A adição de fibras de sílica em compósitos de polipropileno (PP) foi investigada neste trabalho como uma proposta de desenvolvimento de novos materiais utilizados pela indústria automotiva, os quais permitam a redução de peso do veículo e a consequente economia de combustível. As fibras são leves, constituídas de sílica amorfa e tratadas com aminossilano para uma melhor interação com a matriz polimérica. Compósitos de PP homopolímero, bem como de compósitos de PP heterofásico modificados com o copolímero etileno e 1-octeno (POE), foram formulados utilizando-se 20% de fibras de sílica e com PP funcionalizado com anidrido maleico (PP-g-MAH) como compatibilizante. As amostras foram avaliadas quanto às propriedades mecânicas, térmicas, características morfológicas, anisotropia e quanto a requisitos específicos, como emissões de voláteis, odor e resistência a riscos. O compósito de PP homopolímero na presença de 2% de PP-g- MAH apresentou o melhor balanço de propriedades, porém com comprometimento quanto à tenacidade. A análise morfológica desta formulação indicou a presença de fibras descoladas, demonstrando que o tratamento das fibras com o aminossilano, não foi totalmente efetivo para a redução das tensões interfaciais. Os compósitos de PP heterofásico modificados com POE (5% em peso) e com fibras de sílica apresentaram boa dispersão, forma e tamanho de domínios elastoméricos, os quais promoveram um bom efeito de tenacificação. O copolímero POE atuou como um agente compatibilizante, melhorando a adesão fibra-polímero. Por outro lado, estes compósitos apresentaram um grande número de partículas de borracha descoladas da matriz por cavitação, sugerindo que a adesão entre as fases pode ser melhorada, apesar da afinidade química da blenda PP/POE. De uma forma geral, as fibras curtas de sílica constituem uma alternativa potencial para o reforço de compósitos de PP. Além de menor densidade, os compósitos estudados apresentaram bons resultados quando comparados a formulações com o emprego de talco, o qual é muito empregado em peças automotivas. / The addition of silica fibers in polypropylene (PP) composites was investigated on this work as a proposal to develop new materials used in automotive industry, in order to enable the reduction of vehicle weight and the resulting fuel economy. The fibers are lightweight, made of amorphous silica and treated with amine silane for better interaction with the polymer matrix. Composites of PP homopolymer and PP heterophasic composites modified with ethylene and 1-octene (POE) were formulated using 20% of silica fibers as reinforcement and PP functionalized with maleic anhydride (PP-g-MAH) as compatibilizer agent. The samples were evaluated for mechanical, thermal, morphological, anisotropy, as well as specific requirements such as emissions of volatiles, odor and scratch resistant. The composite of PP homopolymer in the presence of 2% of PP-g-MAH showed the best balance of properties, however the tenacity was impaired. The morphological analysis of this formulation indicated the presence of detached fibers, demonstrating that treatment of fibers with the amine silane was not totally effective in reducing the interfacial tensions. Heterophasic PP composites modified with POE (5 wt%) and silica fibers presented good dispersion, shape and size of elastomeric domains, promoting a good toughening effect. The POE copolymer acted as a coupling agent, enhancing the adhesion fiber-polymer. On the other hand, these composites showed a large number of rubber particles detached from the matrix by cavitation, suggesting that the adhesion between the phases can be improved, despite the chemical affinity of the blend PP/POE. In general, short silica fibers are a potential alternative for polypropylene composites reinforcement. In addition to lower density, the studied composites demonstrated good results when compared to formulations with the use of talc, which is very used in automotive parts.

