ANÁLISE TÉRMICA, COMPORTAMENTO MECÂNICO E BIODEGRADAÇÃO DA BLENDA PHB/PCL E DO COMPOSTO PHB/PCL/FM

José A. M. Agnelli 1, Francisco Rosario2*, Wagner M. Pachekoski 3 e Ronaldo C. Pereira4 1

Depto. de Engenharia de Materiais da UFSCar, Caixa Postal 676, 13560-905 São Carlos/SP – [email protected]. 2 Centro Tecnológico da Zona Leste – Faculdade de Tecnologia de São Paulo - FATEC-ZL, Rua Sonho Gaúcho – 641, CEP 03688000 - São Paulo -SP - [email protected] . 3 Depto. de Engenharia de Materiais da UFSCar, Caixa Postal 676, 13560-905 São Carlos/SP – [email protected]. 4 Centro Tecnológico da Zona Leste – Faculdade de Tecnologia de São Paulo - FATEC-ZL, Rua Sonho Gaúcho – 641, CEP 03688000 - São Paulo -SP - [email protected]

Thermal analysis, mechanics and biodegradable of blend PHB/PCL and composition PHB/PCL/FM Abstract The technical advance and the search for adapting the needs to each social sector carried to the development of material that are adapted to the technology and to the needs requirement with the ecological preoccupation. In this context were studied the systems composed by poly(hydroxybutyrate) - PHB and polycaprolactone - PCL in different compositions and its modification with wood flour. The products were characterized considering mechanical and thermal properties describing the correlations between this variables based on the screen design applied on the extrusion process for grades production. The biodegradability was measured under the ASTM method.

INTRODUÇÃO Produtos fabricados a partir de plásticos vêm sendo largamente utilizados desde meados dos anos 50 do século passado. O número de aplicações para esses produtos continuou a crescer. Algumas das características gerais dos plásticos que os tornam atrativos para a maioria dos usos comuns a que estão associados são, a sua força e resistência, durabilidade e longa vida, baixo peso, excelente barreira contra água e gases, resistência à maioria dos agentes químicos, excelente processabilidade e baixo custo. Essas propriedades, que fazem do plástico o material de escolha para várias aplicações, são também um problema ao final da vida útil desses produtos. A sua inércia inerente permite que persistam no ambiente e o seu baixo custo faz com que sejam altamente descartáveis (1). Apesar de tudo, produtos plásticos descartados têm aparência desagradável e causam outros problemas quando ingeridos por animais e potencializa as enchentes nas cidades. Outro problema é a poluição ambiental, os quais podem levar centenas de anos para se decompor. Tal fato aliado à crescente conscientização ambiental, faz com que a característica de não deterioração desejada para o uso, seja um inconveniente durante o descarte do material. Como solucionar o problema? O que

fazer então com todo o material depositado nos aterros sanitários? Aonde colocar o material a ser descartado? Uma tentativa para solucionar o problema ambiental foi através da utilização das técnicas de reciclagem, as quais se tornaram muito populares por todo o mundo. Entretanto, apesar da sua grande aceitabilidade, pôde-se perceber que isoladamente a reciclagem não era capaz de solucionar os problemas ambientais. Não é possível recuperar todo o plástico através deste processo (nos materiais carregados e em multicomponentes em geral a reciclagem é mais complexa). Deve-se lembrar que a reciclagem constitui um processo que consome considerável quantidade de energia (2, 3). A produção anual de plásticos é de aproximadamente 2,2 milhões de toneladas no Brasil, dos quais 40% destinam-se à indústria de embalagens. Futuramente estes materiais serão dispostos nos aterros sanitários. Assim, deve-se buscar alternativas que propiciem a solução ou mesmo a minimização destes problemas (4, 5). Em meio a esse contexto, na busca de um material com durabilidade durante o uso e degradabilidade, após o descarte, surgem os plásticos oferecidos como degradáveis ou biodegradáveis. Os polímeros biodegradáveis. Estes se constituem em materiais que, devido à ação de microorganismos (bactérias, fungos) e macroorganismos são degradados a compostos de baixa massa molar (6). Várias empresas desenvolveram novos polímeros que biodegradam no ambiente. Alguns destes

