Nome do Projeto
Desenvolvimento de Materiais Compósitos Sustentáveis
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
09/08/2021 - 05/08/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
Celulose e nanocristais de celulose (CNCs) serão obtidos a partir de diferentes resíduos agroindustriais e serão utilizados como reforço em matriz de polietileno verde de baixa densidade (PEVBD). Este polímero é também chamado de biopolietileno, por ser preparado a partir de material oriundo de fonte natural. Sendo assim, pretende-se desenvolver materiais que causem menor emissão de CO2 para a atmosfera na sua produção, utilização e substituição, comparativamente a outros materiais, e que também apresente uma melhoria de suas propriedades. A celulose e os CNCs serão caracterizados através das técnicas de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após a obtenção e caracterização, estes materiais serão incorporados na matriz de PEVBD através de mistura no estado fundido. Adicionalmente, o polietileno graftizado com anidrido maleico será utilizado como agente compatibilizante, com o intuito de melhorar a adesão matriz/reforço. A caracterização mecânica dos compósitos será realizada através de ensaios de resistência à tração e resistência ao impacto Izod. As análises térmicas serão realizadas por meio de análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). O comportamento de degradação das amostras será analisado por ensaio de absorção em água e envelhecimento acelerado. A análise morfológica dos compósitos será realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV).

Objetivo Geral

Este trabalho tem como objetivo geral o desenvolvimento de compósitos com matriz de polietileno verde reforçados com celulose e nanocristais de celulose obtidos de resíduos agroindustriais.

Justificativa

O impacto ambiental causado pelos polímeros sintéticos tem sido reconhecido como um grande problema. A grande produção e utilização destes materiais leva a um volumoso descarte, que na maioria das vezes é desordenado, podendo causar poluição de rios, mares e solo [1]. Essa situação tem gerado preocupação e nos últimos anos muitas pesquisas têm focado no desenvolvimento de novos materiais, produtos e processos, baseando-se nos princípios de sustentabilidade. Inserida neste contexto ambiental e buscando fortalecer o desenvolvimento sustentável, a petroquímica Braskem criou o polietileno verde I’m greenTM. Diferente dos demais polímeros que são extraídos a partir de fontes fósseis, como petróleo e gás natural, a obtenção do polietileno verde se dá a partir do etanol da cana-de-açúcar. Desse modo, colabora para a redução de emissão dos gases causadores do efeito estufa, mantendo as mesmas propriedades e desempenho comparado ao polietileno convencional [2].
Alguns trabalhos na literatura mostram excelentes propriedades mecânicas, térmicas e de barreira com a adição de materiais celulósicos em matrizes poliméricas. Uma das vantagens de se utilizar materiais celulósicos como reforço em materiais compósitos é a vasta variedade de recursos naturais que podem ser utilizados como matéria-prima para a obtenção destes materiais. Além da madeira, resíduos agroindustriais, tais como, fibras de coco, bagaço da cana de açúcar, palha de feijão, casca de arroz, entre outros, também têm sido estudados como matéria-prima para a produção de celulose.
A partir deste contexto, este projeto tem como propósito desenvolver compósitos com matriz de polietileno verde reforçados com celuose e nanocristais de celulose obtidos através de diferentes resíduos agroindustriais.

Referências Bibliográficas:
[1] TAJEDDIN, B., Cellulose-Based Polymers for Packaging Applications, Lignocellulosic Polymer Composites, 477–498, 2014.
[2] BRASKEM. Polietileno verde I'm green™ (PE verde I'm green™). Disponível em: http://plasticoverde.braskem.com.br/site.aspx/PE-Verde-Produtos-e-Inovacao.

Metodologia

O projeto será dividido em duas etapas:

1) Obtenção e caracterização da celulose e dos nanocristais de celulose
A celulose e os nanocristais serão obtidos a partir da casca de arroz, coroa do abacaxi e de fibras de bambu. A celulose será obtida através das etapas de tratamento alcalino e branqueamento. Após os tratamentos químicos realizados para obtenção da celulose, a mesma será submetida a hidrólise ácida para obtenção dos CNCs.

As fibras, a celulose e a nanocelulose obtidas serão caracterizados por FTIR, TGA, DRX e MEV.

2) Preparação e caracterização dos compósitos de PEVBD/reforço
Para a obtenção dos compósitos será utilizada uma extrusora de rosca simples Ecosoluções, com L/D 20, instalada no Laboratório de Materiais Poliméricos da UFPel. Esta extrusora possui duas zonas de aquecimento e controle de temperatura na matriz. Será utilizado o seguinte perfil de temperatura: zona 1 (180°C) e zona 2 (190°C) e a temperatura da matriz a 190º C. Após as amostras terem sido extrudadas, elas serão granuladas e secas. Em seguida, serão submetidas ao processo de moldagem por injeção em uma injetora de bancada da AX Plásticos, modelo AXINJET injetora Arburg Allrounder, modelo 270 V.
Após a obtenção dos compósitos estes materiais serão caracterizados quanto as suas propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas.

Indicadores, Metas e Resultados

Ao término do projeto espera-se obter materiais compósitos sustentáveis com boa propriedades mecânicas e térmicas.

Os trabalhos desenvolvidos serão apresentados em eventos científicos, publicados em anais de congressos e serão elaborados também artigos científicos para serem publicados em revistas da área de materiais poliméricos.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
AMANDA DANTAS DE OLIVEIRA4
ANDRÉ LUIZ MISSIO2
EDUARDA VIEIRA SILVA
MARIANA RIBAS DE SA
MARIANE WEIRICH BOSENBECKER
NEFTALI LENIN VILLARREAL CARRENO2

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