Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://www.revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/S0104-14282013005000002
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Preparação e Caracterização de Biocompósitos Baseados em Fibra de Curauá, Biopolietileno de Alta Densidade (BPEAD) e Polibutadieno Líquido Hidroxilado (PBHL)

Preparation and Characterization of Biocomposites Based on Curaua Fibers, High-density Biopolyethylene (HDBPE) and Liquid Hydroxylated Polybutadiene (LHPB)

Ruvolo Filho, Adhemar; Marini, Juliano; Frollini, Elisabete; Castro, Daniele O. de

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Resumo

Neste trabalho, foram utilizadas fibras de curauá como reforço de matriz termoplástica de biopolietileno de alta densidade. O polietileno foi obtido por polimerização de eteno, gerado do etanol de cana de açúcar. Este polímero é também chamado de biopolietileno (BPEAD), por ser preparado a partir de material oriundo de fonte natural. Desta forma, pretendeu-se contribuir para desenvolver materiais que, dentre outras propriedades, causem menor emissão de CO2 para a atmosfera na sua produção, utilização e substituição, comparativamente a outros materiais. Adicionalmente, polibutadieno líquido hidroxilado (PBHL) foi acrescentado à formulação do compósito, visando a um aumento na resistência à propagação da trinca durante impacto. Os compósitos e as fibras foram caracterizados por várias técnicas, tais como microscopia eletrônica de varredura (MEV), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG), além da caracterização dos compósitos quanto à Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA), propriedades mecânicas (impacto e flexão) e absorção de água. A presença das fibras de curauá diminuiu algumas propriedades do BPEAD, como resistência ao impacto. A análise de DMTA mostrou que as fibras geram material mais rígido. Pode-se considerar que a introdução de PBHL na formulação do material foi eficiente, levando a uma resistência ao impacto do compósito BPEAD/PBHL/Fibra maior do que a do compósito BPEAD/Fibra.

Palavras-chave

Biocompósito, fibra de Curauá, HDPE

Abstract

In this work, curaua fibers were used in the reinforcement of a high-density (HDPE) thermoplastic matrix. The polyethylene used was obtained by polymerization of ethene produced from sugarcane ethanol. This polymer, also called high-density biopolyethylene (HDBPE), was prepared from a natural source material. The aim was to contribute to developing materials which could lead to smaller release of CO2 into the atmosphere in comparison to other materials. Additionally, liquid hydroxylatedpolybutadiene (LHPB) was added to the composite formulation, aiming at improving resistance to crack spreading during impact. The fibers and their composites were characterized by several techniques, such as scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), and thermal gravimetry (TG). The composites were also characterized by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), mechanical properties (flexural and impact strength), and water absorption. The presence of curaua fibers reduced some of the properties of HDBPE, such as flexural and impact strength. DMTA indicated a more rigid material with the fibers incorporated. The addition of LHPB to the formulation was efficient, leading to greater impact strength for the HDBPE/LHPB/Fiber composite, as compared to the HDBPE/Fiber composite.

Keywords

Biocomposite, fiber Curaua, HDPE

References

1. Araújo, J. R.; Waldman, W. R. & De Paoli, M. A. - Polym. Degrad. Stab., 93, p.1770 (2008). http://dx.doi.org/10.1016/j. polymdegradstab.2008.07.021

2. Ramires, E. C.; Megiatto Júnior, J. D.; Gardrat, C.; Castellan, A. & Frollini, E. - Bioresour. Technol., 101, p.1998 (2010). PMid:19880315. http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2009.10.005

3. Barbosa Júnior, V.; Ramires, E. C.; Razera, I. A. T. & Frollini, E. - Ind. Crops. Prod., 32, p.305 (2010).

4. Morgado, D. L.; Frollini, E.; Castellan, A.; Rosa, D. S. & Coma, V. - Cellulose, 18, p.699 (2011). http://dx.doi.org/10.1007/s10570- 011-9516-0

5. Akil, H. M.; Omar, M. F.; Mazuki, A. A. M.; Safi ee, S.; Ishak, Z. A. M. & Abu Bakar, A. - Mater. Design, 32, p.4107 (2011). http://dx.doi. org/10.1016/j.matdes.2011.04.008

