sp. and Eucalyptus sp. and the addition of aqueous suspensions containing these nanolignins and their effects on the properties of commercial urea-formaldehyde adhesive. In “Chapter 3”, these nanolignin suspensions were dried through the lyophilization process, and they were added to the commercial urea- formaldehyde adhesive, in different proportions, and then their rheological and mechanical properties were evaluated. In addition, the quantification of formaldehyde emission by the adhesive formulations was also performed. Finally, in “Chapter 4”, urea formaldehyde adhesives containing nanolignin in different percentages were synthesized and then the adhesive properties were evaluated, in addition to the quantification of formaldehyde emission. Among the conclusions of this study, the following stand out: (i) One of the main challenges faced has been to promote the integrated improvement of the adhesive properties as well as the properties of the panels produced with these adhesives, as well as the use of renewable nanomaterials. (ii) It was possible to obtain lignin nanoparticles by the chosen method and, in general, the addition of an aqueous suspension of nanolignins to the urea-formaldehyde adhesive caused a worsening of its properties. (iii) The addition of lyophilized nanolignins to the urea-formaldehyde adhesive, in in general, promoted an improvement in the mechanical strength of some adhesive formulations by up to 10% and a reduction in formaldehyde emission by up to 50%. (iv) The addition of lyophilized nanolignins to the synthesis of urea-formaldehyde adhesive, in general, promoted an improvement in strength mechanics of some adhesive formulations by up to 13% and the reduction of formaldehyde emission by up to 75%. Keywords: Wood panels. Furniture industry. Nanomaterials. Lyophilization.