A Química Somando Forças: Ensino e Pesquisa com Empreendedorismo e Inovação
Obtenção e estudo de compósito de nanocristais de celulose para uso em
processos de restauração de documentos e obras de arte em papel
C. H. M. Camargos, J. C. D. Figueiredo Junior, F. V. Pereira
UFMG, Avenida Presidente Antônio Carlos, 6627, 31270-901, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil
*e-mail: [email protected]
Palavras chave: interfaces entre química e preservação de bens culturais; restauração de papel; reintegração de lacunas;
nanocristais de celulose; nanocompósitos; exames espectroscópicos; ensaios mecânicos; exames visuais.
INTRODUÇÃO
Sabe-se que as cadeias poliméricas da celulose podem
apresentar uma organização estrutural regular (regiões
cristalinas), ou um arranjo irregular (regiões amorfas).
Documentos e obras de arte em papel estão sujeitos à
deterioração por reações de despolimerização e
fotooxidação que se processam, prioritariamente, nos
sítios amorfos da celulose, nos quais a existência de
espaçamentos intersticiais favorece a entrada de
agentes químicos como água, gases e ácidos1. Um
dano que pode advir da fragilização estrutural da
celulose é o surgimento de lacunas no papel. Para
restaurar o objeto danificado, preenchendo as áreas de
perda de suporte, tradicionalmente, emprega-se polpa
de papel, em cuja estrutura celulósica há zonas
amorfas susceptíveis a deteriorações futuras.
Considerando-se que nanocristais de celulose (NCC)
são precipuamente constituídos por domínios
cristalinos2 obtidos através da hidrólise de fibrilas de
celulose, pode-se inferir que um nanocompósito cuja
formulação os contemple possuirá significativa
estabilidade química, aperfeiçoadas propriedades
mecânicas e poderá ser viavelmente aplicado na
restauração de bens culturais sobre papel. Suas
atribuições garantirão eficiente manutenção da
intervenção e sua interface com o objeto restaurado.
Dessa forma, este projeto tem como objetivo obter
compósitos de nanocristais de celulose aplicáveis em
processos de reintegração de lacunas em papel.
NCC (fig. 1) e o papel de celulose se comportam como
misturas. Também foi possível mensurar o índice de
cristalinidade das amostras através da razão entre as
-1
transmitâncias em 1430 e 897 cm . Com grau médio
igual a 6,43, o papel de NCC é mais cristalino do que o
papel de fibra celulósica, cujo índice médio é 1,87.
Figura 1. Espectro de Absorção no IV para a amostra
de papel de NCC.
Por meio dos resultados obtidos através de ensaio
mecânico de tração, considerando parâmetros como
limite de resistência à tração, tenacidade e tipologia de
ruptura (tabela 1), pode-se aferir a existência de
satisfatória
similaridade
entre
os compósitos
estudados, no que diz respeito ao seu comportamento
mecânico. Tal verificação é favorável, pois evidencia a
compatibilidade entre os mesmos materiais.
Tabela 1. Cristalinidade para duas amostras estudadas
Tenacidade
-6
3
x 10 (J/m )
5,680
Ruptura
NCC
Limite de
resistência à
tração (MPa)
5,48
Celulose
4,11
3,517
Frágil
Amostra
Frágil
RESULTADOS E DISCUSSÕES
O papel é composto, basicamente, por celulose,
encolagem, plastificante e carga. Atentando-se a essa
formulação universal, a polpa de papel de nanocristais
de celulose foi preparada com: NCC em dispersão
aquosa, metilcelulose (encolagem), propilenoglicol
(plastificante) e CaCO3 (carga).
O teor de cada componentes foi variado até a
obtenção de um núcleo de resultados, no qual o papel
desenvolvido possuísse características satisfatórias,
como resistência à tração e a dobras, opacidade e
3
flexibilidade . As propriedades químicas e mecânicas
do nanocompósito obtido foram estudadas em
contraponto às do papel de fibras de celulose.
Através da espectroscopia de absorção no
infravermelho (IV), verificou-se que o compósito de
CONCLUSÕES
As análises e exames indicam que o compósito de
NCC é viavelmente aplicável em rotinas de
restauração de papel, por possuir elevada estabilidade
química e apresentar propriedades mecânicas
similares às do papel de fibra celulósica.
AGRADECIMENTOS
FAPEMIG. LACICOR/CECOR – EBA,UFMG.
REFERÊNCIAS
1
Figueiredo Junior, J. C. D. Química aplicada à conservação e restauração de
bens culturais móveis: uma introdução. Belo Horizonte: São Jerônimo, 2012.
2
Mesquita, J. P. Nanocristais de celulose para preparação de
bionanocompósitos com quitosana e carbonos nanoestruturados para
aplicações tecnológicas e ambientais [tese]. Belo Horizonte: Departamento de
Química, UFMG, 2012.
3
Kuan, G. S. S. et al. Celulose e Papel. Volume II. Tecnologia de fabricação do
papel. São Paulo: SENAI, 1982.
XXVIII Encontro Regional da Sociedade Brasileira de Química – MG, 10 a 12 de Novembro de 2014, Poços de Caldas - MG