EFFECT OF ACETYLATION ON TECHNOLOGICAL CHARACTERISTICS OF Jacaranda copaia WOOD: PART 1 – PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES

ABSTRACT: The objective of this work was to evaluate the effect of acetylation on the technological characteristics of Jacaranda copaia (Aubl.) D. Don. wood. Physical (apparent and basic densities, water absorption, and thickness swelling) and mechanical (Rockwell hardness) properties were evaluated. Wood acetylation was carried out by immersion of samples in acetic anhydride; five treatments were evaluated: control (no acetylation), acetylation for 2 hours, acetylation for 4 hours, acetylation for 6 hours, and acetylation for 8 hours. All reactions were carried out at a constant temperature of 90 °C. The results show that the 8-hour acetylation treatment presented the highest weight gain (21.62%). This treatment also presented the lowest water absorption (119.55%) and the highest Rockwell hardness (24.78 HRL). In general, the acetylation treatment resulted in interesting improvements in wood’s physical and mechanical properties. Keywords: chemical modification; dimensional stability; hardness.   Efeito da acetilação nas características tecnológicas da madeira de Jacaranda copaia: Parte 1 – propriedades físicas e mecânicas   RESUMO: O trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da acetilação para madeira de Jacaranda copaia (Aubl.) D. Don. em suas características tecnológicas. Para isso, foram avaliadas propriedades físicas (densidade aparente e básica, absorção em água e inchamento em espessura) e a mecânica (dureza Rockwell). A acetilação da madeira foi realizada mediante imersão de amostras em anidrido acético, sendo avaliados cinco tratamentos: controle (não acetiladas), acetilação por 2 h, acetilação por 4 h, acetilação por 6 h e acetilação por 8 h. Todas as reações realizadas com a temperatura constante de 90 °C. Os resultados mostram que o maior ganho de massa foi apresentado pelo tratamento de acetilação durante 8 horas, como o valor de 21,62%. O tratamento também apresentou o menor valor de absorção de água, sendo 119,55%, e o maior valor para dureza Rockwell, sendo 24,78 HRL. De modo geral, o tratamento de acetilação promoveu melhorias interessantes nas propriedades físicas e mecânicas da madeira. Palavras-chave: modificação química; estabilidade dimensional; dureza.ABSTRACT: The objective of this work was to evaluate the effect of acetylation on the technological characteristics of Jacaranda copaia (Aubl.) D. Don. wood. Physical (apparent and basic densities, water absorption, and thickness swelling) and mechanical (Rockwell hardness) properties were evaluated. Wood acetylation was carried out by immersion of samples in acetic anhydride; five treatments were evaluated: control (no acetylation), acetylation for 2 hours, acetylation for 4 hours, acetylation for 6 hours, and acetylation for 8 hours. All reactions were carried out at a constant temperature of 90 °C. The results show that the 8-hour acetylation treatment presented the highest weight gain (21.62%). This treatment also presented the lowest water absorption (119.55%) and the highest Rockwell hardness (24.78 HRL). In general, the acetylation treatment resulted in interesting improvements in wood’s physical and mechanical properties. Keywords: chemical modification; dimensional stability; hardness.   Efeito da acetilação nas características tecnológicas da madeira de Jacaranda copaia: Parte 1 – propriedades físicas e mecânicas   RESUMO: O trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da acetilação para madeira de Jacaranda copaia (Aubl.) D. Don. em suas características tecnológicas. Para isso, foram avaliadas propriedades físicas (densidade aparente e básica, absorção em água e inchamento em espessura) e a mecânica (dureza Rockwell). A acetilação da madeira foi realizada mediante imersão de amostras em anidrido acético, sendo avaliados cinco tratamentos: controle (não acetiladas), acetilação por 2 h, acetilação por 4 h, acetilação por 6 h e acetilação por 8 h. Todas as reações realizadas com a temperatura constante de 90 °C. Os resultados mostram que o maior ganho de massa foi apresentado pelo tratamento de acetilação durante 8 horas, como o valor de 21,62%. O tratamento também apresentou o menor valor de absorção de água, sendo 119,55%, e o maior valor para dureza Rockwell, sendo 24,78 HRL. De modo geral, o tratamento de acetilação promoveu melhorias interessantes nas propriedades físicas e mecânicas da madeira. Palavras-chave: modificação química; estabilidade dimensional; dureza