6. Paiva, J. M. F. & Frollini, E. - J. Appl. Polym. Sci., 83, p.880 (2002). http://dx.doi.org/10.1002/app.10085

7. Razera, I. A. & Frollini, E. - J. Appl. Polym. Sci., 91, p.1077 (2004). http://dx.doi.org/10.1002/app.13224

8. Schobig, M.; Grellmann, W. & Mecklenbur, T. - J. Appl. Polym. Sci., 115, p.2093 (2010).

9. Chattopadhyay, S. K.; Singh, S.; Pramanik, N.; Niyogi, U. K.; Khandal, R. K.; Uppaluri, R. & Ghoshal, A. K. - J. Appl. Polym. Sci., 121, p.2226 (2011). http://dx.doi.org/10.1002/app.33828

10. Song, J. H.; Mun, S. D. & Kim, C. S. - Polym. Compos., 32, p.1174 (2011). http://dx.doi.org/10.1002/pc.21136

11. Avérous, L. & Halley, P. J. - Biofuels, Bioprod. Biorefin., 3, p.329 (2009). http://dx.doi.org/10.1002/bbb.135

12. Cañigueral, N.; Vilaseca, F.; Méndez, J. A.; López, J. P.; Barbera, J. P.; Puig, J.; Pèlach, M. A. & Mutjé, P. - Chem. Eng. Sci., 64, p.2651 (2009). http://dx.doi.org/10.1016/j.ces.2009.02.006

13. Jonh, M. J. & Thomas, S. - Carbohydr. Polym., 71, p.343 (2008).

14. Tomczak, F.; Satyanarayana, K. G. & Sydenstricker, T. H. D. - Composites: Part A, 38, p.2227 (2007). http://dx.doi.org/10.1016/j. compositesa.2007.06.005

15. Salazar, V. L. P.; Leão, A. L.; Rosa, D. S.; Gomez, J. G. C. & Alli, R. C. P. - J. Polym. Environ., 19, p.1 (2011). http://dx.doi.org/10.1007/ s10924-011-0315-3

16. Mano, B.; Araújo, J. R.; Spinacé, M. A. S. & De Paoli, M. A. - Compos. Sci. Technol, 70, p.29 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j. compscitech.2009.09.002

17. Oliveira, F. B.; Gardrat, C.; Enjalbal, C.; Frollini, E. & Castellan, A. - J. Appl. Polym. Sci., 109, p.2291 (2008). http://dx.doi.org/10.1002/ app.28312

18. Megiatto Junior, J. D.; Hoareau, W.; Gardrat, C.; Frollini, E. & Castellan, A. - J. Agric. Food Chem., 55, p.8576 (2007).

19. Georpoulos, S. T.; Tarantili, P. A.; Avgerinos, E.; Andrepoulos, A. G. & Koukios, E. G- Polym. Degrad. Stabil., 90, p.303 (2005).

20. Dufresne, A. & Belgacem, M. N. - Polímeros, 20, p.1 (2010).

21. Trindade, W. G.; Hoareau, W.; Megiatto, J. D.; Razera, I. A. T.; Castellan, A. & Frollini, E. - Biomacromolecules, 6, p.2485 (2005). PMid:16153084. http://dx.doi.org/10.1021/bm058006+

22. Hoareau, W.; Trindade, W. G.; Siegmund, B.; Castellan, A. & Frollini, E. - Polym. Degrad. Stab., 86, p.567 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j. polymdegradstab.2004.07.005

23. Correâ, A. C.; Teixeira, E. M.; Pessan, L. A. & Mattoso, L. H. C. – Cellulose, 17, p.1183 (2011).

24. Spinacé, M. A. S.; Janeiro, L. G.; Bernardino, F. C.; Grossi, T. A. & De Paoli, M. A. - Polímeros, 21, p.168 (2011). http://dx.doi.org/10.1590/ S0104-14282011005000036

25. Paiva, J. M. F. & Frollini, E. - Macromol. Mater. Eng., 291, p.405 (2006).

26. Botaro, V. R.; Siqueira, G.; Megiatto Junior, J. D. & Frollini, E. - J. Appl. Polym. Sci., 115, p.269 (2010). http://dx.doi.org/10.1002/ app.31113