utilizam

amido

e

outros

produtos

"naturais"

como

matérias-primas

(PHB

–

Poli(hidroxibutirato), PLA – Poli(Ácido lático); outros utilizam derivados de petróleo (PCL – Poli caprolactona). Essas matérias-primas são quimicamente modificadas, algumas em fábricas químicas tradicionais (PLA); algumas em reatores biológicos (PHB), buscando criar plásticos com propriedades úteis. No presente trabalho estudou-se o desenvolvimento de uma blenda de polímeros biodegradáveis poli(hidroxibutirato) – PHB /poli(ε−caprolactona) - PCL com um sistema de incorporação de farinha de madeira. Buscou-se também uma investigação acerca das mudanças das propriedades térmicas e mecânicas, influentes nas propriedades físicas das blendas de PHB/PCL, e de sua composição com farinha de madeira. Também estudou-se a biodegradação da blenda PHB/PCL/Farinha de Madeira em solo de compostagem.

Anais do 9o Congresso Brasileiro de Polímeros

MATERIAIS E MÉTODOS O poli(hidroxibutirato) - PHB O poli(hidroxibutirato) utilizado neste trabalho foi fornecido pela PHB Industrial S/A proveniente de um único lote, FE-63. Na Tabela 1, são apresentadas as propriedades e características do PHB proveniente da PHB Industrial S.A. Tabela 1: Propriedades e características médias do PHB proveniente da PHB Industrial S.A. Propriedades Densidade (ASTM D792) Índice de Fluidez (MFI) (condição do PE: 190ºC/2.160 g) Resistência à Tração na Ruptura (ASTM D 638) Alongamento na Ruptura (ASTM D 638) Resistência ao Impacto Izod, com entalhe (ASTM D 256) % de Cristalinidade Temperatura de Fusão

Valores

38,0 ± 1,0 MPa

Temperatura de Transição Vitrea (Tg)

0 °C ± 5

Massa Molar Ponderal Média (Mw)

113.000 g/mol

1.23 g/cm3 24 g/10 min

3,1 ± 0,5 % 27,0 ± 1,5 J/m 60% 173ºC

A poli(ε-caprolactona) - PCL Os valores das propriedades e características da poli(ε-caprolactona) utilizados neste trabalho, estão apresentados na Tabela 2. Tabela 2: Propriedades e características do PCL tipo CAPA 6800 da Solvay. Propriedades Valores Densidade 1,15 g/cm3 (ASTM D 792) Índice de Fluidez (MFI) (dados do fabricante)

3,0 ± 0,3 g/10 min. 2,16 Kg a 160°C

Temperatura de Fusão (dados do fabricante) % de Cristalinidade Alongamento na Ruptura (dados do fabricante) Massa Molar Ponderal Média (dados do fabricante) Temperatura de Transição Vitrea (Tg)

58 - 60 ºC 58,9 ± 2,6 % 800 % 80.000 g/mol -60 °C ± 3°C

Anais do 9o Congresso Brasileiro de Polímeros

Farinha de Madeira A farinha de madeira (ou pó de madeira) foi fornecida pela Pinhopó Moagem de Madeiras Ltda, Ponta Grossa - PR. As especificações da farinha de madeira (FM), obtidas através do fornecedor, encontram-se na Tabela 3.

Tabela 3: Especificações referentes à farinha de madeira (FM) da Pinhopó Moagem de Madeiras Ltda . Propriedade Teor máximo de umidade (%) Densidade aparente – DIN 53466 (g/cm3)

Valor 7 0,2504

Teor de cinzas – 600ºC

0,34

Teor de Silício – SiO2 (%)