Degradação do PEAD verde : estudo de suas propriedades mecânicas, térmicas e reológicas alteradas pela reprocessabilidade

Abstract

A fabricação e descarte desenfreado de materiais plásticos provenientes do petróleo contribuiu, ao longo das décadas, para o agravamento do efeito estufa e o crescimento exponencial de lixo plástico no planeta. As propostas de desenvolvimento, consumo e reciclagem de materiais poliméricos são incentivadas pela indústria e consumidores com a finalidade de amenizar o problema ambiental existente. No entanto, para que um material reciclado sirva para as mesmas aplicações que um material virgem, é necessário conhecer suas propriedades, pois sabe-se que na reciclagem o material pode sofrer algum grau de degradação, comprometendo consequentemente sua aplicação. O PEAD Verde, material deste estudo, é um polímero proveniente da cana-de-açúcar brasileira considerado um biopolímero não-biodegradável, sendo então importante conhecer os efeitos ocasionados quando é submetido a reciclagem mecânica. O objetivo deste estudo foi analisar o efeito do reprocessamento de 5 ciclos em extrusora, sob duas diferentes condições de processamento (uma condição mais severa de degradação e outra mais branda e temperatura de processamento) e comparar as propriedades do PEAD Verde com o PEAD proveniente do Petróleo. Ensaios mecânicos (tração, impacto e dureza), reológicos (MFR e reometria oscilatória), térmicos (DSC e TGA), estruturais (DRX e FTIR), óticos (cor-CIELAB) foram realizados. Os resultados mostraram o amarelecimento de ambos os materiais após os 5 ciclos de reprocessamento. As alterações nas propriedades mecânicas não foram significativas e não comprometem significativamente os materiais. Pela análise do Ponto de Cruzamento, os materiais processados na condição menos severa de degradação apresentaram diminuição da MM, enquanto que as amostras processadas na condição mais severa apresentaram aumento da MM, sugerindo que um mecanismo de degradação por cisão de cadeias é predominante em um primeiro reprocessamento e uma degradação do tipo reticulação em um quinto reprocessamento. O aumento da cristalinidade nas amostras processadas na condição mais severa sugeriu um mecanismo de degradação por reticulação, já a diminuição da cristalinidade nas amostras processadas na condição menos severa indicou um mecanismo de degradação por cisão de cadeias.

The manufacture and unrestrained disposal of plastic materials from petroleum has contributed, over the decades, to the worsening of the Greenhouse Effect and the exponential growth of plastic waste on the planet. The proposals for development, consumption and recycling of biopolymeric materials are encouraged by industry and consumers in order to alleviate the existing environmental problem. However, for a recycled material to serve the same applications as non-recycled material, it is necessary to know its properties, since it is known that in recycling the material can suffer some degree of degradation, consequently compromising its application. Green HDPE, a material of this study, is a biopolymer from Brazilian sugar cane considered a non-degradable biopolymer, and it is therefore important to know the effects caused when it is submitted to recycling. The objective of this study was to analyze the effect of reprocessing of 5 cycles in an extruder under two different processing conditions (a more severe condition of degradation and a less severe condition, altering screw profile and processing temperature) and to compare the properties of the Green HDPE with Petroleum HDPE submitted to same methodology. Mechanical (Tensile strength, Izod impact, Shore D), rheological (MFR and Oscillatory Rheometry), thermal (DSC, TGA), structural (XRD and FTIR), optical (CIELAB) tests were performed. Yellowing of both materials was observed after the 5 cycles of reprocessing. Changes in mechanical properties were not significant and did not significantly compromise materials. It was verified changes in the DMM and MM of the materials, as well as changes in crystallinity and viscosity due to reprocessing. The materials processed in the less severe condition of degradation showed decrease of the MM, while the samples processed in the most severe condition presented increase of the MM, suggesting a mechanism of degradation by chain scission is predominant in a first reprocessing and a degradation of the crosslinking type in fifth reprocessing. The Increasing of crystallinity degree in the processed samples in the more severe condition suggested a mechanism of degradation by crosslinking, since the decrease of the crystallinity degree in the samples processed in the less severe condition indicated a mechanism of degradation by chain scission.