EFFECT OF ACETYLATION ON TECHNOLOGICAL CHARACTERISTICS OF Jacaranda copaia WOOD: PART 2 – CHEMICAL AND COLORIMETRIC CHANGES

ABSTRACT: Acetylation is a chemical change to improve wood properties through a chemical reaction that substitutes hydroxyl with acetyl groups. Thus, the objective of this work was to assess the efficiency of acetylation for the improvement of Jacaranda copaia wood properties. Chemical characterization, infrared spectroscopy, and colorimetry tests were carried out. The infrared spectra were qualitatively analyzed for chemical changes caused by acetylation. Changes in wood color parameters (L*, a*, b*, C, and h*) were evaluated. The wood acetylation was carried out through immersion of samples in anhydride acetic; 5 treatments were evaluated: Control (no acetylation), acetylation for 2 hours, acetylation for 4 hours, acetylation for 6 hours, and acetylation for 8 hours. All reactions were carried out under a constant temperature of 90±2 °C. The results showed the occurrence of chemical changes in structural components of the acetylated wood by increases in 1735, 1375, and 1250 cm bands referring to the addition of acetate groups. Regarding colorimetry, darkening of wood was found for all acetylation treatments. Keywords: Amazon wood; surface properties; color; FTIR.   Efeito da acetilação nas propriedades tecnológicas da madeira de Jacaranda copaia: Parte 2 – alterações químicas e colorimétricas   RESUMO: A acetilação é uma modificação química que visa a melhoria das propriedades da madeira a partir de uma reação química que substitui um grupo hidroxila por um grupo acetil. Assim, este trabalho teve como objetivo comprovar a eficiência da acetilação na melhoria das propriedades da madeira de Jacaranda copaia. Para isso, foram realizados a caracterização química, testes de espectroscopia na região do infravermelho e testes de colorimetria. Buscou-se por meio dos espectros de infravermelho uma análise qualitativa das modificações químicas proporcionadas pela acetilação. Adicionalmente, foram avaliadas as alterações proporcionadas na coloração da madeira (parâmetros L*, a*, b*, C e h*). A acetilação da madeira foi realizada mediante imersão de amostras em anidrido acético, sendo avaliados 5 tratamentos: Controle (não acetiladas), Acetilação por 2 h, Acetilação por 4 h, Acetilação por 6 h e Acetilação por 8 h. Todas as reações realizadas com a temperatura constante de 90 ± 2°C. Os resultados evidenciaram que ocorreu uma modificação química nos componentes estruturais da madeira acetilada, por meio do aumento nas bandas 1735, 1375 e 1250 cm-1 referentes a adição de grupos acetatos. Em relação à colorimetria verificou-se o escurecimento da madeira acetilada em todos os tratamentos. Palavras-chave: Madeiras da Amazônia; propriedades de superfície; cor; FTIR.ABSTRACT: Acetylation is a chemical change to improve wood properties through a chemical reaction that substitutes hydroxyl with acetyl groups. Thus, the objective of this work was to assess the efficiency of acetylation for the improvement of Jacaranda copaia wood properties. Chemical characterization, infrared spectroscopy, and colorimetry tests were carried out. The infrared spectra were qualitatively analyzed for chemical changes caused by acetylation. Changes in wood color parameters (L*, a*, b*, C, and h*) were evaluated. The wood acetylation was carried out through immersion of samples in anhydride acetic; 5 treatments were evaluated: Control (no acetylation), acetylation for 2 hours, acetylation for 4 hours, acetylation for 6 hours, and acetylation for 8 hours. All reactions were carried out under a constant temperature of 90±2 °C. The results showed the occurrence of chemical changes in structural components of the acetylated wood by increases in 1735, 1375, and 1250 cm bands referring to the addition of acetate groups. Regarding colorimetry, darkening of wood was found for all acetylation treatments. Keywords: Amazon wood; surface properties; color; FTIR.   Efeito da acetilação nas propriedades tecnológicas da madeira de Jacaranda copaia: Parte 2 – alterações químicas e colorimétricas   RESUMO: A acetilação é uma modificação química que visa a melhoria das propriedades da madeira a partir de uma reação química que substitui um grupo hidroxila por um grupo acetil. Assim, este trabalho teve como objetivo comprovar a eficiência da acetilação na melhoria das propriedades da madeira de Jacaranda copaia. Para isso, foram realizados a caracterização química, testes de espectroscopia na região do infravermelho e testes de colorimetria. Buscou-se por meio dos espectros de infravermelho uma análise qualitativa das modificações químicas proporcionadas pela acetilação. Adicionalmente, foram avaliadas as alterações proporcionadas na coloração da madeira (parâmetros L*, a*, b*, C e h*). A acetilação da madeira foi realizada mediante imersão de amostras em anidrido acético, sendo avaliados 5 tratamentos: Controle (não acetiladas), Acetilação por 2 h, Acetilação por 4 h, Acetilação por 6 h e Acetilação por 8 h. Todas as reações realizadas com a temperatura constante de 90 ± 2°C. Os resultados evidenciaram que ocorreu uma modificação química nos componentes estruturais da madeira acetilada, por meio do aumento nas bandas 1735, 1375 e 1250 cm-1 referentes a adição de grupos acetatos. Em relação à colorimetria verificou-se o escurecimento da madeira acetilada em todos os tratamentos. Palavras-chave: Madeiras da Amazônia; propriedades de superfície; cor; FTIR

