Estudo das propriedades mecânicas e térmicas do polímero Poli-3-hidroxibutirato (PHB) e de compósitos PHB/pó de madeira

Abstract

Resumo: O PHB (Poli-3-hidroxibutirato) é um termoplástico biodegradável sintetizado por fermentação submersa a partir de matérias-primas renováveis. A utilização de fibras naturais tem sido pesquisada visando melhorar as propriedades e reduzir o custo do PHB. O objetivo deste trabalho foi o estudo das propriedades mecânicas (resistência à tração), térmicas (Análise termogravimétrica,TGA, e Calorimetria Exploratória Diferencial, DSC) e reológicas (torque em câmera de mistura e Índice de Fluidez) do PHB e de compósitos de PHB/pó de madeira processados e irradiados. Foram preparados compósitos com concentrações de PHB/pó de madeira de 90/10, 80/20 e 70/30 (m/m). Os materiais foram processados através das seguintes etapas de processamento: calandragem, fragmentação, extrusão, granulação, secagem e moldagem por injeção para confecção dos corpos de prova. A incorporação do pó de madeira aumentou o grau de cristalinidade e a temperatura de cristalização do polímero, e nos compósitos PHB/pó de madeira 80/20 e 70/30 a rigidez do material aumentou. A irradiação após o processamento (dose de 30 kGy) provocou aumento da rigidez do PHB puro e dos compósitos PHB/pó de madeira 90/10 e 80/20, embora outras propriedades tenham decrescido. O compósito PHB/pó de madeira 70/30 apresentou os melhores resultados em termos econômicos e de processamento. Palavras-chave: Poli-3-hidroxibutirato, compósitos PHB/pó de madeira, propriedades térmicas, propriedades mecânicas, irradiação, processamento. Study of Mechanical and Thermal Properties of the Polymer Poly-3-Hydroxybutyrate (PHB) and PHB/Wood Flour CompositesAbstract: PHB (Polyhydroxybutyrate) is a biodegradable thermoplastic synthesized by submerse fermentation of renewable raw materials. The use of natural fibers has been largely researched to improve PHB properties, as well as reducing its cost. The purpose of this work was the study of the mechanical, thermal properties and rheological analyses (torque in mixer camera and melt flow index) of processed and irradiated PHB, as well as PHB/wood flour composites. PHB/wood flour composites were prepared with PHB/wood relation of 90/10, 80/20 and 70/30 (w/w). Both pure PHB and composites were processed through the following steps: calendering, milling, extrusion, second milling, drying and injection molding to make test specimens. Mechanical properties (strength resistance) and thermo analyses (Thermogravimetric Analysis, TGA and Differential Scanning Calorimeter, DSC) tests were carried out. The introduction of the wood flour increased both polymer crystallinity and crystallization temperature. IntroduçãoNovos materiais compósitos estão sendo desenvolvidos, combinando-se matrizes termoplásticas e cargas reforçativas de origem lignocelulósicas. Devido à intensificação das questões ambientais, pesquisas envolvendo o emprego de polímeros biodegradáveis como substitutos dos polímeros sintéticos convencionais aumentaram nos últimos anos, assim como o uso de fibras naturais como reforço dos mesmos. As vantagens da utilização de reforços lign...

Avaliação das propriedades da blenda de poli(3-hidroxibutirato)/quitosana após esterilização térmica ou radiolítica

“…partir do fundido (C1) durante o resfriamento, cristalização a frio (C2) e segunda fusão (F2) durante o reaquecimento. Esses eventos também foram observados por Machado et al [18] . A cristalização a frio apenas é observada para as blendas irradiadas nas doses de 50 e 75 kGy.…”

“…A temperatura de cristalização e fusão do filme de PHB puro são, respectivamente, 113 e 167 °C, que é praticamente a mesma do PHB em pó (Tabela 1) e estas temperaturas estão de acordo com as encontradas na literatura [10,18] . A esterilização térmica e a irradiação a 25 kGy não alteraram significativamente a temperatura de cristalização (Tc), a temperatura de fusão (Tm), entalpia de cristalização (∆Hc) e o grau de cristalinidade (Xc) deste material.…”

From Obtaining to Degradation of PHB:Material Properties. Part I

“…Depending on the author the Tg can have different values. Some authors suggest that the glass transition temperature is approximately 5 • C [6], [28], [57] In its turn the melting temperature is that in which the crystalline regions disappear because of the fusion of the crystallites. Due to occurring in the crystalline phase, the Tm only makes sense if applied in semicrystalline polymers as the PHB, for example.…”

Compósitos a partir de materiais de fontes renováveis como alternativa para o desenvolvimento de produtos

“…A utilização de subprodutos agrícolas, como uma fonte de fibras naturais, ajuda na preservação da terra e dos recursos naturais necessários para o cultivo de novas fibras, assim, é benéfica para a agricultura e contribui para solucionar o problema da eliminação dos resíduos agrícolas. Conforme Machado et al (2010), no Brasil, há uma grande variedade de fibras vegetais devido à biodiversidade existente no território do País, como: sisal, coco, juta, curauá, fibra de bagaço de cana-de-açúcar e outras, com diferentes propriedades químicas e físicas. Na Figura 3 é possível visualizar as fibras brasileiras que possuem potencial para serem utilizadas como reforço em compósitos.…”