067G - ABRATEC

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IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria
09 a 12 de novembro de 2014 – Serra Negra – SP - Brasil
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Caracterização por TG/DTG e DTA dos compósitos poliméricos obtidos a partir
de PP reciclado e resíduos de folhas vegetais.
Daniel F. J. Monteiro, Bianca Rolim, Michelle Mothé, Cheila G. Mothé.
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Resumo
Este trabalho tem por objetivo investigar as propriedades térmicas de compósitos de polipropileno reciclado com
diferentes teores de fibras oriundas de folhas caídas de palmeiras (5, 10 e 15% p/p). As amostras foram
caracterizadas por técnicas de análise térmica, tais como: TG, DTG, DTA. Os resultados mostraram que era
possível utilizar os resíduos de folhas vegetais como reforço em compósitos poliméricos, sendo uma alternativa
sustentável do ponto de gestão de resíduos naturais, e é também uma forma de reduzir o descarte de materiais
poliméricos.
Palavras-Chave: Compósitos; polipropileno; fibras naturais; análise térmica.
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Abstract
This work is aimed at investigating the thermal properties of recycled polypropylene composites with different
proportions of fallen palm trees leaves fiber (5, 10 and 15%w/w). The samples were characterized by thermal
analysis techniques such as: TG, DTG, DTA. The results showed that it was possible to use leaves waste to
reinforce in polymer composites, what is an environmental friendly alternative to manage natural waste, and it`s
also a way to reduce polymeric materials discard.
Keywords: Composites; polypropylene; natural fibers; thermal analysis.
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1. Introdução
Há algum tempo observa-se um crescente aumento da preocupação global com o meio ambiente. Dessa
forma, a busca por tratamentos e soluções dados aos resíduos, e ainda a pesquisa por materiais que reduzam o
impacto ambiental, tem sido amplamente publicadas [1-3]. Os materiais plásticos sintéticos têm recebido especial
atenção por originarem várias questões ambientais. Devido a não biodegradabilidade e a dificuldade de
reciclagem desses materiais, observa-se um grande acúmulo deste tipo de material em depósitos, aterros
sanitários e na própria natureza [2,3]. No entanto, ao mesmo tempo em que a indústria tenta diminuir a
dependência de combustíveis e de produtos à base de petróleo, há uma crescente necessidade na pesquisa de
materiais sustentáveis para substituir os materiais existentes. Um dos esforços para enfrentar esse desafio é pela
substituição de materiais sintéticos por materiais naturais, como por exemplo nos reforços em compósitos de
polímeros. Assim, a incorporação de resíduos em matrizes poliméricas tem sido cada vez mais estudada, uma
vez que se torna uma solução ambientalmente sustentável ao prevenir o meio ambiente da poluição de resíduos.
Ao mesmo tempo em que diminui-se a necessidade de matérias-primas de fontes não renováveis para
fabricação desses materiais poliméricos [3-6]. A incorporação de fibras em compósitos poliméricos já tem sido
amplamente utilizada, sendo possível observar uma tendência na redução do uso de fibras sintéticas, dando
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lugar ao uso de fibras naturais [4-6]. De fato, o presente trabalho surge da preocupação com a geração de
resíduos pelo Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro, o qual investe na busca de
tecnologias de aproveitamento, recuperação e tratamento desses resíduos como forma de minimizar a
problemática da questão.
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2. Objetivos
O principal objetivo do trabalho foi a caracterização por termogravimetria, por termogravimetria derivada
e pela análise térmica diferencial de compósitos poliméricos obtidos a partir de PP reciclado e resíduos de folhas
vegetais.
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3. Metodologia
3.1 Materiais
O material polimérico utilizado para a matriz do compósito foi o polipropileno (PP) reciclado, obtido
através da moagem de copos descartáveis de polipropileno reciclado cedidos pelo Programa Recicla CT/UFRJ.
O reforço do compósito foi feito com fibras vegetais obtidas através da moagem das folhas de palmeira,
recolhidas no Centro de Tecnologia pelo Programa CT Verde/UFRJ.
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3.2 Produção dos Compósitos
Para obtenção dos corpos-de-prova foi utilizada a técnica de mistura por fusão. Após a obtenção de
ambas as matérias-primas moídas (polipropileno e as fibras vegetais), houve a realização da mistura de ambos,
variando-se a quantidade de fibras vegetais na proporção de 5, 10 e 15% p/p, em um misturador Haake polylab
QC – Thermo Scientific, a 200oC por 8 minutos. A mistura obtida foi então moldada por compressão em uma
prensa Carver, a 180oC com pressão de 14 toneladas por 5 minutos, para a obtenção dos corpos de prova dos
compósitos para serem realizadas caracterizações.
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3.3 Análise Termogravimétrica (TG/DTG) e Análise Térmica Diferencial (DTA).
