Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/40259
Title: Desenvolvimento de "artificial leather" de base celulósica
Authors: Sousa, Cristiana Coelho de 
Orientador: Portugal, António Alberto Torres Garcia
Keywords: Revestimentos Têxteis; Pele Artificial (“Artificial Leather”); Aplicação Automóvel; Poliuretanas; Cura térmica; Fibras de Celulose; Química Verde; Textile Coatings; Artificial Leather; Car’s Application; Polyurethanes; Thermal Cure; cellulose Fibers; Green Chemistry
Issue Date: 18-Sep-2015
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: Define-se como revestimento têxtil a camada geralmente polimérica que reveste um substrato têxtil e lhe confere novas propriedades. Estas propriedades podem passar por tornalos mais flexíveis, resistentes, à prova de água, entre outras. A principal razão para que possam ser aplicados em áreas distintas é o facto de se poder criar e manipular materiais de acordo com as necessidades da sociedade. No dias de hoje, os polímeros mais utilizados em revestimentos são as Borrachas (naturais e sintéticas), o Poli(cloreto de vinilo), Polímeros Acrílicos e as Poliuretanas que revestem substratos como tecidos de algodão, poliésteres, nylon, aramidas entre outros. A pele sintética ou artificial é um material que resultou de um revestimento têxtil e permitiu ser usada como substituto da pele natural ou cabedal. No contexto deste trabalho pretendeu-se desenvolver um revestimento de pele artificial para aplicação em estofos de automóveis. No mercado atual, os dois tipos de pele artificial mais comercializado para esta aplicação é a chamada “leatherette” produzida a partir de PVC e a “porometric imitation leather” cuja base polimérica são poliuretanas. As poliuretanas apresentam vantagens em relação ao PVC por apresentarem respirabilidade, elevada estabilidade térmica e boas propriedades mecânicas. Encontrando-se este trabalho inserido também na área da Química verde, pretendeu-se introduzir fibras de celulose da indústria papeleira em formulações de materiais de base poliuretana que possam servir como revestimentos do tipo pele artificial. Prepararam-se formulações tendo como base a emulsão de poliuretana IMPRANIL DLN-SD e as fibras de celulose. Nessas formulações foi também incluído um surfactante, o Triton X100, de modo a melhorar o desempenho da emulsão. Foram preparadas formulações com diferentes concentrações de surfactante e fibras de celulose da pasta de papel branqueada. Foram também testadas fibras micronizadas. As formulações foram curadas termicamente por aumento gradual de temperatura até originarem filmes. A partir da análise dos materiais obtidos por ATR-FTIR foi comprovada a formação da poliuretana. Todos os filmes com fibras celulósicas apresentaram-se homogéneos, muito flexíveis, brilhantes, parcialmente transparentes, lisos, com boa resistência mecânica e um pouco pegajosos. Já os filmes onde foram usadas as fibras micronizadas apresentaram-se também muito homogéneos, com especto esbranquiçado opaco e baço, igualmente flexíveis, com boa resistência mecânica e menos pegajosos. As propriedades químicas, físicas, térmicas e mecânicas dos filmes sintetizados foram também avaliadas. Relativamente à capacidade de absorção de água de todos os materiais pode afirmar-se que é aceitável tendo valores entre os 30 a 45 % dependendo das concentrações de Triton X100 e fibras de celulose utilizadas. A análise SEM permitiu observar uma superfície lisa, homogénea e não porosa dos materiais sujeitos a esta análise. Todos os materiais mostraram, a partir da análise de TGA, elevada estabilidade térmica com temperaturas de degradação superiores aos 320 C. A elevada flexibilidade dos materiais foi também comprovada pela análise de DSC onde se obtiveram Tg’ s negativas (compreendidas entre os -50 e -51,74 C). A partir da medição de ângulos de contacto com água e da determinação das energias de superfície e correspondentes componentes polar e dispersiva foi possível observar o carácter hidrofílico que todos os materiais apresentam. Ainda que se tenham submetido os materiais a ensaios de tração, não foi possível obter resultados devido a problemas técnicos durante a realização destes. Porém, conseguiu notar-se que os materiais onde foram incluídas fibras, apresentaram um comportamento plástico, ao invés do que se observou nos materiais sem fibras (produzidos e caracterizados como ensaios de referência). Embora não tenha sido possível distinguir um compósito/material tendo em conta os testes de caracterização, há que realçar que o filme F1-Triton2 e FM10-Triton2 são os melhores. O primeiro onde foram incluídas fibras de pasta de papel branqueada e o segundo onde se usou fibras micronizadas.
