Propriedades ópticas de suspensões coloidais e filmes à base de nanocelulose

Abstract

A celulose bacteriana (CB), produzida na superfície do meio de cultura da bactéria Gluconacetobacter xylinus foi utilizada para a produção de nanocristais de celulose, ou seja, cristalitos de celulose de dimensões nanométricas isolados por meio de hidrólise ácida, que em suspensão aquosa podem se auto-organizar para a formação de fase líquido cristalina nemática quiral. Foi realizada a hidrólise ácida da CB usando ácido sulfúrico 64% (m/m) a uma temperatura de 50 °C, o tempo de hidrólise foi variado de 5 a 90 minutos e sua influência na formação dos nanocristais de celulose bacteriana (NCCB) foi avaliada. Imagens obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia de Força Atômica mostraram a formação de estruturas nanométricas semelhantes a agulhas. Medidas de Espectroscopia de Correlação de Fótons forneceram uma estimativa da variação do tamanho dos NCCB em relação ao tempo de hidrólise, que apresenta uma diminuição do tamanho até 15 minutos de reação, com populações de poucos nanômetros a 700nm, acima deste tempo não existe mudança significativa quanto a população de tamanhos. As curvas TG mostraram uma diminuição na estabilidade térmica das amostras NCCB, com início do processo de degradação cerca de 120 °C inferior ao da CB. Através da Difração de Raio-X e da equação de Segal o índice de cristalinidade da CB e dos NCCB foi calculado revelando um aumento de até dezesseis pontos percentuais na cristalinidade dos NCCB quando comparados a CB. Através da evaporação do solvente das suspensões de NCCB, filmes iridescentes foram formados. As Microscopias Óptica de Luz Polarizada dos filmes de NCCB revelaram texturas de “impressões digitais”, características dos cristais líquidos nemáticos quirais. Foram estudados a influência do tratamento de ultrassom e...

Bacterial cellulose (BC) produced from Gluconacetobacter xilinus on the surface of culture medium was used in order to produce cellulose nanocrystals, ie cellulose crystallites of nanometric dimensions isolated by acid hydrolysis, which in aqueous suspension can be self-organize to form chiral nematic liquid crystalline phase. Acid hydrolysis of BC was performed using sulfuric acid 64 % (w/w) at 50 °C. The hydrolysis time was varied from 5 to 90 minutes and its influence on the bacterial cellulose nanocrystals (BCNC) formation was evaluated. Scanning Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy images showed the formations of nanometric needle-like structures. The Photon Correlation Spectroscopy provided an estimate of the size variation of BCNC with respect to hydrolysis time, it`s shows a decrease in size up to 15 minutes of reaction, with populations from few nanometers to 700 nm. Above this time there is no significant change in the population size. TG curves of BCNC samples revealed a decreasing on thermal stability (about 120 °C) when compared to pure BC membrane. Solid iridescent films were prepared by casting of the nanocrystals suspension. The Polarized Light Optical Microscopy revealed textures of “fingerprint”, characteristic of chiral nematic liquid crystals. The influence of the ultrasound treatment and addition of sodium chloride in the chiral nematic pitch in the reflected color of the solids films were also evaluated. The optical characterization revealed that increasing ultrasound energy increases the chiral nematic pitch... (Complete abstract click electronic access below)