Preparação e funcionalização de nano fibras (whiskers) de quitina e sua aplicação como agente de recuperação de propriedades em polímeros reciclados

• Main Author: Alberto de Sousa Mol
• Other Authors: Rodrigo Lambert Oréfice
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2014
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9LVRP3

=== Polymers usually show reduction in mechanical properties due to recycling processes. In this work, the hypothesis that both the incorporation of nanocomponents and the control of their interaction with polymers could allow the recovery of some properties of the recycled polymers was tested. Chitin whiskers were produced from commercial chitin by acid hydrolysis processes and had their surfaces chemically modified by grafting methoxy polyethylene glycol (mPEG) with different molar masses and acetic acid. Successful production and modification of these whiskers were confirmed by infrared spectroscopy, transmission and scanning electron microscopy, atomic force microscopy, x-ray diffraction, light scattering, thermogravimetric analysis and dynamic scanning calorimetry. Films of neat and recycled PP and neat and recycled ABS having the prepared whiskers were produced, characterized and submitted to mechanical tensile tests and dynamic mechanical analyses (DMA). A novel procedure to incorporate the whiskers within ABS, consisting in the dissolution followed by fast precipitation of the polymer in contact with the whiskers, was developed. This procedure was successful in producing films containing 0.5 wt.% of whiskers in ABS without the presence of large aggregates. It was shown that the incorporation of chitin whiskers in polypropylene led to reductions in mechanical properties similarly to what often happe ns when conventional fillers were added to polymers. DMA results revealed that the presence of whiskers in recycled PP was able to reproduce the dynamic mechanical behavior observed for neat PP. In the ABS based system, the incorporation of 0.5% of whiskers modified with higher molar mass methoxilated PEG and acetate groups led to substantial improvements in strength, stiffness and strain at failure in relation to recycled ABS, demonstrating that they could be used to recover the properties of recycled polymers. === Polímeros geralmente apresentam redução de propriedades mecânicas devido a processos de reciclagem. Neste trabalho, foi testada a hipótese de que a incorporação de nanocomponentes e o controle da interação destes com os polímeros poderiam permitir a recuperação de algumas das propriedades dos polímeros reciclados. Whiskers de quitina foram produzidos a partir de quitina comercial por processos de hidrólise ácida e modificados quimicamente em sua superfície pela inserção de metoxi polietilenoglicol (mPEG) com diferentes massas molares e ácido acético. O sucesso da produção e da modificação destes whiskers foi confirmado por técnicas de espectroscopia na região do infravermelho, microscopia eletrônica de transmissão e de varredura, microscopia de força atômica, difração de raios x, espalhamento de luz, analises termogravimétricas e calorimetria exploratória diferencial. Filmes de PP virgem e reciclado e ABS virgem e reciclado contendo os whiskers foram produzidos, caracterizados e submetidos a ensaios mecânicos de tração e dinâmico mecânicos (DMA). Procedimentos considerados inovadores de dispersão dos whiskers de quitina em ABS foram realizados e envolveram a dissolução e precipitação rápida do polímero em contato com os whiskers. Tal procedimento se mostrou adequado para produzir filmes com 0,5% em massa de whiskers em ABS sem a presença de aglomerados grosseiros. Foi possível observar que a inserção de whiskers de quitina em polipropileno levou a reduções nas propriedades mecânicas que normalmente ocorrem quando do uso de cargas convencionais. Resultados DMA mostraram que a presença dos whiskers em PP reciclado favoreceu a reprodução do comportamento dinâmico mecânico observado para o PP original. Nos sistemas baseados em ABS, a incorporação de 0,5% em massa de whiskers modificados com PEG metoxilado de mais elevada massa molar e grupos acetato permitiu ganhos substanciais em resistência, deformação e módulo em relação a ABS reciclado, mostrando que os m esmos podem ser usados na recuperação das propriedades de polímeros reciclados.