The definition of textile coating is known as the polymeric normally polymeric layer that coats a textile substrate and gives them new properties. These technical features can make them more flexible and water proof, among others. The main reason to apply them in distinct areas is the fact that you can create and manipulate materials according to the needs of society. Nowadays, the polymers more used in coatings are rubbers (natural and synthetic), the poly(vinyl chloride), acrylic polymers and polyurethanes that coat substrates like cotton textiles, polyesters, nylon, aramids, and others. The synthetic or artificial leather is a material which results from a textile coating and can be used as a substitute for natural leather. In the context of this work it was intended to develop coating of artificial leather for application in cars’ upholsteries. In the current market the two types of artificial leather more commercialised for this application are the called “leatherette” made from PVC and the “porometric imitation leather” which are polymer based by polyurethanes. Polyurethanes have advantages in relation to the PVC for presenting breathability, high thermal stability and good mechanical properties. Being this work inserted also in the area of Green Chemistry, cellulose fibers were introduced in polyurethane based materials formulations that can serve as coatings like artificial leather. Different based of polyurethane IMPRANIL DLN-SD were prepared and the cellulose fibers were incorporated in this formulations. A surfactant was also included, in order to improve the performance of the emulsion. Micronized fibers were tested as well. The formulations were thermally cured by gradually increasing temperature until originate films. Through the analysis of the materials obtained by ATR-FTIR it was confirmed the formation of the polyurethane linkage. Every film with paper pulp fibers were homogeneous, very flexible, glossy, partial transparent, smooth, with a good mechanical resistance and a little bit sticky. The films whith micronized fibers presented were very homogeneous, with an opaque and dull milky aspect, equally flexible and with good mechanical resistance and less sticky. The chemical, physical, thermal and mechanical properties were evaluated as well. Relatively to the water absorption capacity of all materials, it can be stated that acceptable taking values between 30% and 45% depending on the concentrations of the Triton X100 and cellulose fibers used. The SEM analysis allowed observing the smooth, homogeneous and non porous materials subjected to this analysis. All materials showed, from the TGA analysis, high thermal stability with degradation temperatures above the 320ºC. The high flexibility of the materials was also proved by the DSC analysis, Tg’s (between the -50 and -51,74ºC) were obtained. From the measurement of the contact angles with water and the determination of the surface tension and correspondent polar and dispersive components it was possible to observe the hydrophilic character that all materials present. Although the materials were submitted to traction tests, it wasn’t possible to obtain results due to technical problems during the work execution. However, it could be suggested that the materials which included fibers, had a plastic behavior, rather than what was observed on the non fiber materials (produced and characterized for reference values). In spite of not being able to highlight cellulose composites, F1-Triton2 and FM10- Triton2 are the best. The first where it was included cellulose fibers from bleached pulp and the second where it was used micronized fibers.
Description: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/40259
Rights: openAccess
Appears in Collections:UC - Dissertações de Mestrado
FCTUC Eng.Química - Teses de Mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat
Desenvolvimento de artificial leather de base celulosica.pdf25.98 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Page view(s)

314
checked on Nov 28, 2022

Download(s)

134
checked on Nov 28, 2022

Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.