27. Ku, H.; Wang, H.; Pattarachaiyakoop, N. & Trada, M. - Comp.Part B, 42, p.856 (2011). http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2011.01.010

28. Sever, K.; Erden, S.; Gülec, H. A.; Seki, Y. & Sarikanat, M. - Mater. Chem. Phys., 129, p.275 (2011). http://dx.doi.org/10.1016/j. matchemphys.2011.04.001

29. Ornaghi Junior, H. L.; Silva, H. S. P.; Zattera, A. J. & Amico, S. C. - Mater. Sci Eng. A, 528, p.7285 (2011).

30. Hassan, M. L.; Rowell, R. M.; Fadl, N. A. & Yacoub, S. F. - J. Appl. Polym. Sci., 76, p.561 (2000). http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097- 4628(20000425)76:4<561::AID-APP14>3.0.CO;2-J

31. Braskem - “Indústria Petroquímica Brasileira”, Braskem, São Paulo (2007). Disponível em: . Acesso em: 18 set. 2010.

32. Castro, D. O.; Ruvolo-Filho, A. & Frollini, E. - “Biocomposites from biopolyethylene and curaua fibers”, in: Proceedings of the 2010 Polymer processing society, Banff-Canada, jun (2010).

33. Paiva, J. M. F. & Frollini, E. - Macromol. Mater. Eng., 291, 405 (2006). http://dx.doi.org/10.1002/mame.200500334

34. Trindade, W. G.; Paiva, J. M. F.; Leão, A. L. & Frollini, E. - Macromol. Mater. Eng., 293, p.521 (2008). http://dx.doi.org/10.1002/ mame.200800016

35. Anuar, H. & Ahmad, S. H. - J. Compos. Mater., 41, p.3035 (2007). http://dx.doi.org/10.1177/0021998307082173

36. Liang, J. Z.; Li, R. K. Y. & Tjong, S. C. - J. Mater. Process. Technol., 91, p.167 (1998). http://dx.doi.org/10.1016/S0924-0136(98)00422-1

37. Araújo, E. M.; Haje Júnior, E. & Carvalho, A. J. F. - Polímeros, 13, p.205 (2003).

38. Araújo, J. R.; Mano, W. R.; Teixeira, G. M.; Spinacé, M. A. S & De Paoli, M. A. - Compos. Sci. Technol.,70, p.637 (2010).

39. Satynarayana, K. G.; Guimarães, J. L. & Wypych, F. - Compos. Appl. Sci. Manuf., 38, p.1694 (2007).

40. Mazur, R. L.; Botelho, E. C.; Costa, M. L. & Rezende, M. C. - Polímeros, 18, p.237 (2008). http://dx.doi.org/10.1590/S0104- 14282008000300009

41. Perez, I. S. B. & Manrich, S. - Polímeros, 18, p.207 (2008). http:// dx.doi.org/10.1590/S0104-14282008000300005

42. Moly, K. A.; Radusch, H. J.; Androsh, R.; Bagawan, S. S. & Thomas, S. - Eur. Polym. J., 41, p.1410 (2005). http://dx.doi.org/10.1016/j. eurpolymj.2004.10.016

43. Abdelmouleh, M.; Boufi, S.; Belgacem, M. N. & Dufresne, A. - Compos. Sci. Technol, 67, p.1627 (2007). http://dx.doi. org/10.1016/j.compscitech.2006.07.003

44. Pegoretti, A.; Askar, M.; Migliaresi, C. & Maron, G. - Compos. Sci. Technol.,60, p.1181 (2000). http://dx.doi.org/10.1016/S0266- 3538(00)00024-5

45. Canevarolo Júnior, S. V. - “Técnicas de caracterização de polímeros”, Artliber, São Paulo, p.263 (2004).

46. Kaynac, C.; Orgun, O. & Tincer, T. - Polym. Test., 24, p.455 (2005).

47. Kaynak, C.; Arikan, A. & Tincer, T. - Polymer, 44, p.2433 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(03)00100-9

48. Tajvidi, M. & Takemura, A. - J. Appl. Polym. Sci.,122, p.1258 (2011). http://dx.doi.org/10.1002/app.34252

49. Farias, M. A.; Farina , M. Z.; Pezzin , A. P. T. & Silva, D. A. K. - Mat. Sci. Eng. C, 29, p.510 (2009).

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