Qualidade da madeira acetilada de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis

Objetivou-se com este estudo avaliar as propriedades tecnológicas da madeira de Eucalyptus urophylla x Eucalpyptus grandis submetida ao processo de modificação química por acetilação. Para tanto, foram confeccionadas amostras de madeira com dimensões de 2 x 2 x 1 cm, as quais foram submetidas ao tratamento de acetilação, por imersão em anidrido acético, durante 3 e 6 h com temperatura de 75 ºC. A eficiência da modificação química foi avaliada por meio da determinação de propriedades da madeira acetilada e controle (não tratada): massa específica aparente, absorção em água, inchamento volumétrico, dureza Rockwell e resistência ao ataque de cupins. A acetilação da madeira proporcionou aumento da estabilidade dimensional, resistência biológica e mecânica, quando comparadas às amostras não tratadas. Por outro lado, não foi verificada alteração na massa específica aparente, em condições anidras, das madeiras acetiladas e controle

Ligação metálica : uma proposta de material didático de apoio ao professor em sala de aula

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Programa de Pós-Gradução em Ensino de Química, 2011.O conteúdo de ligações químicas, apesar de ser considerado um dos temas mais importantes da Química, ainda é pouco abordado no âmbito das pesquisas em Ensino de Química. As pesquisas realizadas sobre esse tema apontam para a dificuldade de se trabalhar esses conteúdos em sala de aula, especialmente, quanto se trata de ligação metálica. Em parte, as dificuldades podem estar associadas à falta de materiais didáticos que associem teoria-experimento e que não banalizem os conceitos químicos, mas que os atribuam significado mais próximos aos aceitos cientificamente. A partir dessa perspectiva, propomos neste trabalho: (i) produzir e implementar um módulo didático para investigar o processo ensino-aprendizagem do conteúdo de ligações químicas, com maior ênfase em ligação metálica, mediante implementação de diferentes estratégias didáticas, sobretudo atividades experimentais demonstrativas-investigativas, com enfoque nas relações entre Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS) e abordagens de problemas ambientais (Educação Ambiental - EA); (ii) investigar como a utilização da abordagem contextualizada, viabilizando a presença dos temas históricos, sociais, tecnológicos e ambientais, pode contribuir para que os alunos desenvolvam a capacidade de questionar as alternativas propostas pela ciência para resolução de problemas sociais, econômicos e tecnológicos. O módulo didático, composto por quatro unidades, foi aplicado em duas turmas da segunda série do ensino médio de uma escola pública do Distrito Federal, no 4º. bimestre do ano letivo de 2010. Com base na análise desses dados, constatamos que a utilização de estratégias didáticas diversificadas, principalmente as atividades experimentais investigativas colaboraram para a compreensão dos conceitos de ligação química, bem como para o entendimento da linguagem representacional para os modelos de ligação metálica. A utilização da abordagem contextualizada, com enfoque nos temas históricos, sociais, tecnológicos e ambientais, favoreceu a compreensão pelos alunos das propriedades das substâncias químicas, sobretudo as dos metais, relacionando-as à diversidade e à complexidade dos materiais que nos cercam. Esta pesquisa também possibilitou-nos refletir sobre a própria prática pedagógica e sobre a complexidade de ser professor. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe chemical bonds content, despite being considered one of the most important topics in chemistry, is still little explored. The research on this subject points to the difficulty on teaching the chemical bonding content, especially the metallic bond. It is possible that the difficulties are associated with the lack of materials on the chemical bond that relate experiment and theory and that do not vulgarize chemical concepts, but instead attribute them scientific meaning. In this perspective, we propose to: (i) produce and implement a teaching material to investigate the teaching-learning process, with greater emphasis on the metallic bond, through different teaching strategies, especially experimental demonstration-investigative activities, focusing on the relations between Science-Technology-Society (STS) and environmental problems (Environmental Education - EE); (ii) investigate how the use of contextualization, which allows historical, social, technological and environmental themes, can help students to develop the ability of questioning the alternatives proposed by science to solve social, economic and technological problems. The material, composed of four units, was applied to two classes of second grade in a Distrito Federal`s public high school, in the last two months of the school year. Based on the analysis of the data obtamied, we found that the use of diversified teaching strategies, mainly experimental investigative activities, contributed to the understanding of the chemical bonding concepts and of the chemical language. The contextual approach, focusing on historical, social, technological and environmental themes, enabled the students to understand the properties of chemical substances, especially the metals properties, and their link to the current diversity and complexity of the materials that surround us. This research also enabled the reflection on the teaching practice itself and on the complexity of being a teacher

