ÁREA: Materiais

TÍTULO: Efeito da degradação térmica nas propriedades de fibras de poli(tereftalato de etileno)-PET

AUTORES: Fonseca Caetano, V. (UFPE) ; Mendes, K.M. (UFPE) ; Reis Ventura, E. (UFPE) ; Vinhas, G.M. (UFPE) ; Medeiros Bastos de Almeida, Y. (UFPE) ; Pimentel, M.F. (UFPE)

RESUMO: Mesmo sendo um polímero termicamente estável, o PET pode sofrer degradação térmica durante o seu processamento, ocasionando mudanças em suas propriedades. Neste trabalho, foram investigadas as mudanças que ocorrem em propriedades importantes para o setor industrial de fibras de PET em conseqüência da exposição térmica (índice de viscosidade, grupos carboxílicos terminais e teor de dietileno glicol). Os resultados preliminares mostraram mudanças significativas nas propriedades das fibras de PET em uma alta faixa de temperatura (250 a 290°C) necessitando assim de estudos posteriores para o desenvolvimento de aditivos que atuem como estabilizantes térmicos para serem utilizados na formulação destas fibras, evitando assim este tipo de degradação.

PALAVRAS CHAVES: PET; degradação térmica; propriedades

INTRODUÇÃO: Mesmo sendo um polímero termicamente estável e de possuir excelentes propriedades térmicas, o PET, pode sofrer degradação térmica durante seu processamento, que podem ocasionar mudanças em suas propriedades e consequentemente em suas aplicações. A degradação pode ser cosiderada qualquer reação química que altera uma propriedade de interesse de um material polimérico (DE PAOLI, 2009). Uma solução para evitar este tipo de degradação seria o uso de aditivos que atuariam como inibidores no processo de degradação, aumentando sua proteção contra variações de altas temperaturas durante seu processamento e também prolongando seu tempo de uso em uma aplicação especifica. Neste trabalho, foram investigadas as mudanças que ocorrem nas propriedades mais importantes para o setor industrial de fibras de PET em conseqüência da exposição térmica. As propriedades estudadas foram índice de viscosidade, grupos carboxílicos terminais e teor de dietileno glicol antes e após exposição térmica.

MATERIAL E MÉTODOS: Aquisição das amostras:Foram utilizadas 5 amostras de fibras PET, fornecidas pela M&G (Cabo de Santo Agostinho- PE); Exposição térmica: As fibras de PET foram degradadas termicamente utilizando uma prensa hidráulica da marca Tecnal, em diferentes temperaturas (250, 260, 270, 280 e 290 ºC). As amostras foram submetidas à exposição térmica por um tempo constante de meia hora; Determinação do índice de viscosidade: Foi dissolvido 0,5g da amostra em 25 mL de orto-clorofenol-OCP em banho-maria a (70+ 10)ºC sob agitação por 50 min. Foi completado o volume do balão até aferição e colocado em seguida no banho termostático a 25ºC ± 0,1ºC. Após resfriamento do balão, foi completado o volume em 50 mL com OCP. A solução foi transferida para o frasco de amostra (± 20 mL) utilizando filtro de tela de inox 220 e analisada no equipamento PVS.1 LAUDA; Determinação do teor de dietileno glicol–DEG: Foi colocado 0,3 g de amostra em uma bomba Parr e foi adicionado 10 mL de solução de acetato de zinco em metanol. Coloca-se em forno pré-regulado à 240ºC por 2hs. Após resfriamento da amostra, os cristais formados foram dissolvidos em acetona PA. O conteúdo foi transferido para um balão volumétrico de 50 mL e foi adicionado ao mesmo 0,25 mL da solução do padrão interno de butanodiol. Completa-se o volume para 50 mL com acetona e transfere-se o filtrado para um recipiente fechado. Repete-se a filtração utilizando um filtro de 0,2 µm. A amostra foi analisada no Cromatógrafo em fase gasosa Varian Modelo 3800, com Workstation; Determinação dos grupos carboxílicos terminais–GCT: Foram pesados 0,2g e dissolvidas com 70 mL de orto-cresol neutralizado à 90ºC durante 40 min, com agitação. Após resfriamento, o frasco com a solução a ser analisada no titulador automático Titrino DMP 785 da Metrohm.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Para a análise da intensidade da degradação térmica nas propriedades das fibras de PET foram realizadas as análises de índice de viscosidade (IV), grupos carboxílicos terminais (GCT) e teor de dietileno glicol (DEG) antes e após exposição térmica (Tabela 1). Os resultados preliminares mostraram mudanças significativas nas propriedades estudadas das fibras de PET. Ocorreram aumentos dos valores correspondentes aos grupos carboxílicos terminais (147%; 270%; 279%; 516% e 983%) e diminuições dos valores referentes ao índice de viscosidade (32%; 44%; 45%; 41% e 61%) e o teor de dietileno glicol (20%; 8%; 12%; 43% e 33%) em função do aumento da temperatura. Isso mostra que o material estudado sofreu degradação térmica na faixa de temperatura estudada, pois teve os valores dessas propriedades alteradas. A partir desses resultados, pode-se afirmar que apesar da temperatura ter sido um fator importante para alterar as propriedades do PET, a presença do oxigênio contribuiu também para acelerar a degradação termo-oxidativa.

Tabela 1

Tabela 1- Valores do teor de dietileno glicol (DEG), grupos carboxílixos terminais (GCT) e índice de viscosidade (IV) antes e após exposição térmica.

CONCLUSÕES: A partir dos resultados preliminares pode-se observar que houve degradação térmica do PET, pois ocorreram mudanças nos valores das propriedades estudadas após exposição térmica na faixa de temperatura de 250 a 290ºC. Estes resultados mostram o comportamento deste polímero diante a variações de altas temperaturas, o que possibilita estudos posteriores para o desenvolvimento de aditivos que atuariam como estabilizantes térmicos para serem utilizados na formulação deste polímero, evitando assim este tipo de degradação.

AGRADECIMENTOS: PRH 28/ANP; M&G

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DE PAOLI, M.A. Degradação e Estabilização de Polímeros. 1º edição. São Paulo: Editora Artliber, 2009.