tese
Desenvolvimento de compósito a base de amido termoplástico (TPS) reforçado com fibras de açaí e polietileno de baixa densidade (PEBD)
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento
Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-graduação em Engenharia de Biomateriais
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Embrapa Instrumentação
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Embrapa Instrumentação
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Nos últimos anos um grande interesse mundial tem surgido pelo desenvolvimento de novos produtos que possibilitem a utilização de matéria-prima de fontes renováveis. Neste contexto, os materiais poliméricos têm recebido atenção especial por apresentarem desvantagens como a não biodegradabilidade, a dificuldade de reciclagem e por serem provenientes de fonte não renovável. Diante disso, surge a oportunidade de buscar desenvolver compósitos poliméricos à base de amido termoplástico reforçados com fibra de açaí e polietileno de baixa densidade. O amido termoplástico tem se mostrado promissor na substituição aos polímeros derivados do petróleo, porém, apresenta limitações quanto ao seu uso, como alta absorção de água e baixa resistência mecânica, e com isso, surge a ideia de utilizar a fibra de açaí, resíduo com grande disponibilidade e muitas vezes sem destinação adequada, com o objetivo de melhorar as propriedades do compósito polimérico diante das limitações do amido termoplástico, além de agregar valor ao resíduo lignocelulósico. Este trabalho foi realizado em duas etapas, sendo que na primeira foram avaliados seis tratamentos, com três variações nas porcentagens de fibras de açaí (0, 10 e 20%) e duas do polietileno de baixa densidade (PEBD) (20 e 30%). Já na segunda etapa do trabalho, foram avaliados quatro tratamentos, com porcentagens de substituições de 0, 20, 80 e 100% do compósito PEBD/TPS/FA pelo polietileno de baixa densidade reciclado (PEBDr). Foi realizada uma caracterização química, física e anatômica das fibras de açaí. Os compósitos obtidos foram avaliados através da difração de raios X, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, ensaio de tração, fotodegradação, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e densidade. Na primeira etapa, associando um produto com baixo custo e bom desempenho mecânico, o tratamento TPS60PE20F20 se destacou entre os demais, tanto pelo incremento nas propriedades mecânicas, como também, na menor utilização de PEBD. Já na segunda etapa, o tratamento PEBDr20TPF80 apresentou melhores resultados, também pela melhoria nas propriedades mecânicas e pela menor porcentagem de PEDB utilizada.
Abstract
In recent years, a great worldwide interest has arisen in the development of new products that allow the use of raw materials from renewable sources. In this context, polymeric materials have received special attention because they raise several issues such as non-biodegradability, the difficulty of recycling and because they come from a non-renewable source. Therefore, the opportunity arises to seek to develop polymeric composites based on thermoplastic starch reinforced with açaí fiber and low density polyethylene. Thermoplastic starch has shown promise in replacing petroleum-derived polymers, however, it has limitations in its use, such as high water absorption and low mechanical strength, and with that, the idea of using açaí fiber, a residue with high availability and without adequate destination, with the objective of improving the properties of the polymeric composite in the face of the limitations of thermoplastic starch, in addition to adding value to the lignocellulosic residue. This work was carried out in two stages, with six treatments being evaluated in the first, with three variations in the percentage of açaí fibers (0, 10 and 20%) and two of LDPE (20 and 30%). In the second stage of the work, four treatments were evaluated, with substitution percentages of 0, 20, 80 and 100% of the LDPE/TPS/FA composite by the LDPEr. A chemical, physical and anatomical characterization of the açaí fibers was carried out. The composites obtained were evaluated through X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, tensile test, photodegradation, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis and density. In the first stage, combining a product with low cost and good mechanical performance, the TPS60PE20F20 treatment stood out among the others, both due to the increase in mechanical properties, as well as the lower use of LDPE. In the second stage, the LDPEr20TPF80 treatment showed better results, also due to the improvement in mechanical properties and the lower percentage of PEDB used.
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Citação
NOGUEIRA, N. D. Desenvolvimento de compósito a base de amido termoplástico (TPS) reforçado com fibras de açaí e polietileno de baixa densidade (PEBD). 2022. 87 p. Tese (Doutorado em Engenharia de Biomateriais)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.