A caracterização das matérias primas, bem como dos compósitos obtidos, foi realizada pelas técnicas de
Termogravimetria, Termogravimetria Derivada e Análise térmica Diferencial (TG/DTG/DTA) em um equipamento
SDT Q600 - TA Instruments, aquecendo 5mg das amostras em cadinho de alumina, na faixa de temperatura de
25oC até 800oC, com razão de aquecimento de 10oC/min em atmosfera de nitrogênio.
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4. Resultados e Discussão
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4.1.1. Análises de TG, DTG, DTA
Uma comparação das curvas de termogravimetria das amostras de palmeira, polímero PP reciclado e
compósitos de PP reciclado com 5, 10 e 15% p/p de palmeira é ilustrada na Figura 1. Pode-se observar que a
adição de carga reforçadora proporcionou um ligeiro aumento na estabilidade térmica do polímero puro. Pela TG
da folha de palmeira identificou-se dois estágios principais de decomposição nas temperaturas de 25 a 100oC
possivelmente referente a umidade e entre 170 e 380oC, referente à decomposição da celulose, hemicelulose e
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lignina. Nas amostras de PP reciclado puro e dos compósitos obtidos, é possível visualizar um único estágio de
decomposição na faixa de 320 a 475oC referente à decomposição da matriz polimérica. No entanto, é possível
observar que a adição de 5% de folhas de palmeira apresentou a maior quantidade de resíduos, cerca de 5% a
800oC.
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Figura 1: Comparação das curvas TG de folhas de palmeira, polímero PP puro reciclado e dos compósitos de PP
com 5. 10 e 15% p/p de palmeira.
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Pelas curvas da DTG, na Figura 2, é possível observar um estágio principal de degradação, a 450oC,
referente à decomposição do polipropileno presente em todos os compósitos, porém o maior pico foi observado
na amostra de polipropileno reciclado puro. Ainda na Figura 2, é possível observar a presença de pequenos
ombros entre 220oC e 370oC nas curvas dos compósitos, sendo mais pronunciado no compósito contento 15%
de folha de palmeira, referente à decomposição das fibras incorporadas. Para a amostra de palmeira verificou-se
dois picos sobrepostos entre as temperaturas de 250 e 400oC. De fato, a hemicelulose associada se degrada em
torno de 270oC, e a lignina em temperaturas acima de 350oC [7-8].
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Figura 2: Comparação das curvas DTG de folhas de palmeira, polímero PP puro reciclado e dos compósitos de
PP com 5. 10 e 15% p/p de palmeira.
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A Figura 3 exibe a sobreposição das curvas de DTA para o PP reciclado puro e seus compósitos com 5,
10 e 15% p/p de de folhas de palmeira. Observa-se para o polipropileno reciclado puro e para todos os
compósitos, a presença de dois eventos endotérmicos nas temperaturas de 160oC e 450oC, referentes à
temperatura de fusão, Tm, do polipropileno e a decomposição do polímero, respectivamente.
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Figura 3: Comparação das curvas DTA de folhas de palmeira, polímero PP puro reciclado e dos compósitos de
PP com 5. 10 e 15% p/p de palmeira.
5. Conclusões
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A obtenção de compósitos a partir de resíduos de copos descartáveis de polipropileno com a
incorporação de fibras vegetais provenientes de resíduos de folhas de palmeira recolhidas das árvores no CT/
UFRJ mostrou-se uma alternativa sustentável e viável visto a importância na agregação valor a resíduos e,
principalmente, na redução do descarte de materiais poliméricos.
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6. Referências Bibliográficas
1. Yousif B and El-Tayeb N. Tribological evaluations of polyester composites considering three orientations of
CSM glass fibres using BOR machine. App Comp Mat. 2007;14:105-16.
2. Marinelli A L et al. Desenvolvimento de Compósitos Poliméricos com Fibras Vegetais Naturais da
Biodiversidade: Uma Contribuição para a Sustentabilidade Amazônica. Polímeros: Ciência e Tecnologia,
2008;18;2:92-9.
3. Zampaloni M. et al. Kenaf natural fiber reinforced polypropylene composites: A discussion on manufacturing
problems and solutions. Composites: Part A. 2007;38:1569–80.
4. Al-Oqla F M and Sapuam S M. Natural fiber reinforced polymer composites in industrial applications:
feasibility of date palm fibers for sustainable automotive industry. J. Clean Prod. 2014;66:347-54.
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5. Ashori A. and Nourbakhsh A. Characteristics of wood–fiber plastic composites made of recycled materials.
Waste Management, 2009;29:1291-5.
6. Azwa Z N et al. A review on the degradability of polymeric composites based on natural fibres. Mat and Des.
2013;47:424–42.
7. Stokke D. D. et al. Introduction to wood and natural fiber composites. John WIlley & Sons, 2014.
8. Mothé, C.G e Azevedo A. D. Análise térmica de materiais. Artliber Editora Ltda, 2009.
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