EFFICIENCY OF BURNT OIL AS WOOD PRESERVATIVE SUBMITTED TO FIELD DETERIORATION TESTS

EFICIÊNCIA DO ÓLEO QUEIMADO COMO PRESERVATIVO DE MADEIRAS SUBMETIDAS A ENSAIOS DE DETERIORAÇÃO DE CAMPOO objetivo desse estudo foi avaliar a eficiência do óleo queimado como preservativo de madeiras de Trattinnickia rhoifolia Willd. submetidas a ensaios de deterioração de campo. Os tratamentos preservativos com óleo queimado foram realizados pelo método de imersão simples considerando dois fatores de variação: viscosidade do óleo (SAE 10 e SAE 15) e tempo de imersão (3 min, 3 h e 24 h). A eficiência dos tratamentos preservativos foi avaliada por meio da taxa de retenção do produto oleoso, quantificação da lixiviação após exposição em campo e perda de massa causada pela deterioração biológica. Adicionalmente, foi empregada a técnica de colorimetria para avaliação do escurecimento causado pelo tratamento preservativo e no monitoramento da alteração da cor superficial da madeira devido a lixiviação pela exposição à campo. Com base nos resultados pode-se concluir que o tratamento preservativo com óleo queimado foi eficiente, de modo a proporcionar às madeiras uma maior resistência biológica, com destaque para o uso do óleo de menor viscosidade (SAE 10). As maiores taxas de retenção e menores perdas de massa devido à deterioração biológica foram obtidas ao empregar o óleo queimado SAE 10, por outro lado também apresentaram as maiores taxas de lixiviação.Palavras-chave: preservação da madeira, imersão simples, preservativo oleoso, madeira tropical. ABSTRACTThe objective of this study was to evaluate the efficiency of oil burned as a wood preservative of Trattinnickia rhoifolia Willd submitted to field deterioration tests. The preservatives treatments with burnt oil were performed by the simple immersion method considering two variation factors: oil viscosity (SAE 10 and SAE 15) and immersion time (3 min, 3 h and 24 h). The effectiveness of the preservative treatments was evaluated through oily product retention rate, quantification of leaching after exposure in the field and mass loss caused by biological deterioration. Additionally, the colorimetric technique was used to assess the darkening caused by preservative treatment and monitoring of the change of surface color of the wood due to leaching by exposure to the field. Based on the results, it can be concluded that the preservative treatment with burnt oil was efficient, to provide the woods a greater biological resistance, especially the use of the oil with lower viscosity (SAE 10). The higher retention rates and low mass loss due to biological deterioration were obtained when employing the burnt oil SAE 10, and on the other hand also showed the highest rates of leaching.Keywords: wood preservation, simple immersion, oily preservative, tropical wood. DOI: http://dx.doi.org/10.14583/2318-7670.v04n03a0

CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DA MADEIRA DE Trattinnickia burserifolia Mart. SUBMETIDA AO TRATAMENTO DE ACETILAÇÃO

O tratamento de acetilação é um processo químico de modificação da madeira que visa melhorar algumas das suas propriedades, agregando maior valor ao produto final. Deste modo, objetivou-se avaliar as propriedades físicas, mecânicas e biológicas da madeira acetilada de Trattinnickia burserifolia Mart. (amescla). Os tratamentos de acetilação efetuaram-se por imersão em anidrido acético durante dois períodos de tempo – 3 e 6 horas – com temperatura constante de 80ºC. O tempo de tratamento de acetilação influenciou significativamente no ganho de massa da madeira, sendo verificados os maiores valores para o tratamento de 6 horas. Por outro lado, a massa específica não foi influenciada significativamente pelo tempo de tratamento. Na absorção em água e retratibilidade volumétrica, após o tempo de 2 horas, 24 horas e saturação total, o tratamento de 6 horas foi o mais eficaz. Na propriedade mecânica de dureza Rockwell, evidenciou-se que a madeira tratada apresentou maiores valores de resistência mecânica. A acetilação da madeira de amescla proporcionou aumento da resistência biológica ao ataque de cupins xilófagos.Palavras-chave: modificação química; qualidade da madeira; madeira tropical. TECHNOLOGICAL CHARACTERIZATION OF AMESCLA WOOD SUBMITTED TO ACETYLATION TREATMENT ABSTRACT: The acetylation treatment is a chemical process of wood modification that aims to improve some of its properties, adding more value for the final product. In this way, this study aimed to evaluate the physical, mechanical and biological properties of the amescla wood. The acetylation treatment was performed by immersion in acetic anhydride over two time periods – 3 and 6 hours – with a constant temperature of 80°C. The time period of acetylation influenced significantly in the WPG (weight percentual gain) of the wood, and the highest values were noticed for the 6 hours treatment. On the other hand, the density was not significantly influenced by the treatment time. In water absorption and volumetric swelling after 2 hours, 24 hours and full saturation, the 6 hours treatment was most effective. The mechanical property of Rockwell hardness demonstrated that the treated wood had higher mechanical strength values. The acetylation of amescla wood has provided increased biological resistance to xylophagous termites.Keywords: chemical modification; wood quality; tropical wood

DURABILIDADE NATURAL DA MADEIRA DE QUATRO ESPÉCIES AMAZÔNICAS EM ENSAIOS DE DETERIORAÇÃO DE CAMPO

Este estudo teve como objetivo avaliar a durabilidade natural da madeira de quatro espécies amazônicas em ensaios de deterioração de campo. Para tanto corpos de prova de Trattinnickia rhoifolia (amescla), Qualea albiflora (cambará), Dipteryx odorata (cumaru) e Mezilaurus itauba (itaúba), com dimensões de 2 x 2 x 20 cm, foram submetidos durante 10 meses a ensaios de deterioração em ambiente de campo aberto. A cada dois meses foram realizadas amostragens no material ensaiado e retirados corpos de prova para determinação do percentual de massa seca residual e índice de deterioração. A madeira de amescla apresentou a menor durabilidade natural, o que pode ser explicado pelas suas propriedades físicas e químicas, já as madeiras de cambará, cumaru e itaúba não diferiram estatisticamente entre si. Palavras-chave: biodeterioração, qualidade da madeira, madeira tropical, química da madeira. NATURAL DURABILITY OF FOUR AMAZONIAN WOODS IN FIELD TESTS ABSTRACT This study aimed to evaluate natural durability of four Amazonian woods in field tests. For this purpose samples of Trattinnickia rhoifolia (amescla), Qualea albiflora (cambará), Dipteryx odorata (cumaru) and Mezilaurus itauba (itaúba), with reduced dimensions of 2 x 2 x 20 cm, were submitted in open field tests during 10 months. Every two months samples were weighed and evaluated by a criterion of notes, to determine the percentage of residual dry mass and decay index, respectively. Amescla wood had lower natural durability, which can be explained by their physical and chemical properties, however cambará, cumaru and itaúba wood not differ statistically. Keywords: biodeterioration, wood quality, tropical wood, wood chemistry. DOI: http://dx.doi.org/10.14583/2318-7670.v02n01a0