Materiais Celulósicos e Papel
Objetivos
Pretende-se:transmitir ao aluno um conjunto integrado de informação que se pensa ser útil, tanto para a aquisição de conhecimentos adicionais sobre um conjunto de materiais, como para promover a procura de conhecimentos sobre o modo de utilizar materiais de base celulósica e seus derivados em novas aplicações.
Estimular a capacidade de pesquisa, de síntese e de comunicação oral através da realização de relatórios dos trabalhos de laboratório e suas discussões. Procura-se que o aluno seja crítico em relação à informação que lhe é fornecida e crie o hábito de exprimir a sua opinião sobre o assunto em causa; que aprenda a confrontar a sua opinião com a dos outros.
No final do semestre espera-se que os alunos conheçam:
- as principais metodologias utilizadas para a extracção da celulose, nomeadamente extracção das fibras celulósicas a partir da madeira.
- propriedades físicas e químicas da celulose.
- modelos físicos que ajudam a interpretar o comportamento dos materiais celulósicos em solução. Influência do solvente no comportamento da cadeia celulósica.
- aplicabilidade dos materiais celulósicos, como polímeros líquidos cristalinos e como materiais biodegradáveis.
- aplicação da celulose em compósitos estruturais ou de outra índole, como aplicações na armezanação de energia e na electrónica (ex: electrólitos de estado sólido)
- electrónica em papel/substratos celulósicos
Caracterização geral
Código
7452
Créditos
6.0
Professor responsável
Maria Helena Figueiredo Godinho
Horas
Semanais - 5
Totais - A disponibilizar brevemente
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
A disponibilizar brevemente
Bibliografia
P.J. Flory "Principles of Polymer Chemistry", Cornell University Press, Ithaca, N.Y. (1953)
R.D. Gilbert, Cellulosic Polymers, Blends and Composites, Hanser, Munich (1994)
W. Hamad, Cellulosic Materials, Kluwer Academic Publishers, London (2001)
P.A. Williams, Cellulosic pulps, fibres and materials, Woodhead Publishing ltd, Cambridge (2000)
N.-S. Hon, N. Shiraishi, Wood and Cellulosic Chemistry, Marcel Dekker, N.Y. (2000)
Artigos a distribuir durante as aulas teóricas
Método de ensino
A UC está dividida em aulas teóricas e aulas práticas. Nas aulas teóricas serão apresentados os fundamentos do tema a abordar, recorrendo a animações, figuras e esquemas em “data-show”. Segue-se a análise e discussão, em conjunto, desse mesmo tema, suportados em publicações cientificas. O material suporte apresentado em “data-show” será posto à disposição dos alunos.
As aulas práticas serão todas em ambiente laboratorial, num conjunto de 4 trabalhos práticos a realizar durante todo o semestre (quando possível devido à situação não usual atual). Guiões dos trabalhos práticos serão disponibilizados aos alunos.
Método de avaliação
Ao longo do semestre serão realizados 2 trabalhos de laboratório com aulas online e presenciais, que serão a base para uma apresentação e um relatório (por cada trabalho). A avaliação da componente teórica irá basear-se em dois testes, existindo ainda exame final para quem não obtiver aprovação na média dos testes.
A classificação final é calculada da seguinte forma: Média dos testes ou exame (50%) + Classificação da componente prática (50%)
A classificação da componente prática é dada pela média da avaliação de cada trabalho tal que: Relatório (60%)+ Apresentação (40%)
A aprovação implica frequência, média dos testes ou exame > 9,5 valores e classificação da parte prática também > 9,5 valores
Classificações obtidas em regime de Avaliação à Distância iguais ou superiores a 16 valores poderão estar sujeitas a posterior prova oral.
Conteúdo
I - Celulose: Constituição e estrutura. Fórmula química da celulose. Celulose I, análise estrutural. Celulose Ia e I b. Cellulose II, estrutura cristalina da celulose II. Celulose III e Celulose IV. Celulose amorfa. Propriedades químicas. Acção da água e das soluções salinas. Acção das bases alcalinas, orgânicas, ácidos e oxidantes.
II - Derivados celulósicos. Classificação dos derivados celulósicos. Reacções de modificação da celulose; ésteres e éteres. Reacções de reticulação. Preparação de filmes e fibras e sua caracterização mecânica.
II - Interacção derivados celulósicos/solvente. Parâmetros de solubilidade. Caracterização reológica das soluções polímero/solvente. Derivados celulósicos solúveis em água. Percentagem de humidade, inchamento e penetração de água. Ponto de gelificação. Derivados celulósicos solúveis em solventes orgânicos.
III - Polímeros líquidos cristalinos celulósicos. Classificação dos polímeros líquidos cristalinos celulósicos. Formação de fases líquidas cristalinas liotrópicas. Soluções de derivados celulósicos e de celulose. Propriedades ópticas da fase nemática quiral. Mesofases termotrópicas e nano celuloses. Aplicações. Fibras de alto módulo. Fabrico de mostradores electro-ópticos a cristal líquido.
IV - Fabrico do papel. Pastas celulósicas. Processo sulfito, composição do licor, reacções químicas da lenhina, hemiceluloses e celulose. Tipos de processos. Recuperação dos licores, Processos alcalinos. Reacções químicas. Branqueamento das pastas.
V - Compósitos celulósicos. Preparação de misturas e de micro/nano compósitos. Obtenção de filmes por evaporação do solvente, electrofiação e coagulação. Caracterização. Aplicações em materiais de embalagem, papel, materiais para a construção e aeronáutica.
VI - Electrólitos de estado sólido de matriz celulósica. Formulação e preparação de membranas. Caracterização e aplicações em armazenamento de energia e electrónicas
VII - Electrónica impressa. A celulose como substrato e como parte integrante em tintas de materiais funcionais. Formulação de tintas e solventes. Aplicação a tintas condutoras e semicondutoras.
VIII - Novas aplicações. A celulose como material funcional na electrónica. Transístores em papel.
Cursos
Cursos onde a unidade curricular é leccionada: