Compósitos de fibra de coco/LDPE: efeito do tratamento superficial das fibras de coco em compósitos verdes

O desenvolvimento de compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais tem recebido grande destaque como tecnologia alternativa para o processamento de novos materiais que proporcionem um menor impacto ambiental, associado a uma baixa densidade, biodegradabilidade e propriedades mecânicas interessantes. Fibras naturais provenientes do coco verde apresentam, devido à sua composição química, maior rigidez e resistência mecânica comparada a outras fibras vegetais. Porém, fibras vegetais possuem uma baixa interação com a matriz polimérica, em virtude de seu caráter hidrofílico quando comparado à matriz polimérica, hidrofóbica. Neste trabalho, fibras de coco (FC) foram tratadas quimicamente por extração alcalina com hidróxido de sódio (NaOH) e mecanicamente utilizando uma ponteira ultrassônica em meio aquoso, e a técnica para averiguar os efeitos dos tratamentos nas fibras foi a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Compósitos de polietileno de baixa densidade (LDPE) com diferentes teores de fibra de coco (5 e 10% m/m) foram preparados por mistura no estado fundido, utilizando um homogeneizador de alta rotação (DRAIS), seguido por prensagem a quente e estampagem para preparação de corpos de prova. Os compósitos de LDPE/FC foram caracterizados quanto às propriedades térmicas (calorimetria exploratória diferencial – DSC), mecânicas (ensaio de tração uniaxial e ensaio de dureza), características morfológicas (MEV) e de superfície (teste de ângulo de contato). O teor de fibra em massa exerceu influência nas propriedades mecânicas, de forma que um aumento do teor de fibra de coco em massa reduz ligeiramente a resistência à tração e provoca um aumento em torno de 100% no valor do módulo elástico do compósito. Por meio dos resultados obtidos por MEV e ângulo de contato, ambos os tratamentos se mostraram eficientes, porém sugerindo melhor eficiência no tratamento via extração alcalina.  Palavras-chave: Compósitos poliméricos, fibra de coco; polietileno de baixa densidade, tratamentos superficiais

Influência de fatores ambientais nas propriedades mecânicas de biocompósitos de pla reforçado com fibra de coco e borra de café

O desenvolvimento de biocompósitos poliméricos tem despertado tanto o interesse científico quanto industrial em desenvolver produtos ecologicamente corretos para diversas aplicações. Desta forma, este trabalho de pesquisa teve o intuito de desenvolver e caracterizar compósitos biodegradáveis de poli (ácido lático) (PLA), reforçado com diferentes porcentagens (5% e 15% m/m) de fibra de coco (FC) e borra de café (BC), sem tratamento superficial. Tanto a FC quanto a BC são popularmente tratadas como resíduos sólidos e apresentam grande potencial para serem utilizados como cargas naturais agindo como reforço e também como aceleradores da biodegradação em matrizes poliméricas para a obtenção de um material biodegradável. Os compósitos foram processados em um homogeneizador DRAIS seguido de prensagem a quente. As amostras foram caracterizadas pela análise visual (imagens macroscópicas) e medidas de ângulo de contato (goniômetro), bem como foram submetidas aos testes de absorção de água e envelhecimento em estufa, seguido do ensaio de resistência ao impacto Izod. Após, verificou-se absorção de água, perda de massa, análise visual, resistência mecânica ao impacto Izod e a caracterização morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura das amostras após ensaio mecânico. A partir dos resultados obtidos verificou-se a boa adesão entre as cargas naturais e a matriz de PLA, resultando em valores de resistência ao impacto próximo ao do PLA puro, porém os fatores ambientais influenciaram diretamente nessas propriedades mecânicas, tendo a umidade interferida na redução e no envelhecimento do leve acréscimo dos valores de resistência ao impacto

Biodegradation of PP films modified with organic pro-degradant : natural ageing and biodegradation in soil in respirometric test

In this study, PP films were modified with an organic pro-degradant in different concentrations (1, 2 and 3 wt.%), exposed in the first step of degradation to natural ageing for 100 days followed by biodegradation in simulated soil in the respirometric test for 100 days. At the end of the combined degradation process the PP samples were characterized according to their morphological and physical properties and the CO2 generated during the biodegradation in soil was monitored. The CO2 production by the PP films modified with the organic pro-degradant was proportional to the oxidation rate and weight loss of the samples. The reduction in the average viscosimetric molecular weight could be attributed to chain scission due to the weathering conditions to which the samples were exposed (natural ageing followed by biodegradation in soil). Scanning electron microscopy (SEM) of the PP films revealed surface deterioration of the films with the organic pro-degradant after the combined degradation process

Evaluation of the Effect of the Incorporation of Rubber Tire Waste Particles on the Properties of PP, HIPS and PP/HIPS Matrices

In recent years, the consumption of plastics has been increasing and as consequence, the waste generated has also increased. Rubber tire (RT) waste is another residue which causes significant problems to society. In view of the considerable amounts of RT waste generated, this study aimed to evaluate the influence of the incorporation of RT particles into post-consumer thermoplastic matrices such as polypropylene (PP), high impact polystyrene (HIPS) and PP/HIPS blends and the modification of the physical, morphological, rheological and mechanical properties. The particle sizes of the RT used were <500 and 500-1000 &#956;m. The RT content was 10% w/w and the weight ratio for the PP/HIPS blend was 4/1, with processing by injection molding. The results showed that the smaller (500 &#956;m) particle size led to a decrease in the melt flow rate (MFR) of the PP/RT composites (increased viscosity) and an increase for the HIPS/RT composites. On the other hand, the larger particles (1000 &#956;m) led to a decrease in the mechanical performance of the PP/RT and HIPS/RT blends when compared with the neat polymers (PP and HIPS post-consumer). The observed decrease in the mechanical properties of these composites was due to weak filler/matrix interactions, which can be visualized in images by scanning electron microscopy (SEM) of the fracture surface after tensile testing

Effect of Graphite Nanosheets on Properties of Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)

The influence of different contents, 0.25, 0.50, and 1.00 wt%, of graphite nanosheets (GNS) on the properties of poly(3-hydroxybutyrate- co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) nanocomposites obtained by solution casting method has been studied. GNS were prepared by three steps: intercalation (chemical exfoliation), expansion (thermal treatment), and the GNS obtainment (physical treatment by ultrasonic exfoliation). X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, and field emission gun-scanning electron microscopy (FE-SEM) showed that the physical, chemical, and thermal treatments preserved the graphite sheets structure. XRD and Raman results also showed that GNS were dispersed in the PHBV matrix. The degree of crystallinity (Xc) of the nanocomposites did not change when the graphite nanosheets were added. However, the GNS acted as nucleation agent for crystallizationthat is, in the second heating the samples containing GNS showed two melting peaks. The addition the GNS did not change the thermal stability of the PHBV.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Fed Univ Sao Paulo UNIFESP, Grp Polymers & Macromol, Inst Sci & Technol, Sao Jose Dos Campos, SP, BrazilNatl Inst Space Res INPE, Associated Lab Sensors & Mat LAS, Sao Jose Dos Campos, SP, BrazilInstitute of Science and Technology, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Group of Polymers and Macromolecules, São José dos Campos, SP, BrazilCNPq: 303287/2013-6CNPq: 158961/2014-5Web of Scienc

Comparative study of degradation of PP modified with an organic pro-degradant subjected to natural and artificial ageing

In abiotic degradation the action of light radiation is one of the most important parameters, because polymers undergo degradation due to the action of light (natural or artificial). The aim of this study was to investigate the degradation rate for samples of polypropylene (PP) modified with an organic pro-degradant submitted to ageing in a natural environment and to accelerated ageing test. The degradation behavior of the samples exposed to the ageing processes was evaluated through changes in the degree of crystallinity (Xc), surface morphology (Scanning Electron Microscopy) and molecular weight. The results indicated that for the modified polypropylene samples natural ageing led to a 42.3% reduction in the molecular weight and the surface morphology showed evidence of erosion. In the accelerated ageing process the UV radiation was stronger, which led to a 94.3% increase in the degree of crystallinity and micro-voids were present on the surface of the modified polypropylene

Estudo da influência dos parâmetros de tratamento térmico da resina furfurílica nas características morfológicas, estruturais e condutividade elétrica do carbono vítreo reticulado

O carbono vítreo reticulado (CVR) é um material carbonoso, rico em átomos de carbono ligados por ligações sp2, obtido pelo tratamento térmico (TT) de carbonização (a pelo menos 1000 ºC, sob atmosfera inerte) de resinas termorrígidas. A sua obtenção pode se dar por diferentes metodologias, usualmente pelo uso de um material de sacrifício, que se degrada durante o TT e gera poros de transporte. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência de diferentes tempos de patamar (2, 8, 12, 24 e 36 h) a 1000 ºC nas características estruturais, morfológicas e condutividade elétrica de amostras de CVR obtidas a partir de uma espuma de poliuretano (PU, material de sacrifício), impregnada com resina furfurílica (PFA). A espuma de PU/PFA foi caracterizada por espectrofotometria de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e análises termogravimétricas, as amostras de CVR por difração de raios X (DRX), microscopias óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), e condutividade elétrica por 2 pontas. Os resultados de FT-IR e DRX confirmam a conversão da espuma de PU/PFA no CVR, com um rendimento de ~44%. As análises de DRX também evidenciam mudanças no ordenamento estrutural das amostras de CVR em função dos diferentes tempos de patamar, devido à provável expulsão de heteroátomos ainda presentes na estrutura do referido material carbonoso. As medidas de condutividade elétrica corroboram com essa observação, com um aumento significativo a partir de 8 h de patamar (de 1,71 x 10-1 para 1,17 x 104 S.cm-1), como uma consequência da diminuição de defeitos na estrutura do CVR. As micrografias mostram a estrutura alveolar da espuma de PU/PFA, rica em poros de transporte, que é preservada no CVR, após a carbonização.Palavras-chave: Espuma polimérica. Carbono vítreo reticulado. Tratamento térmico. Resina furfurílica.

