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Material compósito utiliza fibra de sisal e PET reciclado

Júlio Bernardes - Agência USP - 21/09/2012

No Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP uma pesquisa desenvolveu materiais compósitos a partir da mistura de fibras de sisal, matéria-prima de fonte renovável, e PET reciclado. Para reduzir a temperatura de fusão durante o processamento e evitar a decomposição das fibras, o trabalho da química Rachel Passos de Oliveira Santos utilizou plasticizantes, também obtidos de fontes renováveis, que aumentaram a flexibilidade dos materiais. Os compósitos criados na pesquisa que apresentaram maior resistência poderão ser utilizados pelas indústrias, em aplicações não-estruturais, como partes internas de automóveis.

A pesquisa desenvolveu uma metodologia de processamento de compósitos baseados em poli (tereftalato de etileno) reciclado (PET reciclado) e fibras de sisal. "A escolha destes materiais foi em parte motivada pelo fato de o Brasil ser o maior produtor mundial de sisal e o segundo maior reciclador de PET em 2010, superado apenas pelo Japão", aponta Rachel.

Para diminuir a temperatura de fusão do PET reciclado (265 graus Celsius), a fim de evitar a decomposição térmica das fibras durante o processamento, plasticizantes como o acetil tributil citrato (ATBC), tributil citrato (TBC), glicerol, óleo de mamona e óleo de soja epoxidado (OSE) foram acrescentados às formulações dos compósitos. "Estes plasticizantes foram escolhidos por serem oriundos de fontes renováveis, assim como por possuírem grupos nas respectivas estruturas com afinidade com grupos presentes em ambos, fibra e PET reciclado, ou seja, buscando também ação como compatibilizantes", afirma a pesquisadora.

Na pesquisa foram testadas nove formulações diferentesde compósitos preparados a partir de PET reciclado, fibras de sisal e diferentes tipos e misturas de plasticizantes. "Os compósitos foram submetidos a análise térmica por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TG). Estes materiais também foram submetidos aos testes mecânicos de resistência ao impacto Izod, resistência a flexão e análise térmica-dinâmico-mecânica (DMTA)", diz Rachel. "Adicionalmente, foi avaliada a superfície de fratura dos compósitos, pós-ensaio de impacto, por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Estes materiais também foram avaliados em relação a afinidade com a água via testes de submersão no líquido".

As nove formulações testadas exibiram, no geral, comportamento diferenciado nas diversas propriedades avaliadas. "Dentre os compósitos, pode-se considerar que aquele contendo PET reciclado, fibras de sisal e a mistura de plasticizantes glicerol e TBC apresentou o melhor desempenho mecânico, que levou, comparativamente, a bons resultados de resistência ao impacto, resistência a flexão e boa deformação na ruptura, comparativamente aos outros compósitos preparados", ressalta a química.

Rachel também aponta que "o compósito de PET reciclado e fibras de sisal, contendo em sua composição o plasticizante TBC, apresentou um desempenho diferenciado frente aos demais, principalmente em relação a mais elevada resistência à flexão, ao baixo teor de água absorvida e por apresentar mais elevada rigidez". De acordo com a pesquisadora, "pode-se considerar viável o emprego dos compósitos obtidos neste trabalho em aplicações não-estruturais, tais como partes internas de veículos automotores".

O uso dos plasticizantes, além de viabilizar o processamento dos compósitos a uma temperatura inferior à de início de decomposição térmica das fibras de sisal, possibilitou a obtenção de materiais, no geral, com mais elevada ductilidade e flexibilidade em comparação ao PET reciclado não reforçado por fibras de sisal. "Com a utilização dos plasticizantes, houve também um aumento da molhabilidade (afinidade) das fibras de sisal pelo PET reciclado, devido à diminuição da viscosidade do polímero durante o processamento dos materiais", afirma Rachel.

A pesquisa é descrita em dissertação de mestrado apresentada no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais do IQSC. O trabalho teve orientação da professora Elisabete Frollini, do Grupo de Materiais Macromoleculares e Fibras Lignocelulósicas do IQSC, em colaboração com o Professor Adhemar Ruvolo-Filho, professor colaborador no Departamento de Engenharia de Materiais (DEMA) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). O estudo teve apoio financeiro da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

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