A adição de fibras de sílica em compósitos de polipropileno (PP) foi investigada neste trabalho como uma proposta de desenvolvimento de novos materiais utilizados pela indústria automotiva, os quais permitam a redução de peso do veículo e a consequente economia de combustível. As fibras são leves, constituídas de sílica amorfa e tratadas com aminossilano para uma melhor interação com a matriz polimérica. Compósitos de PP homopolímero, bem como de compósitos de PP heterofásico modificados com o copolímero etileno e 1-octeno (POE), foram formulados utilizando-se 20% de fibras de sílica e com PP funcionalizado com anidrido maleico (PP-g-MAH) como compatibilizante. As amostras foram avaliadas quanto às propriedades mecânicas, térmicas, características morfológicas, anisotropia e quanto a requisitos específicos, como emissões de voláteis, odor e resistência a riscos. O compósito de PP homopolímero na presença de 2% de PP-g- MAH apresentou o melhor balanço de propriedades, porém com comprometimento quanto à tenacidade. A análise morfológica desta formulação indicou a presença de fibras descoladas, demonstrando que o tratamento das fibras com o aminossilano, não foi totalmente efetivo para a redução das tensões interfaciais. Os compósitos de PP heterofásico modificados com POE (5% em peso) e com fibras de sílica apresentaram boa dispersão, forma e tamanho de domínios elastoméricos, os quais promoveram um bom efeito de tenacificação. O copolímero POE atuou como um agente compatibilizante, melhorando a adesão fibra-polímero. Por outro lado, estes compósitos apresentaram um grande número de partículas de borracha descoladas da matriz por cavitação, sugerindo que a adesão entre as fases pode ser melhorada, apesar da afinidade química da blenda PP/POE. De uma forma geral, as fibras curtas de sílica constituem uma alternativa potencial para o reforço de compósitos de PP. Além de menor densidade, os compósitos estudados apresentaram bons resultados quando comparados a formulações com o emprego de talco, o qual é muito empregado em peças automotivas. / The addition of silica fibers in polypropylene (PP) composites was investigated on this work as a proposal to develop new materials used in automotive industry, in order to enable the reduction of vehicle weight and the resulting fuel economy. The fibers are lightweight, made of amorphous silica and treated with amine silane for better interaction with the polymer matrix. Composites of PP homopolymer and PP heterophasic composites modified with ethylene and 1-octene (POE) were formulated using 20% of silica fibers as reinforcement and PP functionalized with maleic anhydride (PP-g-MAH) as compatibilizer agent. The samples were evaluated for mechanical, thermal, morphological, anisotropy, as well as specific requirements such as emissions of volatiles, odor and scratch resistant. The composite of PP homopolymer in the presence of 2% of PP-g-MAH showed the best balance of properties, however the tenacity was impaired. The morphological analysis of this formulation indicated the presence of detached fibers, demonstrating that treatment of fibers with the amine silane was not totally effective in reducing the interfacial tensions. Heterophasic PP composites modified with POE (5 wt%) and silica fibers presented good dispersion, shape and size of elastomeric domains, promoting a good toughening effect. The POE copolymer acted as a coupling agent, enhancing the adhesion fiber-polymer. On the other hand, these composites showed a large number of rubber particles detached from the matrix by cavitation, suggesting that the adhesion between the phases can be improved, despite the chemical affinity of the blend PP/POE. In general, short silica fibers are a potential alternative for polypropylene composites reinforcement. In addition to lower density, the studied composites demonstrated good results when compared to formulations with the use of talc, which is very used in automotive parts.

Neste trabalho, blendas de polipropileno/amido termoplástico (PP/TPS) foram preparadas como um material alternativo para uso em embalagens descartáveis. Este material apresenta características morfológicas típicas de blendas imiscíveis e um agente compatibilizante é necessário. Para obter o amido termoplástico (TPS), amido de milho foi misturado com glicerol, na proporção amido/glicerol de 70/30 m/m. As blendas PP/TPS com e sem agentes compatibilizantes foram produzidas em extrusora dupla rosca. Utilizou-se como agentes compatibilizantes naturais (ACN) três diferentes ácidos carboxílicos: mirístico (C14), palmítico (C16) e esteárico (C18), em concentração constante de 3 % m/m. O efeito dos ACN nas propriedades mecânicas, físicas, térmicas e morfológicas foram investigadas e comparadas com blendas de PP/TPS com polipropileno graftizado com anidrido maléico (PPgMA). Entre as blendas, as com C14 apresentaram propriedades equivalentes ou melhores que as com PPgMA, como resistência à tração e deformação na ruptura (18,1 e 18,9 MPa, e 263 e 216 % respectivamente). A blenda PP/TPS/C14 mostrou a maior resistência ao impacto (370 J/m), boa adesão e interação interfacial entre PP e TPS como demonstrado nas imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após 180 dias de exposição ao intemperismo natural, a tensão na ruptura da blenda PP/TPS não se alterou, enquanto que a blenda PP/TPS/C14 apresentou 80 % de redução. Em relação a deformação na ruptura, a blenda não compatibilizada mostrou 75 % de redução e a blenda com C14, 97 %. As imagens de MEV da superfície dos materiais expostos mostram um início degradação biótica, devido a presença de possíveis microrganismos. Após o intemperismo as amostras foram submetidas ao ensaio de respirometria por 120 dias. Os resultados mostraram que a exposição ao intemperismo afeta diretamente a taxa de biodegradação, onde períodos maiores foram responsáveis por índices maiores de gás carbônico, principalmente para a blenda PP/TPS/C14. Assim, o ácido mirístico atuou como um agente compatibilizante e também como um foto-iniciador, catalisando a degradação