Desenvolvimento de polipropileno ambientalmente degradável

Devido aos problemas decorrentes da disposição inadequada dos resíduos poliméricos, não recicláveis, principalmente aqueles de vida útil curta, como fraldas descartáveis e absorventes higiênicos, o uso de polímeros biodegradáveis torna-se uma alternativa atraente e imprescindível para amenizar a geração de resíduos poliméricos de difícil degradação, e consequentemente, diminuir os danos que esses possam causar ao meio ambiente. Polímeros termoplásticos convencionais contendo em sua composição agentes pró-degradantes podem tornar-se biodegradáveis, pela ação oxidativa do aditivo que acelera a cisão das macromoléculas, que leva a biodegradação destas por micro-organismos. Neste trabalho, foram utilizados dois grades de polipropileno (PP) que são empregados na fabricação de materiais descartáveis, no qual foram aditivados com agente pró-degradante orgânico, contendo um grupo 1,2-oxi-hidroxi, e suas características e propriedades foram avaliadas, na tentativa de desenvolver um polímero ambientalmente biodegradável. Com o intuito de comparar a eficiência deste aditivo orgânico, foi utilizado o d2w®, aditivo pró-degradante comercial já utilizado no mercado, que apresenta características semelhantes ao aditivo orgânico, porém apresenta metal de transição em sua composição. Desta forma amostras de PP foram aditivadas com 1, 2 e 3% de pró-degradante orgânico e comercial (d2w®) e submetidas à degradação por processos abióticos (natural e acelerado) e bióticos (compostagem e biodegradação em meio aquoso e em solo). A monitoração da degradação das amostras foi acompanhada utilizando-se técnicas FTIR, DSC, MEV, Mv e a quantificação de CO2 gerado. A amostra de PP com pró-degradante comercial foi mais sensível a termodegradação, porém as amostras de PP com pró-degradante orgânico apresentaram maior nível de degradação. Em ambas as amostras ocorreram aumento da cristalinidade após a degradação devido à redução da massa molar, e a modificação morfológica da superfície dos corpos de prova, devido à fotodegradação (natural e acelerada) e degradação biótica. A degradação abiótica das amostras de filme de PP por ação da radiação ultravioleta (270 horas), favoreceu o processo de biodegradação em meio aquoso (100 dias). Neste estudo constatou-se que o pró-degradante orgânico não apresentou efeitos toxicológicos ao solo, pois possibilitou o cultivo de plantas, através do desenvolvimento sadio das raízes.Due to problems resulting from the inadequate disposal of polymeric waste, non-recyclable, especially those with short shelf life, as disposable diapers and sanitary napkins, the use of biodegradable polymers becomes an attractive and necessary alternative to minimize the generation of waste polymeric difficult degradation and, consequently, reduce the damage that they can cause to the environment. Conventional thermoplastic polymer containing in their composition pro-degrading agents may become biodegradable by the oxidative action of the additive which accelerates the cleavage of macromolecules, which leads to degradation by these microorganisms. In this study, two crates of polypropylene (PP), which are used in the manufacture of disposable materials, which were additivated with organic pro-degrading agent containing a 1,2-oxo-hydroxy group and their characteristics and properties were evaluated used were in an attempt to develop an environmentally biodegradable polymer. In order to compare the efficiency of organic additive, d2w®, pro-degradant additive already used in the commercial market, which has similar characteristics to the organic additive was used, however with the transition metal in their composition. This form of PP samples were additivated with 1, 2 and 3% of pro-degrading organic and commercial (d2w ®) and subjected to degradation by abiotic processes (natural and accelerated) and biotic (composting and biodegradation in an aqueous medium and soil). Monitoring of the degradation of the samples was monitored using techniques FTIR, DSC and SEM, Mv and quantification of CO2 generated. A sample of PP with pro-degrading commercial was more sensitive to thermodegradation, but the PP samples with pro-degrading organic had higher degradation. In both samples there was an increase in crystallinity after degradation due to the reduction of the molar mass and morphological modification of the surface of the test specimens due photodegradation (natural and accelerated) and biotic degradation. The abiotic degradation of samples of PP film by the action of ultraviolet radiation (270 hours), favored the biodegradation process in aqueous medium (100 days). In this study it was found that the organic pro-degrading soil showed no toxic effects, because it allowed the cultivation of plants, through the development of healthy roots

