Propriedades mecânicas e análise térmica de misturas de polipropileno e casca de café

Abstract

Cascas de café (CC), um resíduo agrícola abundante na região de Nova Friburgo, foram coletadas, moídas, peneiradas e incorporadas como carga ao polipropileno (PP). A caracterização das cascas permitiu concluir que o tempo de 72 h foi o mais adequado para que uma granulometria mais adequada fosse alcançada. As misturas de PP com diferentes teores em massa de CC foram obtidas em uma extrusora monorosca com perfil de temperatura e velocidade de rosca apropriados. Após a injeção do material granulado, os corpos de prova dos diferentes compósitos PP/CC foram submetidos aos ensaios de resistência ao impacto e resistência à tração. Em paralelo, a microscopia eletrônica de varredura (MEV) também foi usada para a avaliação da superfície de fratura dos corpos de prova. Os dados experimentais indicaram que a natureza hidrofílica da carga não foi compatível com a matriz termoplástica, o que representou uma diminuição contínua da resistência à tração e o aumento da resistência ao impacto limitado a 15% em massa de carga. Quanto à cinética de degradação termo-oxidativa, a análise térmica através da termogravimetria (TGA) e da termogravimetria derivativa (DTG) foram empregadas para o estudo das diferentes misturas. Os modelos reacionais e cinéticos escolhidos comprovaram, de maneira geral, que a adição crescente de CC torna o termoplástico mais suscetível à degradação, embora os coeficientes de correlação dos modelos os afastem da linearidade devido à ocorrência de reações mais complexas para compósitos com teores de CC acima de 15%.

Coffee husks (CH), an abundant agricultural waste in Nova Friburgo region, were collected, grinded, sifted and incorporated as a filler to polypropylene (PP).The characterization of the husks allowed concluding that the time of 72 h was the most suitable for reaching a more appropriate particle size. PP blends with different mass contents of CH were obtained on a single screw extruder, with appropriate temperature profile and screw speed. After the injection of granular material, the specimens of different composites PP/CH were submitted to impact and tensile tests. In parallel, scanning electron microscopy (SEM) was also used for the evaluation of the fracture surface of the specimens. Experimental data indicates that the hydrophilic nature of filler CH is not compatible with the thermoplastic matrix, which represents a continuous decrease of the tensile strength and increasing impact strength limited by 15% mass filler. The kinetics of thermo-oxidative, thermal analysis by thermogravimetry (TGA) and derivative thermogravimetry (DTG) were used to study the different blends. The chosen reaction and kinetic models confirmed, generally, that the increasing addition of CH makes the thermoplastic more susceptible to degradation, although the correlation coefficients of the models diverge from linearity due to the occurrence of more complex reactions for composites with CH content above 15%.