ÁREA: Materiais
TÍTULO: INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO DA FIBRA DE COCO VERDE NA ADESÃO DE COMPÓSITOS COM POLI(E-CAPROLACTONA)
AUTORES: SILVA, M.C.G. (UERJ) ; LEITE, M.C.A.M (UERJ) ; FURTADO, C.R.G. (UERJ) ; COUTO, L.O. (UERJ)
RESUMO: No desenvolvimento de materiais biodegradáveis, compósitos poliméricos podem ser preparados com fibras naturais. No entanto, a alta hidrofilicidade das fibras naturais diminui a adesão interfacial com a matriz. Para solucionar este problema, a modificação das fibras por acetilação tem sido bastante usada. Neste estudo, foram preparados compósitos de poli(E-caprolactona) e fibra de coco verde modificadas e não modificadas. O tratamento químico de acetilação das fibras foi confirmado por Espectroscopia na região do infravermelho, e na análise morfológica foi observado que as fibras de coco modificadas apresentaram a superfície com maior rugosidade. Assim, a adesão interfacial matriz-fibra foi aumentada com o tratamento da fibra.
PALAVRAS CHAVES: poli(e-caprolactona), fibra de coco, compósito polimérico.
INTRODUÇÃO: O crescente interesse ambiental criou a necessidade de desenvolver novos materiais biodegradáveis com propriedades comparáveis às dos materiais poliméricos em um custo equivalente (AVEROUS, et al., 2000).
Como uma solução para o alto custo dos polímeros biodegradáveis, surge o desenvolvimento de misturas ou compósitos biodegradáveis. Com a possibilidade de se utilizar um aditivo natural degradável, este recurso é usado para as formulações de plásticos biodegradáveis (ROSA, et al., 2001).
O Poli(E-caprolactona), PCL, é biodegradável e utilizado para a elaboração de diversos materiais, porém de alto custo.
As fibras naturais são empregadas como reforço ou carga em compósitos à base de plástico biodegradável a fim de melhorar as propriedades físicas e mecânicas dos mesmos, modificar aparência superficial e reduzir custos do produto final (CARASCHI, et al., 2002). Além disto, as fibras vegetais são biodegradáveis e seu descarte não acarreta tantos problemas ambientais (CARVALHO, CAVALCANTI, 2006).
Para promover o uso de compostos naturais da fibra, algumas características precisam ser analisadas, entre estas inclui a ligação interfacial fraca entre fibras e matriz do polímero (JÚSTIZ-SMITH, et al.,2008)
A rugosidade superficial das fibras de coco ajuda na adesão da resina melhorando a tensão interfacial. Quando isso não acontece, uma das alternativas é a modificação da matriz ou do reforço. A modificação química é necessária para diminuir o caráter hidrofílico das fibras naturais e aumentar a adesão interfacial das mesmas com a matriz (SANTIAGO; SELVAM, 2006). A acetilação é executada a fim modificar as propriedades de superfície, sem mudar a estrutura da fibra.
O objetivo deste trabalho é avaliar o tratamento da fibra de coco verde em compósitos com PCL.
MATERIAL E MÉTODOS: Material: Fibra de coco verde e Poli(E-caprolactona); Mn = 86992. Procedimento: As fibras de coco foram peneiradas em peneiras de 35 e 65 mesh para posterior realização da modificação química e preparo do compósito.
A modificação química das fibras ocorreu através da acetilação com anidrido acético. As fibras foram lavadas em uma solução 2% de NaOH em água destilada, e em solução agitadas por 20 minutos. Posteriormente, foram lavadas com água destilada e acondicionadas em estufa por cerca de seis horas em temperatura que variou de 50-70°C. Em seguida, as fibras foram colocadas em balão com 30 mL de anidrido acético, 30 mL de ácido acético glacial e 5 gotas de ácido clorídrico, a mistura foi aquecida por cerca de três horas com temperatura variando de 75-85°C. Posteriormente, as fibras foram lavadas com água destilada para a diminuição da impregnação de ácido acético e anidrido acético e obtenção de um pH neutro. Estas foram secas em uma estufa por cerca de três horas com temperatura variando de 80-100°C.
