Análise química e morfológica de compósitos de polietileno
pós-consumo reforçados com fibras do bagaço de cana
Alberto G. V. de C. Neto (IC), Ana Claudia M. Rosa (IC),
Silvia L. Fávaro (PG) e Eduardo Radovanovic (PQ)
Universidade Estadual de Maringá - Departamento de Química – Av. Colombo, 5790 – CEP 87020-900 - Maringá – PR – Brasil Fax (44) 3261-4125
e-mail: [email protected]
INTRODUÇÃO
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A expansão do uso de materiais poliméricos pode ser
observada no nosso dia a dia através dos inúmeros bens de
consumo que nos cercam. Uma grande variedade de
polímeros surgiu decorrente do desenvolvimento de novos
processos de polimerização. Assim, os materiais
desenvolvidos a partir de polímeros pós-consumo tem
chamado cada vez mais a atenção devido aos ganhos
sociais, econômicos e ecológicos que propiciam. A maior
fração dos polímeros passíveis de reciclagem é composta de
poliolefinas, tais como o polietileno (PE) e o polipropileno
(PP). Entretanto, para os materiais reciclados podem ser
requeridas algumas propriedades finais específicas
diferentes dos polímeros de origem. Uma alternativa
ecologicamente correta para a modificação de algumas das
propriedades dos polímeros é a utilização de fibras naturais
na preparação de materiais compósitos. A utilização total ou
parcial de fibras vegetais como substitutas de diversos
produtos sintéticos ou outras fibras minerais tem
apresentado um grande potencial para aplicação
tecnológica.
O emprego de compósitos de matriz polimérica
reforçados por fibras naturais lignocelulósicas vem tendo
um crescente desenvolvimento nos últimos anos. As fibras
vegetais, além de apresentarem muitas vantagens em
relação às fibras sintéticas (baixo custo, fontes renováveis,
baixa abrasividade) são também promissoras devido ao
desempenho mecânico obtido por seus compósitos em
relação aos obtidos com fibras sintéticas como, por
exemplo, as de vidro. Muitas fibras naturais como: madeira,
juta, kenaf, abacaxi, coco, bagaço da cana, casca de arroz e
sisal têm sido utilizadas como reforço em materiais
compósitos.
O objetivo desse trabalho foi estudar através de FTIR, TGA
e MEV as propriedades químicas e morfológicas de
compósitos preparados com polietileno pós-consumo (PE) e
fibra do bagaço de cana.
As fibras vegetais são
revestidas por substâncias
intercelulares constituídas
principalmente de lignina e
de outros compostos. Com
o
tratamento
alcalino
ocorre
a
extração
de
lignina,
hemicelulose,
impurezas, ceras e células
parenquimáticas.
Assim,
ocorre uma exposição das
fibrilas e dos grupos de
hidroxila
presentes
na
estrutura da celulose, o
que melhora o processo de
acetilação.
D
C
100
Fibra
80
60
Fibra mercerizada
Fibra
Fibra lavada
Fibra mercerizada
Fibra acetilada
40
Fibra acetilada
20
0
0
100
200
300
400
500
600
80 ºC – 1h
NaOH 10% -15h
Acetilação
Ácido acético, 1 h
Anidrido acético
ácido sulfúrico 0,1%
5 min
+
Fibra-OH
Fibra-OH +
+ NaOH
NaOH  Fibra-O
Fibra-O-Na
Na + +
+H
H22O
O+
+ impurezas
impurezas
FibraOH
FibraOH +
+ (CH
(CH33CO)
CO)22OO
CH3COOH / H +
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
-1
Modificação da fibra do bagaço de cana
Mercerização
2000
Número de onda (cm )
Temperatura (ºC)
Lavagem
B
Fig. 1. Imagem de MEV da fibra do
bragaço de cana: (A) fibra não
modificada, (B) Fibra lavada, (C) fibra mercerizada, (D) fibra acetilada.
Fig. 2. Análise de TGA das fibras do
bagaço de cana.
EXPERIMENTAL
A
PE/B20
Fibra-O-CO-CH
Fibra-O-CO-CH33+
+ CH
CH33COOH
COOH
Fig. 3. Espectro de FTIR das
fibras do bagaço de cana.
Nas micrografias obtidas a
partir
de
compósitos
PE/B20 foi possível notar
a inexistência de adesão
entre
as
fases.
Nas
micrografias do compósito
PE/Bac20
foi
possível
observar
uma
grande
adesão entre a superfície
das fibras modificadas e
da matriz de polietileno, o
que
provavelmente
promoverá ganhos nas
propriedades
mecânicas
dos compósitos.
Preparação dos compósitos
PE/Bac20
Extrusão
Extrusão
Injeção
Injeção
Fig. 4. Imagens de MEV dos Compósitos.
CONCLUSÕES
T1 – 110 ºC
T2 – 165 ºC
T3 – 195 ºC
Notação
PE - Polietileno Pos-consumo
B – Fibra do bagaço de cana
Bac – Fibra do bagaço de cana acetilada
5 e 10 – Quantidade de fibra no compósito
Técnicas de Caracterização
FTIR, TGA e MEV
PE / B20
PE/ Bac10
Compósitos preparados a partir de polietileno pós-consumo e
fibras de bagaço de cana não modificadas e acetiladas foram
processados por extrusão e injeção. As fibras acetiladas foram
caracterizadas por FTIR, TGA e MEV. Foi observado que a
modificação química da fibra melhora a adesão entre a matriz e
reforço.
AGRADECIMENTOS