Influência do tratamento térmico em fibras das sementes de açaí e do uso de agentes de acoplamento de fonte natural em compósito de polipropileno

Abstract

O consumo da polpa de açaí na Região Norte do Brasil gera uma elevada quantidade de resíduos lignocelulósicos que apresentam potencial para serem aplicados como matéria-prima na produção de compósitos, principalmente, tendo em vista que estudos para viabilizar a produção de materiais a partir de resíduos, tornam-se cada vez mais frequentes. A produção destes compósitos colabora com o meio ambiente, com a economia e a sociedade, pois, além de diminuir a carga de resíduos, disponibiliza um novo material para o mercado. Dentro desta perspectiva e buscando trazer novas contribuições ao setor, esse trabalho abordou a aplicação das fibras provenientes do mesocarpo do açaí como reforço de uma matriz de polipropileno, além de avaliar a influência do tratamento em autoclave das fibras e a incorporação de agentes de acoplamento de fonte natural. Este trabalho foi dividido em duas etapas: 1° - Tratamento térmico das fibras e 2° - Conformação dos compósitos de polipropileno com fibras de açaí não tratadas (nos teores de 10, 20 e 30%), usando o agente de acoplamento polipropileno graftizado com anidrido maleico (PPMA), e, uma comparação dos compósitos de polipropileno preparados com 30 % de fibras tratadas e fibras não tratadas em autoclave, avaliando os efeitos de acoplamento: do PPMA; do ácido caprílico e dos óleos naturais de andiroba e pracaxi. Observou-se que as fibras expostas ao tratamento térmico controlado em autoclave apresentaram mudanças na superfície, como maior rugosidade (por consequência da extração da sílica e extrativos) e escurecimento, porém, mantiveram a sua estabilidade térmica. Já a análise físico-química das fibras indicou que o tratamento foi suficiente para extrair parcialmente as estruturas ergásticas de sílica, a lignina e a hemicelulose. Em relação as características dos compósitos em função dos teores de fibras não tratadas, observou-se que o compósito com teor de fibras em 30 % apresentou resistência a tensão de 25,80 MPa, maior que os 23,88 MPa observados para os compósitos com 10 %. Quanto a comparação dos compósitos com os agentes de acoplamento, aqueles com PPMA e o ácido caprílico apresentaram maior desempenho mecânico do que os demais. Com relação a influência do tratamento das fibras, o compósito constituído por fibras tratadas e com o ácido caprílico exibiu a tensão máxima de 37,3 MPa, superior a não tratada com 19,76 MPa. A andiroba indicou potencial como agente de acoplamento no desempenho mecânico dos compósitos, tanto na presença de fibras tratadas quanto nas não tratadas, exibindo, respectivamente, as médias 34,58MPa e 33,45 MPa na tensão máxima.

The consumption of açaí pulp in the northern of Brazil generates a high amount of lignocellulosic residues that have the potential to be applied as raw material in the production of composites, especially considering that studies to make production viable using residues have been become increasingly frequent. The production of these composites collaborates with the environment, the economy and society, because, in addition to reducing the waste load, it makes new material available to the trade. Within this perspective and seeking to bring new contributions to the sector, this work addressed the application of fibers from the açaí mesocarp, applied as reinforcement of a polypropylene matrix, in addition, to assessing the influence of the autoclave treatment of fibers and the incorporation of natural coupling agent. This work was divided into two stages: 1° - Heat treatment of fibers and 2° - Conformation of polypropylene composites with untreated açaí fibers (in the contents of 10, 20 and 30%) using polypropylene grafted with maleic anhydride (PPgMA) and a comparison of polypropylene composites prepared with 30% of treated and untreated fibers in an autoclave, comparing the coupling effects: of PPgMA, andiroba and pracaxi natural oils and caprylic acid. It was observed that the fibers exposed to the heat treatment controlled in autoclave showed changes on the surface, such as greater roughness (as a result of the extraction of silica and extracts) and browning, however, maintained their thermal stability. The physical-chemical analysis of the fibers indicated that the treatment was sufficient to extract certain parts, as structures from silica, lignin and hemicellulose. Regarding the characteristics of the composites due of untreated fibers, it was observed which the composite with fiber content in 30% presented a tensile stress of 25.80 MPa, greater than 23.88 MPa of the composites with 10%. Comparing the composites coupling agents, those with caprylic acid and PMMA showed superior mechanical performance to the other. Regarding the influence of fiber treatment, the composite made up of fibers treated and caprylic acid exhibited a maximum stress of 37.3 MPa, higher that the composite with untreated fiber of 19.76 MPa. The andiroba showed potential as a coupling agent in the mechanical performance of compounds, both in the presence of treated and untreated fibers, exhibiting, respectively, 34.58MPa and 33.45 MPa at tensile stress.