Utilização de fibra natural de pinus (serragem) como reforço em componentes automotivos compostos de polipropileno

Abstract

Resumo: Desde os últimos anos vem se observando a utilização de recursos renováveis, produtos que possam ser recicláveis e a busca pela redução do peso dos componentes na indústria automobilística. As fibras naturais desempenham um papel importante nesta estratégia e o Brasil está cada vez mais aplicando as tecnologias que empregam polímeros reforçados por fibras vegetais. A decisão de qual tipo de fibra a ser utilizada depende das propriedades do reforço e também da sua disponibilidade nas várias regiões do país. Neste contexto, busca-se no Paraná a aplicação de fibras de madeira (serragem) como reforços em produtos de matriz de polipropileno (PP). Estes compósitos devem ser compatibilizados para melhorar a adesão fibra/matriz (serragem/PP) e é comum o uso de polipropileno maleatado (PPMA), material não produzido no Brasil. Neste trabalho estão sendo avaliadas as propriedades de PPMA produzido via extrusão reativa com diferentes teores de peróxido de benzoíla e peróxido de dicumila na presença de anidrido maleico. Os compósitos, preparados foram caracterizados através de ensaios mecânicos, térmicos e por microscopia eletrônica de varredura. Primeiramente, fabricou-se através de extrusão reativa amostras de PPMA com o uso de diferentes tipos de peróxido orgânico (0,5 ou 1%p/p) e anidrido maleico (0,5 ou 1% p/p). Estas amostras processadas uma ou duas vezes foram analisadas através de espectroscopia na região do infra-vermelho com tranformada de Fourier (FTIR), índice de Fluidez (IF), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Análise termogravimétrica (TGA). Em seguida a serragem foi revestida com um compatibilizante preparado ou com um PPMA comercial e a mínima quantidade de PP que permitisse a extrusão. Esta fibra revestida foi usada na preparação de compósitos contendo na sua formulação final 20%p/p de serragem e 10%p/p, 5% p/p e 2,7% p/p das distintas amostras de PPMA. Posteriormente foram feitas análise das propriedades mecânicas (tração, flexão, impacto) de corpos de prova dos compósitos injetados. O melhor compósito oi selecionado para substituir um PP reforçado com talco utilizado atualmente em um componente automotivo.

Abstract: During the last few years, the world has been witnessing the use of renewable resources, products that can be recycled and also can reduce the weight of the components in the automotive industry. Natural fibers play an important role in this strategy and Brazil has been increasingly applying the technologies that employ polymer reinforced by such fibers. The selection of the type of fiber to be used depends on the properties of the reinforcement as well as their availability at the various regions of the country. In this context, in Parana, wood fibers (sawdust) as reinforcement in the polypropylene (PP) matrix is being explored. In such composites, improvement of fiber / matrix adhesion (sawdust / PP) is obtained generally by using maleated polypropylene (MAPP), which is currently not produced in Brazil. Accordingly, in the present study MAPP was produced by reactive extrusion with different amounts of dicumil peroxide and benzoyl peroxide( 0,5 or 1% w/w) in the presence of maleic anhydride (0,5 or 1% w/w) and characterization of these materials were carried out through Fourier Transform Infrared spectroscopy - FTIR, melt flow index and thermal properties. The sawdust was coated with a compatibilizer or the commercial MAPP using a minimum amount of PP to allow the extrusion. Then, composites of PP/sawdust containing 20% w/w of coated sawdust and the different MAPP were prepared and characterized for mechanical (tensile, flexural and impact) and thermal properties (Differential Scanning Calorimetry-DSC and ther ogravimetric analysis-TGA), chemical structure by (FTIR), Melt Flow Index (MFI), while morphology was studied using scanning electron microscope (SEM). Finally, the best composite found by this characterization was chosen to replace a composite currently used in an automotive component made of PP reinforced with talc.