Desenvolvimento de polipropileno ambientalmente degradável

Devido aos problemas decorrentes da disposição inadequada dos resíduos poliméricos, não recicláveis, principalmente aqueles de vida útil curta, como fraldas descartáveis e absorventes higiênicos, o uso de polímeros biodegradáveis torna-se uma alternativa atraente e imprescindível para amenizar a geração de resíduos poliméricos de difícil degradação, e consequentemente, diminuir os danos que esses possam causar ao meio ambiente. Polímeros termoplásticos convencionais contendo em sua composição agentes pró-degradantes podem tornar-se biodegradáveis, pela ação oxidativa do aditivo que acelera a cisão das macromoléculas, que leva a biodegradação destas por micro-organismos. Neste trabalho, foram utilizados dois grades de polipropileno (PP) que são empregados na fabricação de materiais descartáveis, no qual foram aditivados com agente pró-degradante orgânico, contendo um grupo 1,2-oxi-hidroxi, e suas características e propriedades foram avaliadas, na tentativa de desenvolver um polímero ambientalmente biodegradável. Com o intuito de comparar a eficiência deste aditivo orgânico, foi utilizado o d2w®, aditivo pró-degradante comercial já utilizado no mercado, que apresenta características semelhantes ao aditivo orgânico, porém apresenta metal de transição em sua composição. Desta forma amostras de PP foram aditivadas com 1, 2 e 3% de pró-degradante orgânico e comercial (d2w®) e submetidas à degradação por processos abióticos (natural e acelerado) e bióticos (compostagem e biodegradação em meio aquoso e em solo). A monitoração da degradação das amostras foi acompanhada utilizando-se técnicas FTIR, DSC, MEV, Mv e a quantificação de CO2 gerado. A amostra de PP com pró-degradante comercial foi mais sensível a termodegradação, porém as amostras de PP com pró-degradante orgânico apresentaram maior nível de degradação. Em ambas as amostras ocorreram aumento da cristalinidade após a degradação devido à redução da massa molar, e a modificação morfológica da superfície dos corpos de prova, devido à fotodegradação (natural e acelerada) e degradação biótica. A degradação abiótica das amostras de filme de PP por ação da radiação ultravioleta (270 horas), favoreceu o processo de biodegradação em meio aquoso (100 dias). Neste estudo constatou-se que o pró-degradante orgânico não apresentou efeitos toxicológicos ao solo, pois possibilitou o cultivo de plantas, através do desenvolvimento sadio das raízes.Due to problems resulting from the inadequate disposal of polymeric waste, non-recyclable, especially those with short shelf life, as disposable diapers and sanitary napkins, the use of biodegradable polymers becomes an attractive and necessary alternative to minimize the generation of waste polymeric difficult degradation and, consequently, reduce the damage that they can cause to the environment. Conventional thermoplastic polymer containing in their composition pro-degrading agents may become biodegradable by the oxidative action of the additive which accelerates the cleavage of macromolecules, which leads to degradation by these microorganisms. In this study, two crates of polypropylene (PP), which are used in the manufacture of disposable materials, which were additivated with organic pro-degrading agent containing a 1,2-oxo-hydroxy group and their characteristics and properties were evaluated used were in an attempt to develop an environmentally biodegradable polymer. In order to compare the efficiency of organic additive, d2w®, pro-degradant additive already used in the commercial market, which has similar characteristics to the organic additive was used, however with the transition metal in their composition. This form of PP samples were additivated with 1, 2 and 3% of pro-degrading organic and commercial (d2w ®) and subjected to degradation by abiotic processes (natural and accelerated) and biotic (composting and biodegradation in an aqueous medium and soil). Monitoring of the degradation of the samples was monitored using techniques FTIR, DSC and SEM, Mv and quantification of CO2 generated. A sample of PP with pro-degrading commercial was more sensitive to thermodegradation, but the PP samples with pro-degrading organic had higher degradation. In both samples there was an increase in crystallinity after degradation due to the reduction of the molar mass and morphological modification of the surface of the test specimens due photodegradation (natural and accelerated) and biotic degradation. The abiotic degradation of samples of PP film by the action of ultraviolet radiation (270 hours), favored the biodegradation process in aqueous medium (100 days). In this study it was found that the organic pro-degrading soil showed no toxic effects, because it allowed the cultivation of plants, through the development of healthy roots