Cada vez mais a preocupação com o meio ambiente tem estimulado o uso de
polímeros biodegradáveis em substituição aos sintéticos, esses inertes à degradação em
diferentes meios. As propriedades dos polímeros biodegradáveis podem ser melhoradas com o
uso de fibras como reforço, na forma de compósitos, e a interação matriz/fibra pode ser
melhorada com o emprego de agentes de acoplamento. Estudos de compósitos que utilizam
polímeros biodegradáveis e fibras naturais tem despertado o interesse acadêmico e
tecnológico por apresentar características desejáveis para determinadas aplicações, e pós-uso,
biodegradar. Como desafio, este estudo propõe o desenvolvimento e a caracterização
mecânica, térmica e morfológica de compósitos utilizando o poli(ácido lático)(PLA), fibra de
buriti e triacetin como agente de acoplamento. Para o desenvolvimento dos compósitos, as
fibras de buriti foram utilizadas na condição moída e cortada nos tamanhos de 2,5, 5,0 e
7,5 cm, com o emprego 20% em massa de fibra, sendo posteriormente testadas nas
concentrações de 10 e 30% em massa. O triacetin foi avaliado nos compósitos nas
concentrações de 2,5 e 5,0% em massa. Os compósitos foram processados em duas
extrusoras, monorosca e duplarosca, sendo os corpos de prova produzidos por injeção e
compressão. Os resultados foram avaliados pelas propriedades mecânicas de resistência à
tração, à flexão, morfológicas por microscopia electrônica de varredura (MEV) e otica (MO),
térmicas por termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) e,
químicas por espectroscopia do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). O teor
ótimo entre condição e concentração de fibra bem como de agente foi testado em dois
ambientes distintos, solo simulado e ambiente marinho simulado, com o objetivo de avaliar a
degradação biológica dos desenvolvimentos. Em relação aos diferentes comprimentos
testados de fibra de buriti, não constatou-se diferenças nas propriedades mecânicas e térmicas,
sendo as propriedades e dimensões finais das fibras semelhantes aos resultados da fibra
moída. As propriedades mecânicas dos compósitos com 30% de fibra de buriti mostraram-se
semelhantes as do PLA virgem, resultados atribuídos ao teor de fibra e a interação obtida
entre a fibra/matriz usando 5% em massa de triacetin, maior percentual testado. Com relação
às propriedades térmicas, observou-se que a presença da fibra de buriti diminui a estabilidade
térmica dos compósitos, porém aumenta a cristalinidade. A exposição do compósito com
30% de fibra de buriti e 5% de triacetin apresesentou comportamento distinto nos dois
ambientes de degradação em que foi testado. Os ambientes de degradação propostos
propiciaram alterações fisicas, químicas, térmicas e morfológicas nos compósitos,
possibilitando concluir que após a análise dos resultados de índice de cristalinidade, índice de
carbonila, massa residual e morfologia, para 60 dias de exposição, a fibra de buriti e o
triacetin favorecem a degradação biológica do PLA, promovendo a hidrólise do mesmo em
tempos inferiores aos do PLA virgem, sendo a hidrólise mais acentuada no ambiente marinho
simulado, nas composições, dimensões e meios específicos deste estudo. Por fim, conclui-se
que o emprego de compósitos de polímeros biodegradáveis com fibras de origem natural,
neste estudo PLA/buriti, em substituição a polímeros inertes a degradação é viável do ponto
de vista técnico e ambiental. / Nowadays, preoccupation with the environment has stimulated the use of biodegradable
polymers substituting the synthetic ones, which are harder to degrade under different
conditions. However, the properties of the biodegradable polymers can be improved by using
fibers as reinforcement, in the form of composites and the interaction of matrix/fiber can be
improved using agents of coupling. Studies about composites that use biodegradable polymers
and natural fibers has attracted the academic and technological interest showing desirable
characteristics for some applications and, post use, they biodegrade. As a challenge, the
present study offers the development and the mechanical, thermic and morphological
characterization of composites using the poly(lactic acid) (PLA), buriti fiber and triacetin as
coupling agents. For the composites development, the buriti fibers were grounded and cut in
sizes of 2,5; 5,0 and 7,5 cm mass with the use of 20% fiber mass, being after tested in
concentration of 10 and 30 % mass. The triacetin was valued in the composites with
concentrations of 10 and 30% mass. The composites were processed in two extruders, single
and double screw. The specimens were produced by injection and compression. The results of
this study were valued by the mechanic properties for tensile and flexural strength,
morphological by scanning electron microscopy (SEM), thermal by thermogravimetric
analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), and chemical by Fourier
transform infrared spectroscopy (FTIR). The fine content between condition and
concentration of good fiber and the agent fiber was tested in two different environments,
simulated soil and marine simulated soil, with the purpose of evaluating the biological
degradation of the developments. In relation to the different lengths of buriti fiber tested, it
was not observed differences in the mechanical and thermal properties, being the final fiber
properties and dimensions similar to the results of the ground fiber. The mechanical properties
of the composites with 30% of buriti fiber, appeared similar to those of the PLA virgin, these
results were assigned to the fiber content and the interaction obtained between the matrix fiber
using 5% in triacetin mass, the largest percentage tested. Related to the thermal properties, it
was observed that the presence of buriti fiber decreases the thermal stability of the
composites, but it increases the crystallinit. The exposition of the composite with 30% buriti
fiber and 5% of triacetin showed different behavior in the two environment degradation it was
tested. The proposed degradation environments made physical, chemical, thermal and
morphological modifications in the composites, enabling to conclude that after the analysis of
the results of the crystallinit , index of carbonila, residual mass and morphology, for 60 days
of exposition, the buriti fiber and the triacetin improved the PLA biological degradation,
making its hydrolysis in less time than the PLA virgin, being the hydrolysis more accented
in the simulated marine environment, in the compositions, dimensions and specific means of
this study. At last, we come to the conclusion that the use of composites of biodegradable
polymers with natural fibers, in this study PLA/ buriti, substituting inert to degradation
polymers is technically and environmental viable.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ucs.br:11338/815 |
| Date | 28 February 2013 |
| Creators | Brambilla, Vanessa Cristina |
| Contributors | Rosa, Derval dos Santos, Forte, Maria Madalena de Camargo, Scienza, Lisete Cristine, Grisa, Ana Maria Coulon, Nichele, Rosmary |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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