Estudo de um verniz natural à base de goma laca indiana com a incorporação de nanopartículas de sílica e grafeno

Abstract

Coating materials to protect them from degradation by external agents is one of the most common methods of preserving and improving their performance and aesthetic characteristics. In this context, synthetic varnishes are the most widely available products for covering objects, but they have a significant negative environmental impact. The aim of this project is to find a sustainable alternative for the varnish segment, based on Indian shellac, a resin of natural origin that is commonly used for covering wooden artifacts, due to its properties and aesthetic finish. In addition, the project proposes the incorporation of nanoparticles found in nature in order to increase performance and evaluate the effect they would have on the properties of this natural varnish, maintaining a low environmental impact and making the product more competitive in its application area. The present study worked with the incorporation of two nanoparticles (SiO2 and Graphene) in two dispersions (0.5 – 1.0 %) in shellac resin, and the results after application on MDF substrate were investigated through different tests to evaluate the effects on its properties. After analysis, it was possible to observe that the dispersion of this particulate does not significantly affect the properties of the shellac varnish, such as density and thermodegradation characteristics. On the other hand, other results suggest a change in notable properties for a coating, such as an increase in hydrophobia of 63 % for (shellac + 0.5 % nanosilica), an increase in viscosity of 6 % for (shellac + 1.0 % nanosilica), an increase in electrical conductivity of 304 % for (shellac + 0.5 % graphene) and a decrease in specular gloss for both particulates. Therefore, it is possible to infer that the dispersion of a small amount of nanoparticles can considerably affect the properties of natural resin, making it more versatile and better performing for given applications, while continuing with the development of a sustainable product.

O revestimento de materiais para proteção contra a degradação de fatores externos é um dos métodos mais usuais para preservação e melhoria de características de performance e estética. Nesse contexto, os vernizes sintéticos são os produtos de maior oferta para a demanda de recobrimento de objetos, porém levam consigo um impacto ambiental negativo relevante. O objetivo do trabalho está centralizado em buscar uma alternativa sustentável para o mercado de vernizes, baseando-se na goma laca indiana, resina de origem natural normalmente usada para o recobrimento de artefatos de madeira, devido as suas propriedades e acabamento estético. Além disso, o projeto propõe a incorporação de nanopartículas encontradas na natureza visando incrementar o desempenho e avaliar o efeito que elas teriam sob as propriedades desse verniz natural, mantendo um baixo impacto ambiental e tornando o produto mais competitivo em seu campo de aplicação. O presente estudo trabalhou com a incorporação de duas nanopartículas (SiO2 e Grafeno) em duas dispersões (0,5 – 1,0 %) na resina de goma laca, e os resultados após aplicação em substrato de MDF foram investigados através de diferentes ensaios para avaliar os efeitos em suas propriedades. Após as análises foi possível observar que a dispersão desse particulado não afeta significativamente propriedades do verniz de goma laca, como a densidade e o perfil de degradação térmica. Por outro lado, outros resultados sugerem uma mudança em propriedades destacáveis para um revestimento, como o aumento da hidrofobia, em 63 % para a (goma laca + 0,5 % nanossílica), aumento da viscosidade, em 6 % para a (goma laca + 1,0 % nanossílica), aumento da condutividade elétrica, em 304 % para a (goma laca + 0,5 % grafeno) e diminuição do brilho especular para ambos particulados. Portanto, é possível concluir que a dispersão de uma pequena quantidade de nanopartículas pode afetar consideravelmente as propriedades da resina natural, tornando-a mais versátil e com melhor desempenho para determinadas utilidades, e continuando com o desenvolvimento de um produto sustentável.