ÁREA: IC-Iniciação Científica
TÍTULO: SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS A PARTIR DA POLIURETANA
AUTORES: BESSA, H. V.-UFES; PRADO, A. R.-UFES ; ROMÃO, W.-UFES; FILHO1, E. A. S.-UFES.
RESUMO: O Uso de fibras naturais como reforçadores para termoplásticos têm despertado interesses devido ao baixo custo, a utilização de recursos naturais disponíveis, além de contribuir para a despoluição ambiental. No presente trabalho foi avaliado as propriedades morfológicas de compósitos formados pela poliuretana com fibras de arroz (5 e 10% em massa), através do acompanhamento da absorção de água e microscopia ótica. As fibras foram submetidas a uma pré-extração, 48h em extrator soxhlet, e um tratamento com H2O2 1%(v/v) em meio básico, a fim de se obter uma homogeneidade superficial, constatada através da análise de sua estrutura em microscopia óptica. Este tratamento não alterou a composição química da fibra, fato observado com a interpretação dos espectros de infravermelho (IR).
PALAVRAS CHAVES: compósitos, fibras, poliuretana
INTRODUÇÃO: Compósito é uma substância constituída de dois ou mais materiais insolúveis entre si que são combinados para formar um novo material com certas propriedades que não se encontram nos materiais isoladamente. Nesta pesquisa utilizou-se como matriz a Poliuretana (fase contínua - aglomerante), sintetizado a partir do Poliol, obtido através da transesterificação do óleo da mamona. Os compósitos para aplicações estruturais geralmente utilizam fibras, sintéticas ou naturais (fase descontínua), como agente de reforço. As fibras vegetais oferecem as seguintes vantagens: fonte abundante e de rápida renovação, baixo custo, altas propriedades específicas, são menos abrasivas se comparadas às fibras de vidro, não-tóxicas e biodegradáveis, comparado as sintéticas. As desvantagens: a falta de uniformidade de propriedades, que dependem da origem das fibras, da região do plantio e da habilidade manual durante a colheita e a alta absorção de umidade. Os principais componentes químicos das fibras vegetais são substâncias polares, tais como a celulose, a hemicelulose e a lignina, com menores percentuais de outros componentes como pectina, cera e substâncias solúveis em H2O. (DA SILVA, 2003).
MATERIAL E MÉTODOS: As fibras de palhas de arroz foram lavadas com água destilada, secas em estufa a 60 ºC, moída e peneirada. A 2ª parte consistiu na eliminação de substâncias que não fazem parte da parede celular das fibras, sendo extraída durante 48 h em extrator Soxhlet, utilizando-se uma mistura de benzeno-etanol 1:1(v/v). O resíduo sólido foi seco e mantido em dessecador. Tratamento com H2O2 em meio Alcalino: 1,00 g de casca de arroz foi suspensa em 50 mL de H2O2 1% (v/v), o pH desta suspensão foi ajustado em 11,5 com solução aquosa de NaOH 10% e deixou-se em agitação durante 24 h. A fibra foi posteriormente lavada com água destilada até pH igual 7, seca e mantida em dessecador. Na síntese do compósito, utilizaram-se como matriz a Poliuretana, e Difenilmetano Diisocianato, Catalalizador, na proporção 1:1 (m/m). Ensaio de absorção: amostras dos compósitos foram pesadas e imersas em água, ficando em meio aquoso até ser alcançada a saturação. Periodicamente (intervalo de 7 dias) foi realizado a secagem superficial com papel absorvente, em seguida levadas à estufa (60ºC), por 2 minutos, sendo novamente pesadas e imediatamente recolocadas na água (REYES, J;1999). Método de caracterização: IR.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A espectrometria IR das fibras da casca do arroz não tratada, pré-tratada e tratada, foi realizada em KBr. A Figura 1 comprova que não ocorreu uma mudança significativa na composição química das fibras, confirmado pela presença de bandas características (Tabela 1).
Ensaio de absorção de água: consisti na determinação do percentual de água absorvida pela amostra. Dentre as amostras o compósito com 10% de fibra tratada apresentou uma maior velocidade de absorção de água. Deve ser ressaltado que as fibras aumentam o percentual de água absorvida quando comparada ao termofixo, devido sua higroscopicidade. Com a extração da cutíla houve maior absorção de água devido ao contato direto com a hemicelulose, lignina e a celulose não cristalina.
Teor de Cinzas (Tabela 2 e3): Os valores referentes ao teor de cinzas das fibras não tratadas e pré-tratadas apresentaram equivalência aos da literatura, já às fibras tratadas apresentou valor inferior, entretanto foi considerado um excelente resultado. Visto que as cinzas podem vir a ser um problema, quantidade de silício que pode ser transformado em SiC, se as fibras forem incineradas após sua vida útil (SILVESTRE FILHO, G. D, 2001).
CONCLUSÕES: Obteve-se então um compósito biodegradável, gerando uma melhor adesão interfacial fibra-matriz polimérica. O tratamento química das fibras foi importante no lixiamento da camada superficial que recobre a fibra, e na diminuição do valor do teor de cinzas. Este tratamento alcalino não alterou a composição química da mesma, uma vez que pela análise do espectro de infravermelho observaram-se as mesmas bandas. Foi observado uma elevação no nível de absorção com o aumento da fração volumétrica das fibras. O máximo de absorção foi de 23,74% para o compósito com 10% de fibras tratadas.
AGRADECIMENTOS:UFES, IQ-UNICAMP (Prof. Pessine), Petrobrás, Transportadora SIBRALON.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:DA SILVA, R.V. Compósito de resina poliuretana derivada do óleo de mamona e fibras vegetais. Tese de Doutorado em Ciências e Engenharia de Materiais, 2003, USP de São Carlos.
KHEDARI, J.“New lightweight composite construction materials with low thermal conductivity”. Cement and Concrete Composites, v. 23, n. 1, págs. 65-70, 2001.
REYES, J., PERALTA-ZAMORA, P. E DURÁN, N. Artigo: Hidrólise Enzimática da casca de arroz utilizando-se celulases. Efeito de tratamentos Químicos e Fotoquímicos. Instituto de Química – UNICAMP, 1999, Campinas S.P.
SILVERSTEIN, R. M., WEBSTER, F. X. “Identificação espectrométrica de compostos orgânicos”. Sexta edição. LTC livros técnicos e científicos. Editora S.A., págs. 67-135, 2000.
SILVESTRE FILHO, G.D. Comportamento Mecânico do Poliuretano derivado do óleo de mamona reforçado por fibra de carbono: Contribuição para o projeto de hastes de implantes de quadril. Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica, 2001, USP de São Carlos.
VAN DAM, J. E. G., VAN DEN OEVER, M. J. A., KEIJSERS, E. R. P. “Production process for high performance binderless boards from whole coconut husk”. Industrial Crops and Product. V. 20. n. 1, págs. 97-101. jul. 2004.