1. Obtaining and characterization of sustainable green polyethylene composites reinforced with eggshell and bio-CaCO3
- Author
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Vieira, Kássia Peçanha and Oliveira, Amanda Dantas de
- Subjects
Particulate ,Resíduos naturais ,Sustainability ,Natural waste ,Polímero verde ,Sustentabilidade ,Green polymer ,Renewable ,Particulado ,Ciência e engenharia de materiais ,ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA [CNPQ] - Abstract
Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2021-11-22T13:55:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Kassia_Pecanha_Vieira.pdf: 3527333 bytes, checksum: 22bf979dfef306bb14b894f7fb89bd67 (MD5) Made available in DSpace on 2021-11-23T18:49:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Kassia_Pecanha_Vieira.pdf: 3527333 bytes, checksum: 22bf979dfef306bb14b894f7fb89bd67 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2021-08-23 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Os polímeros são materiais consolidados em diversas áreas de aplicação, isso se deve às ótimas propriedades que estes materiais detêm e por serem de baixo custo. Empresas e pesquisadores estão aderindo a ideia sobre consciência ambiental e produzindo materiais sustentáveis, como é o caso do polietileno verde I’m greenTM. Materiais compósitos eram inicialmente produzidos apenas com constituintes sintéticos, todavia, com o passar dos anos, tornou-se visível a gama de estudos alternando o uso de tais materiais por resíduos naturais, como as cascas de ovos, que são provenientes de um alimento altamente consumível e geram uma grande deposição de rejeitos rica em sais minerais. Desse modo, com o intuito de contribuir para o desenvolvimento sustentável, o presente trabalho busca obter, caracterizar e analisar materiais compósitos feitos a partir de polietileno verde de baixa densidade (PEVBD), cascas de ovos e carbonato de cálcio extraído das mesmas. Avaliou-se também o efeito do polietileno graftizado com anidrido maleico (PE-g-AM) como agente compatibilizante na preparação dos compósitos. Para isso, as cascas de ovos foram coletadas e preparadas para posterior obtenção do carbonato de cálcio. Os pós obtidos foram misturados juntamente com o polímero de interesse pelo processo de extrusão e posteriormente moldados via injeção. As partículas in natura e bio-CaCO3 foram caracterizadas por difração de raios-x (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e granulometria por dispersão a laser. A matriz de PEVBD e os compósitos foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas (ensaio de tração e impacto Izod), propriedades térmicas (TGA e calorimetria exploratório diferencial –DSC) e, para análise estrutural e morfológica, foi empregue microscopia eletrônica de varredura (MEV). Ao final do estudo, os resultados mostraram um aumento significativo no módulo de Young dos compósitos em relação ao polímero puro. Este efeito foi mais pronunciado para o sistema PEVBD/in natura, onde o aumento no módulo de Young foi de aproximadamente 124%. Os resultados do MEV mostraram boa dispersão dos materiais de reforço na matriz e boa adesão entre a matriz e o reforço. Sendo assim, tanto as partículas in natura quanto as de bio-CaCO3 podem ser utilizadas como material de reforço em compósitos, onde atuam principalmente na rigidez e resistência ao impacto dos mesmos. Os compósitos produzidos nesta pesquisa têm forte competência para serem aplicados no setor de embalagens, onde comumente o PEVBD já vem sendo empregado. Polymers are consolidated materials in several application areas, due to their excellent properties and low cost. Companies and researchers are adhering to the idea about environmental awareness and producing sustainable materials, such as the green polyethylene I am greenTM. Composite materials were initially produced only with synthetic constituents, however, over the years, the range of studies changing the use of such materials by natural waste became visible, such as eggshells, which come from a highly consumable food and generate a large amount of waste rich in mineral salts. Thus, in order to contribute to the sustainable development, this work aimed to obtain, characterize and analyze composite materials made from low density green polyethylene (LDGPE), eggshells, and calcium carbonate. For that, the eggshells were collected and prepared for later extraction of calcium carbonate. The obtained powders were mixed with the polymer of interest by extrusion process and then molded via injection. The in natura and bio-CaCO3, particles were characterized by x-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM) and laser dispersion granulometry. The LDGPE matrix and the composites were characterized for their mechanical properties (tensile test and Izod impact), thermal properties, through TGA and differential scanning calorimetry (DSC) and for structural and morphological analysis, scanning electron microscopy (SEM). At the end of the study, the results showed a significant increase in the Young's modulus of the composites compared to the pure polymer. This effect was more pronounced for the PEVBD/in natura system, where the increase in Young's modulus was approximately 124%. The SEM results showed good dispersion of the reinforcement materials in the matrix and good adhesion between the matrix and the reinforcement. Thus, both in natura and bio-CaCO3 particles can be used as reinforcement material in composites, where they act mainly on their stiffness and impact resistance. The composites produced in this research have strong competence to be applied in the packaging sector, where LDGPE is commonly used.
- Published
- 2021