Os compósitos analisados foram PCL/fibra de 35 e 65 mesh, modificados e não modificados. Estes foram preparados no misturador Haake, nas condições de 70°C; 60 rpm; por 8 minutos. Composição das misturas (%peso): PCL - 99%; Fibra - 1%.
A análise de Espectrometria de Absorção na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) foi realizada para verificar a modificação da fibra pela acetilação. O estudo foi realizado em um equipamento Perkin Elmer, todas as amostras foram analisadas utilizando-se o método de reflectância total atenuada.
A Microscopia Eletrônica de Varredura foi utilizada para avaliar a morfologia da matriz e da fibra. As amostras metalizadas com ouro e a observação realizada com aceleração do feixe de elétrons de 15KV.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A modificação química das fibras ocorreu através da acetilação com anidrido acético, tratando-se de um método de substituição de hidroxilas das fibras de coco verde por grupos ésteres, com a finalidade de diminuição da hidrofilicidade destas.
Os resultados de FTIR das fibras de coco verde de 35 mesh, 35 mesh modificada, 65 mesh e 65 mesh modificada apresentaram diferenças após a modificação das mesmas. Observou-se que a intensidade das bandas de -OH diminuiu com a modificação das fibras. Também foi verificado o surgimento de bandas em 1727cm-1 (65 mesh acetilada) e 1724cm-1 (35 mesh acetilada) que correspondem à vibração do grupo funcional carbonila gerado pela modificação química da reação de acetilação das fibras.
A Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) permite a observação da morfologia com a determinação da distribuição, tamanho e forma das fibras e adesão à matriz do compósito.
As figuras 1 e 2 mostram as fotomicrografias de SEM das fibras de coco verde de 35 mesh antes e após a modificação química das mesmas, com aumento de 500X, respectivamente. Pode-se perceber claramente que as fibras sem modificação química eram mais lisas. Isto se deve a camada cerosa existente na superfície das fibras e após a modificação química das fibras observou-se uma maior rugosidade da sua superfície. Devido a maior rugosidade das fibras modificadas pode-se observar um aumento da área superficial destas fibras comparadas aquelas sem modificação química, o que leva a uma maior adesão na matriz.
CONCLUSÕES: A partir dos resultados obtidos, conclui-se que o uso da acetilação, como método de tratamento, na fibra de coco verde foi eficiente, uma vez que aumentou a rugosidade das fibras e reduziu sua hidrofilicidade, favorecendo uma maior adesão matriz-fibra.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
AVEROUS, L.; MORO, L.; DOLE, P.; FRINGANT, C.; Properties of thermoplastic blends: starch–polycaprolactone. Polymer , v. 41, n. 11, p. 4157-4167, 2000.
CARASCHI, J.C.; RAMOS, U.M.; LEÃO, A.L. Compósitos biodegradáveis de polihidroxibutirato reforçado com farinha de madeira: propriedades e degradação. Acta Scientiarum, v. 24, n. 6, p. 1609-1614, 2002.
CARVALHO, L.H.; CAVALCANTI, W.S. Propriedades mecânicas de tração de compósitos poliéster/tecidos híbridos sisal/vidro. Polímeros, v.16, n.1, 2006.
JÚSTIZ-SMITH N. G., VIRGO G.Jr., BUCHANAN V. E. Potential of Jamaican banana, coconut coir and bagasse fibres as composite materials. Materials Characterization, 2008, doi: 10.1016/j.matchar.2007.10.011
ROSA, D.S.; FRANCO, B.L.M.; CALIL, M.R. Biodegradabilidade e propriedades mecânicas de novas misturas poliméricas. Polímeros: Ciência e Tecnologia, v.11, n.2, p. 82-88, 2001.
SANTIAGO, B. H..; SELVAM, P. V. P. Tratamento superficial da fibra do coco: estudo de caso baseado numa alternativa econômica para fabricação de materiais compósitos. Revista Analytica, n. 26,p. 42-45, dez /jan. 2006/07.
