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Avaliação da degradação biótica e abiótica da mistura polimérica de polietileno de alta densidade com o poli(álcool vinílico)

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Avaliação da degradação biótica e abiótica da mistura polimérica de polietileno de alta densidade com o poli(álcool vinílico)

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Título Avaliação da degradação biótica e abiótica da mistura polimérica de polietileno de alta densidade com o poli(álcool vinílico)
Autor Brandalise, Rosmary Nichele
Orientador Forte, Maria Madalena de Camargo
Co-orientador Andrade, Mára Zeni
Data 2008
Nível Doutorado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Minas, Metalúrgica e de Materiais.
Assunto Biodegradação
Misturas polimericas
Polietileno de alta densidade
Resumo A ampla aplicação dos polímeros termoplásticos, em função dos avanços tecnológicos em várias áreas, aliada a motivos econômicos, tem elevado o percentual destes em lixões, aterros domésticos e industriais. Polímeros termoplásticos degradam de forma gradual ou rápida, dependendo da sua natureza química e condições ambientais. Polímeros biodegradáveis têm sido uma alternativa ambientalmente correta para aplicações nas quais possam substituir os não biodegradáveis. No entanto, propriedades mecânicas insatisfatórias, dificuldade de processamento e alto custo, restringem o uso dos polímeros biodegradáveis. Neste trabalho, misturas de polietileno (PE) de alta densidade pós-consumo (HDPEr) com o poli(álcool vinílico) (PVA), um polímero biodegradável, foram estudadas visando acelerar a degradação do PE após o seu descarte. Foi utilizado como agente compatibilizante, HDPEr modificado com anidrido maléico e peróxido de dicumila (HDPE-AM). As misturas HDPEr/HDPE-AM/PVA foram avaliadas em duas condições de degradação distintas, uma em composteira, e outra em câmara de radiação UV controlada. As misturas de HDPEr com 40 e 60% de PVA apresentaram valores de resistência a tração superiores e morfologia adequada devido a interação entre fases poliméricas, observando o efeito sinérgico do agente compatibilizante. A mistura HDPEr/HDPE-AM/PVA com melhor desempenho de resistência à tensão, impacto e menor custo foi a com composição 70/10/20. O PVA teve influência na cristalização do PE causando um aumento da cristalinidade de 56% do PE puro, a 90% nas misturas. Após 480 horas de exposição à irradiação UV o PVA apresentou cisão de cadeias, e o HDPEr apresentou reticulação seguida de cisão de cadeias. A maior assimilação do PVA das misturas HDPEr/HDPE-AM/PVA, pela ação microbiana, define o valor do Índice de carbonila para as misturas após compostagem; na fotodegradação, a degradação do PVA e do HDPEr contribuem para valores superiores de Índice de carbonila quando comparados a biodegradação. A mistura polimérica com composição 35/5/60 foi a que mais degradou em 50 dias de compostagem, com perda de massa de 15% sendo a amostra que apresentou a menor cristalinidade do estudo. A mistura polimérica com composição 35/5/60, com 5% de HDPE-AM, não fotodegradada, apresentou resistência à tração de 27 MPa, a qual decresceu em aproximadamente 45% após irradiação. A mistura polimérica com composição 50/10/40, com 10% HDPE-AM, não fotodegradada apresentou igual resistência a tração, 28 MPa, cujo valor teve decréscimo em torno de 48 e 39%, respectivamente, após 240 e 480 horas de irradiação UV. Neste estudo se verificou que a mistura de polietileno pós-consumo com PVA, em determinadas composições, amplia a vida útil do mesmo sem perda de propriedades, ao mesmo tempo em que favorece a sua decomposição ou degradação após descarte, quer seja em composteiras ou por processo fotoquímico. A adição de PVA em misturas com polietileno pode ser uma alternativa viável, para reutilização de polietilenos em aplicações nas quais a sua reciclagem seja inviável, como em filmes para agricultura e acondicionamento de dejetos orgânicos, favorecendo a degradação deste em tempo inferior ao convencional, tanto por degradação fotoquímica quanto por biodegradação.
Abstract The wide application of thermoplastic polymers due to the technological advances in several areas and also for economic reasons has increased the percentage of their disposal in dumps, domestic and industrial landfills. It is known that thermoplastic polymers are resistant to degradation and this degradation can occur gradually or rapidly, depending on their chemical nature and the conditions to which they are subjected. Biodegradable polymers have been studied as an environmentally correct alternative, aiming to replace polymers which are non-biodegradable or with slow degradation. However, biodegradable polymers have unsatisfactory mechanical properties, which restrict their use or increase their cost for use in certain applications. In this study blends with post-consumer high density polyethylene (HDPEr) and a biodegradable polymer, poly(vinyl alcohol) (PVA), were evaluated, aiming to favor the degradation of polyethylene in a shorter time after disposal. In order to improve the compatibilization in the blends, HDPEr chemically modified with maleic anhydride and dicumyl peroxide (HDPE-AM) was used as a compatibilizing agent. The HDPEr/HDPE-AM/PVA polymeric blends were submitted to two degradation conditions, one being the real situation of degradation in a composting process and the other degradation by controlled exposure to ultraviolet irradiation, a photochemical process. The HDPEr when blended with 40 and 60% of PVA, mutually compatible with HDPE-AM can be reused with improvement in mechanical property of tensile strength, thermal, and morphological presented by the synergism between the polymers. The best effect obtained relating to the resistance to tensile strength and the impact resistance of the blends was with the composition HDPEr/HDPE-AM/PVA 70/10/20. The PVA influence in promoting the crystallization of polyethylene increasing it´s crystallinity from 56% for pure polyethylene, to 90% in the blend. The PVA after photochemical degradation presents chain cleavage, after 480 hours of UV radiation, the HDPEr after 480 hours of UV radiation presented crosslinking followed by chain cleavage. Most of PVA assimilation of blends HDPEr/HDPE-AM/PVA, by microbial action, defines the value of the carbonyl Index for them after composting; photodegradation in the degradation of the PVA and the HDPEr contribute to higher values of carbonyl Index when compared to biodegradation. The blend with composition 35/5/60 was the most degraded in 50 days of composting, with a mass loss of 15%, possibly by its lower crystallinity. The best result for tensile strength of the blend with 5% of HDPE-AM, not photo degraded, was 27 MPa obtained with the composition 35/5/60; after irradiation, there was a loss of approximately 45%. The best result for tensile strength on the blend with 10% HDPE-AM, not photo degraded, was 28 MPa obtained with 50/10/40 and with a decrease from 48 to 39%, after 240 and 480 hours of UV radiation, respectively. The development of polymeric blends of HDPEr with PVA allowed to expand the life of the material, and the addition of PVA in the polyethylene, promoted changes in its chemical structure, in order to facilitate its degradation in times lower than conventional, both by photochemical degradation, or degradation.
Tipo Tese
URI http://hdl.handle.net/10183/14861
Arquivos Descrição Formato
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