Incorporação de reforço mineral e plastificante de fontes renováveis em filmes de polietileno reciclado

Abstract

Os polímeros são materiais amplamente utilizados em aplicações domésticas e industriais devido às suas propriedades únicas, apesar de gerar indesejado resíduo não biodegradável. O crescimento cada vez maior de resíduos plásticos introduziu a necessidade de gerenciamento de recursos renováveis por meio da reciclagem dos mesmos. Neste trabalho estudou-se o efeito da adição de carga mineral, nano-sílica e plastificante durante o processo de reciclagem, quanto às propriedades térmicas e mecânicas. Foram realizados ensaios em cinco compósitos: polietileno (PE) com CaCO3 (10%, 20% e 30%); CaCO3 (20%) e nanosílica; e CaCO3 (20%) mais nanosílica e plastificante. Estes foram caracterizados através de análises térmicas, bem como das propriedades mecânicas de filmes destes compósitos. Os resultados dos ensaios mecânicos realizados mostraram que a amostra contendo 10% de CaCO3 apresentou um aumento na deformação máxima em relação ao PE reciclado e, para os compósitos com 20% e 30% de carga observou-se uma diminuição da deformação do material. As amostras contendo sílica e sílica com plastificante exibiram propriedades mecânicas superiores quando comparadas à amostra que contém apenas CaCO3. Tanto a incorporação da carga mineral como a de nano-SiO2 e do plastificante não afetaram de forma expressiva as características térmicas do PE reciclado. A adição de 20% carbonato de cálcio ao processo de reciclagem diminui em 11,3% o custo para reciclar PE proveniente de resíduos industriais e 6,5% para resíduos domésticos, o equivalente a R$ 8.325,00 e R$ 4.375,00, respectivamente, a cada 25 toneladas de resíduo reciclado.

Polymers are vastly used materials in domestic and industrial applications due to its unique properties, despite its undesirable non-biodegradable residues. The increasing rate of plastic waste has introduced the need for renewable resources management through recycling. This work evaluated how the addition of mineral filler, nanosilica and plasticizer affects the mechanical and thermic properties of the materials. Five different compounds were tested: polyethylene (PE) composites with CaCO3 (10, 20 and 30%); CaCO3 (20%) and nanosilica; and CaCO3 (20%) with silica and a plasticizer made from renewable resources. The properties of these composites were studied by thermal and mechanical analyses. Tensile tests showed that the sample with 10% CaCO3 exhibited an increasing in the maximum deformation when compared to the recycled PE. It was noticed a decrease on material deformation for the compounds containing 20% and 30% CaCO3 mineral filler. The samples containing nanosilica and the nanosilica with plasticizer presented superior mechanical properties when compared to the samples containing only CaCO3. The addition of fillers and the plasticizer didn’t affect the thermal properties of compostites. The addition of 20% calcium carbonate to the recycling process decreased the recycling cost in 11.3 % for the industrial PE residues and 6.5% for the PE from domestic residues, which represents about US$ 2,100.00 and US$ 1,100.00 dollars, respectively, for each 25 tons of recycle residue loading.