abiótica das blendas PP/TPS. / In this work, polypropylene/thermoplastic starch (PP/TPS) blends were prepared as an alternative material to use in disposable packaging. This material displays morphological characteristics typical of immiscible blends and a compatibilizer agent is needed. For obtaining the thermoplastic starch (TPS), starch granules were plasticized with glycerol in a weight ratio of starch/glycerol 70/30. PP/TPS blends with and without compatibilizer agent were manufactured in a twin-screw extruder. It was used as natural compatibilizer agent (NCA) three different carboxylic acids: myristic (C14), palmitic (C16) and stearic (C18), in constant concentration of 3 % w/w. NCA effect on the mechanical, physical, thermal and morphological properties of PP/TPS blends were investigated and compared against PP/TPS with PP-grafted maleic anhydride (PPgMA). When compared to PP/TPS with PPgMA, blends with C14 presented equivalent or even better properties, as tensile strength and elongation at break (18.9 and 18.1 MPa, and 216 and 263 % respectively). PP/TPS/C14 blend showed the highest impact strength (370.4 J/m), good adhesion and interfacial interaction between PP and TPS was observed in scanning electron microscopy (SEM) images. After 180 days of natural weathering exposure, the tensile strength of the PP/TPS has not changed, while the PP/TPS/C14 showed 80 % reduction. For elongation at break, the non-compatibilized blend showed a 75 % reduction and blend with C14, 97 %. SEM images of exposed surface suggest the presence of microorganism. After the natural weathering, the samples were subjected to respirometry test for 120 days at 58 °C. Natural weathering exposition directly affects the rate of biodegradation, where longer period were responsible for higher rates of carbon dioxide, mainly for PP /TPS/C14. Thus, myristic acid served as a compatibilizer agent and also as a photo-initiator, catalyzing the abiotic degradation of the blends PP/TPS.

Neste trabalho, blendas de polipropileno/amido termoplástico (PP/TPS) foram preparadas como um material alternativo para uso em embalagens descartáveis. Este material apresenta características morfológicas típicas de blendas imiscíveis e um agente compatibilizante é necessário. Para obter o amido termoplástico (TPS), amido de milho foi misturado com glicerol, na proporção amido/glicerol de 70/30 m/m. As blendas PP/TPS com e sem agentes compatibilizantes foram produzidas em extrusora dupla rosca. Utilizou-se como agentes compatibilizantes naturais (ACN) três diferentes ácidos carboxílicos: mirístico (C14), palmítico (C16) e esteárico (C18), em concentração constante de 3 % m/m. O efeito dos ACN nas propriedades mecânicas, físicas, térmicas e morfológicas foram investigadas e comparadas com blendas de PP/TPS com polipropileno graftizado com anidrido maléico (PPgMA). Entre as blendas, as com C14 apresentaram propriedades equivalentes ou melhores que as com PPgMA, como resistência à tração e deformação na ruptura (18,1 e 18,9 MPa, e 263 e 216 % respectivamente). A blenda PP/TPS/C14 mostrou a maior resistência ao impacto (370 J/m), boa adesão e interação interfacial entre PP e TPS como demonstrado nas imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após 180 dias de exposição ao intemperismo natural, a tensão na ruptura da blenda PP/TPS não se alterou, enquanto que a blenda PP/TPS/C14 apresentou 80 % de redução. Em relação a deformação na ruptura, a blenda não compatibilizada mostrou 75 % de redução e a blenda com C14, 97 %. As imagens de MEV da superfície dos materiais expostos mostram um início degradação biótica, devido a presença de possíveis microrganismos. Após o intemperismo as amostras foram submetidas ao ensaio de respirometria por 120 dias. Os resultados mostraram que a exposição ao intemperismo afeta diretamente a taxa de biodegradação, onde períodos maiores foram responsáveis por índices maiores de gás carbônico, principalmente para a blenda PP/TPS/C14. Assim, o ácido mirístico atuou como um agente compatibilizante e também como um foto-iniciador, catalisando a degradação abiótica das blendas PP/TPS. / In this work, polypropylene/thermoplastic starch (PP/TPS) blends were prepared as an alternative material to use in disposable packaging. This material displays morphological characteristics typical of immiscible blends and a compatibilizer agent is needed. For obtaining the thermoplastic starch (TPS), starch granules were plasticized with glycerol in a weight ratio of starch/glycerol 70/30. PP/TPS blends with and without compatibilizer agent were manufactured in a twin-screw extruder. It was used as natural compatibilizer agent (NCA) three different carboxylic acids: myristic (C14), palmitic (C16) and stearic (C18), in constant concentration of 3 % w/w. NCA effect on the mechanical, physical, thermal and morphological properties of PP/TPS blends were investigated and compared against PP/TPS with PP-grafted maleic anhydride (PPgMA). When compared to PP/TPS with PPgMA, blends with C14 presented equivalent or even better properties, as tensile strength and elongation at break (18.9 and 18.1 MPa, and 216 and 263 % respectively). PP/TPS/C14 blend showed the highest impact strength (370.4 J/m), good adhesion and interfacial interaction between PP and TPS was observed in scanning electron microscopy (SEM) images. After 180 days of natural weathering exposure, the tensile strength of the PP/TPS has not changed, while the PP/TPS/C14 showed 80 % reduction. For elongation at break, the non-compatibilized blend showed a 75 % reduction and blend with C14, 97 %. SEM images of exposed surface suggest the presence of microorganism. After the natural weathering, the samples were subjected to respirometry test for 120 days at 58 °C. Natural weathering exposition directly affects the rate of biodegradation, where longer period were responsible for higher rates of carbon dioxide, mainly for PP /TPS/C14. Thus, myristic acid served as a compatibilizer agent and also as a photo-initiator, catalyzing the abiotic degradation of the blends PP/TPS.

