Alberto G. V. de Carvalho Neto (IC), Thiago do Amaral Ganzerli (IC), Silvia Luciana Fávaro (PG)
e Eduardo Radovanovic (PQ) – [email protected]
Universidade Estadual de Maringá - Departamento de Química – Av. Colombo, 5790 – CEP 87020-900 - Maringá – PR – Brasil Fax (44) 3261-4125
INTRODUÇÃO
RESULTADOS E DISCUSSÃO
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 dos compósitos em
relação aos obtidos com fibras sintéticas como, por exemplo, a de
vidro1. Muitas fibras naturais tais como celulose, madeira, juta,
kenaf, abacaxi, coco e sisal têm sido utilizadas como reforço em
materiais compósitos2.
O sisal é uma das fibras naturais mais utilizadas
mundialmente, sendo o Brasil um dos maiores produtores. O sisal
tem apresentado uma série de vantagens que viabilizam sua
utilização como material de reforço para aplicação em várias
indústrias do ramo automobilístico, e também na construção
civil. Assim, o objetivo do nosso trabalho foi preparar compósitos
utilizando como matriz o polietileno pós-consumo (PEpc) e como
reforço fibras de sisal.
A
B
C
D
Fig 1. Micrografias da fibra de sisal (A), superfície de
fratura (B), sisal mercerizado (C) e sisal acetilado (D).
Na Figura 1 são apresentadas as micrografias para a
fibra de sisal sem tratamento, mercerizada e acetilada.
Pode ser observado que após o tratamento alcalino
ocorre a retirada da lignina e também da hemicelulose.
Desta forma, ocorre uma exposição da estrutura fibrilar,
o que resulta num aumento da área efetiva de contato
da fibra. Assim, os grupos OH da celulose também são
expostos facilitando a formação do acetato de celulose
quando as fibras são acetiladas.
Pode-se observar no espectro de EDS que para o PEox
aparece um pico em 0,5 keV referente ao oxigênio
inserido na superfície do polímero pelo processo de
oxidação.
A técnica de FTIR-HATR possibilitou a caracterização da
modificação química da superfície do polietileno e das
fibras de sisal. Pode-se perceber que para o PEox o
processo de oxidação gerou na superfície do polímero
grupamentos característicos deste processo, como o
C=O com absorção relativa ao seu modo de estiramento
a 1730 cm-1, e o C-O com picos característicos em 1035
e 1090 cm -1
EXPERIMENTAL
C
Acetilação
O
U. A.
Mercerização
1737 cm
-1
1089 cm
-1
1035 cm
-1
0
1
2
3
4
Fibra-O-CO-CH
Fibra-O-CO-CH33+
+ CH
CH33COOH
COOH
Modificação do Polietileno Pós-consumo
O PE foi oxidado com Permanganato de Potássio (0,25 mol.L-1) e ácido
clorídrico ( 0,5 mol.L-1), por 8 horas, à temperatura de 25 ºC.
-1
-1
S isal Acetilad o
PE
-1
1 24 0 cm
-1
A
5
6
3500
3000
2500
2000
1500
1000
2000
1750
Fig 3. Espectro de FTIR-HATR do PE
1250
1000
750
-1
número de onda (cm )
Fig 2. Espectro de EDS do PE.
1500
número de onda (cm )
-1
Energia (keV )
+
Fibra-OH
Fibra-OH +
+NaOH
NaOH 
 Fibra-O
Fibra-O-Na
Na+ +
+H
H22O
O+
+ impurezas
impurezas
CH3COOH / H+
PEox
S isal M ercer izad o 17 30 cm
1 74 0 cm
5 min em anidrido
acético acidificado
(0,1 % H2SO4)
Fibra-OH
Fibra-OH +
+ (CH
(CH33CO)
CO)22O
O
PE ox
1h em ácido acético
NaOH 10% - 3h
80 ºC – 1h
1 24 5 cm
PE
Transmitância (u.a)
Lavagem
Lavagem
Sisal
Au
Tranmitância (u.a)
Modificação do Sisal
Fig 4. Espectro de FTIR-HATR
do sisal
A técnica de MEV possibilitou analisar a adesão entre matriz e reforço nos compósitos extrudados. A Figura 5A
apresenta a micrografia para o compósito preparado a partir de material não modificado, onde pode ser observada
a não adesão entre a fibra de sisal e a matriz. Uma maior adesão entre as fases ocorre nos compósitos preparados
com um dos materiais modificados. O melhor resultado foi observado para o compósito PE/Sac (Figura 5D).
Preparação dos compósitos
Processo
Processo de
de extrusão
extrusão
T1 – 110 ºC
Processo
Processo de
de injeção
injeção
T2 – 180 ºC
B
A
T3 – 195 ºC
C
D
Fig 5. Micrografias dos compósitos: A) PE/S; B) PEox/S; C) PE/Sac; e D) PEox/Sac.
Notação
PE - Polietileno pós-consumo
PEox - Polietileno pós-consumo Oxidado
S – Sisal C – Casca
ac - acetilada
5 e 10 - porcentagem de fibras no compósito
Caracterização
PE / S5
PEox / Cac10
CONCLUSÕES
O processo de oxidação possibilita a obtenção de material hidrofílico. A modificação do sisal através da acetilação
aumenta a sua hidrofobicidade. Para a formação dos compósitos a modificação química de um dos materiais é
suficiente para melhorar a compatibilidade entre eles. Entretanto, compósitos preparados com matriz modificada
apresentam regiões de incompatibilidade, o que não ocorre em compósitos preparados com fibras modificadas.
FTIR-HATR
MEV
REFERÊNCIAS
EDS
1 Bledzki, A. K., Gassan, J. Prog. Polym. Sci. 1999, 24, 221
2 Wollerdorfer, M., Bader, H., Industrial Crops and Products 8 1998, 105-112
AGRADECIMENTOS