Filmes compósitos dúcteis de polietileno e folhas celulósicas obtidos por termoprensagem - sem aditivos/compatibilizantes/modificações

• Autor(a) principal: Cordeiro, Luciano
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-11012022-104253/
• topic: cellulose; celulose; fibras naturais; materiais compósitos poliméricos; natural fibers; polímeros sintéticos; polymeric composite materials; synthetic polymers

A incorporação de celulose (polar) em poliolefinas (apolares) para a obtenção de compósitos geralmente é realizada com prévia modificação dos precursores ou com a adição de compatibilizantes. Nesse sentido, há eficientes métodos que garantem boa adesão fibra-matriz e boa dispersão das fibras. Apesar de grandes avanços, geralmente os compósitos resultantes possuem baixas deformações limitando sua aplicação em alguns segmentos. Aqui, focamos na obtenção de compósitos que combinem elevada rigidez e ductilidade a partir de poliolefinas reforçadas com fibras de celulose não modificadas (materiais de baixo custo). Nesse contexto, a principal estratégia consistiu em utilizar o reforço estruturado na forma de folhas celulósicas de baixa gramatura (5 a 15 g/m2). Dessa forma, filmes compósitos foram obtidos através da intercalação de filmes de PE (ou PP) com folhas de papel de baixa gramatura seguido por termoprensagem (em uma prensa hidráulica). Como melhores resultados, comparado ao polímero puro, filmes de PELBD contendo 12% m/m de fibras celulósicas apresentaram aumento considerável do módulo (90%) e alta deformação (661%). Além disso, compósitos de PEBD contendo 7% m/m de papel higiênico exibiram um aumento do módulo em 78% e com redução da deformação em apenas 5%. Essa combinação de rigidez e ductilidade é resultante de uma arquitetura particular que permite a estabilização dos poros durante a deformação (resultantes do descolamento fibra-matriz). Características dessa arquitetura incluem: (1) uma ou mais folhas celulósicas de baixa gramatura bem distribuída(s) de modo bidimensional pela matriz polimérica que restringem movimentos da matriz e garantem o aumento da rigidez; (2) matriz permeando e preenchendo os espaços entre as fibras de celulose evitando a coalescência dos poros na direção da tração; (3) camadas relativamente espessas de matriz separando as folhas celulósicas que impedem o crescimento e propagação dos poros em direção à superfície (perpendicular à tração). Por fim, a utilização de folhas celulósicas de baixa gramatura também possibilitou a obtenção desses compósitos através de um sistema de cilindros aquecidos (em uma plastificadora comercial). Esse método relativamente simples e prático se apresentou promissor para a obtenção desses compósitos em um processo contínuo.