Neste trabalho, blendas de polipropileno/amido termoplástico (PP/TPS) foram preparadas como um material alternativo para uso em embalagens descartáveis. Este material apresenta características morfológicas típicas de blendas imiscíveis e um agente compatibilizante é necessário. Para obter o amido termoplástico (TPS), amido de milho foi misturado com glicerol, na proporção amido/glicerol de 70/30 m/m. As blendas PP/TPS com e sem agentes compatibilizantes foram produzidas em extrusora dupla rosca. Utilizou-se como agentes compatibilizantes naturais (ACN) três diferentes ácidos carboxílicos: mirístico (C14), palmítico (C16) e esteárico (C18), em concentração constante de 3 % m/m. O efeito dos ACN nas propriedades mecânicas, físicas, térmicas e morfológicas foram investigadas e comparadas com blendas de PP/TPS com polipropileno graftizado com anidrido maléico (PPgMA). Entre as blendas, as com C14 apresentaram propriedades equivalentes ou melhores que as com PPgMA, como resistência à tração e deformação na ruptura (18,1 e 18,9 MPa, e 263 e 216 % respectivamente). A blenda PP/TPS/C14 mostrou a maior resistência ao impacto (370 J/m), boa adesão e interação interfacial entre PP e TPS como demonstrado nas imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após 180 dias de exposição ao intemperismo natural, a tensão na ruptura da blenda PP/TPS não se alterou, enquanto que a blenda PP/TPS/C14 apresentou 80 % de redução. Em relação a deformação na ruptura, a blenda não compatibilizada mostrou 75 % de redução e a blenda com C14, 97 %. As imagens de MEV da superfície dos materiais expostos mostram um início degradação biótica, devido a presença de possíveis microrganismos. Após o intemperismo as amostras foram submetidas ao ensaio de respirometria por 120 dias. Os resultados mostraram que a exposição ao intemperismo afeta diretamente a taxa de biodegradação, onde períodos maiores foram responsáveis por índices maiores de gás carbônico, principalmente para a blenda PP/TPS/C14. Assim, o ácido mirístico atuou como um agente compatibilizante e também como um foto-iniciador, catalisando a degradação abiótica das blendas PP/TPS. / In this work, polypropylene/thermoplastic starch (PP/TPS) blends were prepared as an alternative material to use in disposable packaging. This material displays morphological characteristics typical of immiscible blends and a compatibilizer agent is needed. For obtaining the thermoplastic starch (TPS), starch granules were plasticized with glycerol in a weight ratio of starch/glycerol 70/30. PP/TPS blends with and without compatibilizer agent were manufactured in a twin-screw extruder. It was used as natural compatibilizer agent (NCA) three different carboxylic acids: myristic (C14), palmitic (C16) and stearic (C18), in constant concentration of 3 % w/w. NCA effect on the mechanical, physical, thermal and morphological properties of PP/TPS blends were investigated and compared against PP/TPS with PP-grafted maleic anhydride (PPgMA). When compared to PP/TPS with PPgMA, blends with C14 presented equivalent or even better properties, as tensile strength and elongation at break (18.9 and 18.1 MPa, and 216 and 263 % respectively). PP/TPS/C14 blend showed the highest impact strength (370.4 J/m), good adhesion and interfacial interaction between PP and TPS was observed in scanning electron microscopy (SEM) images. After 180 days of natural weathering exposure, the tensile strength of the PP/TPS has not changed, while the PP/TPS/C14 showed 80 % reduction. For elongation at break, the non-compatibilized blend showed a 75 % reduction and blend with C14, 97 %. SEM images of exposed surface suggest the presence of microorganism. After the natural weathering, the samples were subjected to respirometry test for 120 days at 58 °C. Natural weathering exposition directly affects the rate of biodegradation, where longer period were responsible for higher rates of carbon dioxide, mainly for PP /TPS/C14. Thus, myristic acid served as a compatibilizer agent and also as a photo-initiator, catalyzing the abiotic degradation of the blends PP/TPS.