Estudo das propriedades de compósitos de polipropileno com casca de arroz

Abstract

Os principais objetivos deste estudo foram desenvolver e caracterizar compósitos de polipropileno com farinha de casca de arroz. Os compósitos foram preparados para obtenção de novos materiais com boas propriedades, permitindo o aproveitamento desse recurso natural abundante de baixo custo e densidade. Foi avaliada a adição de um agente de acoplamento comercial, baseado em PP modificado com anidrido maleico, visando melhorar as propriedades dos materiais obtidos. Os teores de farinha de casca de arroz utilizados foram de 10 a 40% em massa. Os compósitos foram preparados utilizando-se uma extrusora dupla-rosca, co-rotacional. Após peletização, corpos de prova foram moldados por compressão. Os materiais foram avaliados em relação ao seu comportamento térmico e mecânico. Outras propriedades foram estudadas através da determinação dos índices de fluidez, análises de TGA, DSC, DMA, microscopia eletrônica de varredura, densidade e testes de absorção de água. Com base nos resultados dos testes de tração, de impacto e DMA pode-se concluir que a farinha de casca de arroz atua como agente de reforço sobre a matriz polimérica, melhorando suas propriedades mecânicas. Após os testes de degradação térmica (TGA) observou-se que a massa de resíduo foi maior para as concentrações mais elevadas de casca, devido ao elevado teor de sílica desse material. Verificou-se também, pelos resultados de DSC, que o grau de cristalinidade e a temperatura de cristalização dos compósitos aumentaram na presença da casca de arroz, devido ao efeito nucleador dessa carga sobre a matriz polimérica. A adição do PP-AM como agente de acoplamento alterou algumas propriedades dos sistemas, demonstrando sua boa adesão interfacial, resultando em diminuição do índice de fluidez, aumento do módulo de armazenamento e perda, aumento da resistência à tração e redução do grau de absorção de umidade.

The main objectives of this study were to prepare and characterize polypropylene/rice husk flour composites. The composites were prepared viewing new materials with adequate properties, allowing the use of this low cost and low dense abundant natural resource. The addition of commercially PP modified with maleic anhydride was studied, aiming better properties in the composites. Rice husk flour levels varied from 10 to 40 by weight. The composites were prepared in a corotatory twin-screw extruder. After pelletizing samples were prepared by hot compression. The samples were analysed with respect to their thermal and mechanical behavior. Other properties were studied by means of melt flow index determinations, TGA, DSC, DMA, scanning electron microscopy, relative density and water adsorption analysis. Based on tensile and impact tests and DMA analysis it was possible to conclude that the rice husk flour behaved as a reinforcing filler for the PP matrix increasing the mechanical properties. After thermogravimetrical experiments (TGA) it was verified that higher residual masses were obtained for higher rice husk flour levels due to the high silica content of this material. By means of DSC analysis, it was also seen that the PP crystallinity and crystallization temperature increased in the presence of the filler due to its nucleating effect. The addition of PP modified with maleic anhydride affected some properties showing its adequate interfacial action. This was shown through the melt flow index reduction, the storage and loss modulus increase, the tensile strength increase and the lowering of the water adsorption.