DEGRADAÇÃO TÉRMICA DAS BLENDAS DE PET/PS E PET/EPDM COMPATIBILIZADAS COM PS-co-AM OU EPDM-g-AM

Ricardo V. B de Oliveira (PG), Jerusa Roeder (PG)^*, Valdir Soldi (PQ) e

Alfredo T. N. Pires (PQ)

Departamento de Química – Centro de Ciências Físicas e Matemáticas –UFSC

* Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – Centro Tecnológico – UFSC

palavras-chave: PET, PS, Blendas, Degradação, Freeman-Carroll

Atualmente o crescente consumo de polímeros tem gerado grandes quantidades de materiais de difícil degradação no lixo urbano. Numa cidade de médio porte (aprox. 200 mil habitantes), são descartadas cerca de 7.000 garrafas de PET (2 L) por dia^[1]. Desta forma gerou-se um grande interesse ambiental e industrial no estudo da reciclagem e degradação de polímeros. As formas alternativas de reciclagem, como o preparo de blendas poliméricas utilizando materiais pós-consumo misturados à materiais virgens com a adição de um agente compatibilizante, cresceu rapidamente na última década.

O presente trabalho tem como objetivo o estudo da degradação e a viabilidade de reciclagem do PET e PS, bem como das blendas PET/PS, PET/PS/PS-co-AM, PET/EPDM, PET/EPDM/EPDM-g-AM, através da análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura dos materiais, após diferente número de ciclos de extrusão.

Os polímeros utilizados [PET (Rhodia), PS (Aldrich), PS-co-AM (Aldrich), EPDM (Nitriflex), EPDM-g-AM (Nitriflex)], sem qualquer purificação prévia, foram moídos em um moinho de facas e secos em estufa a vácuo por 6 – 8h, antes dos ciclos de extrusão. Os polímeros puros e as blendas foram processados em uma extrusora CSI Max Struder modelo CS-194 com razão L/D = 5, com duas zonas de aquecimento (265 ºC para ambas) e rotação de 120 rpm. Após cada ciclo de extrusão o material era moído, seco e novamente extrudado, simulando o processo de reciclagem. Foram efetuados 10 ciclos de reprocessamento, sendo mantidas as mesmas condições de rotação e temperatura. A cada ciclo amostras foram coletadas para as análises de termogravimetria (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises de TGA foram realizadas num equipamento de TGA-50 da Shimadzu com fluxo de nitrogênio a 50 mL/min com taxa de aquecimento de 10 ^oC/min. Os termogramas de DSC foram obtidas num calorímetro de DSC-50 da Shimadzu, com taxa de aquecimento de 10ºC/min. As micrografias foram obtidas num microscópio eletrônico de varredura da Phillips XL 30, sendo as amostras previamente recobertas com ouro.

Os termogramas de TGA, mostraram uma pequena variação na perda de massa, sendo os resíduos relativos a proporção de PET nos sistemas, uma vez que tanto para o PS quanto para o EPDM os resíduos de degradação são completamente eliminados.

A derivada das curvas de TGA (DrTGA), permite a observação de diferentes estágios de degradação , conforme pode-se observar na sobreposição das curvas de DrTGA do PET na FIG.1(a). A FIG.1(b) mostra uma variação da temperatura de degradação dos sistemas binário e ternário com relação aos polímeros puros.

(a) (b)

Figura 1 – Derivadas dos termogramas de TGA para (a) PET após diversos ciclos de processamento e (b) dos sistemas PET/PS/PS-co-AM (30/70/00 e 30/60/10) e polímeros puros, após 5 ciclos de processamento.

Para avaliar os possíveis mecanismos de degradação foram calculadas as energias de ativação para os diversos sistemas através do método de Freeman-Carroll^[2], a partir das curvas de TGA e DrTGA. Observou-se dois mecanismos de degradação térmica somente para a blenda PET/EPDM/EPDM-g-AM, após o quinto ciclo de reprocessamento. Para os demais sistemas e polímeros puros foram detectados apenas um mecanismo, mesmo após 10 ciclos de reprocessamento. Análises DSC mostraram uma pequena variação na temperatura de cristalização do PET em todos os sistemas, provavelmente relacionados à diminuição da massa molar durante os ciclos de extrusão. A coloração dos materiais tornou-se mais escura com o aumento dos ciclos de processamento e houveram mudanças na viscosidade dos materiais no estado fundido. Micrografias de MEV indicaram uma variação nas dimensões dos domínios após cada reprocessamento, para os sistemas imiscíveis.

Através deste estudo concluiu-se que o número de reprocessamentos afeta a cinética de degradação das blendas PET/EPDM/EPDM-g-AM mostrando dois estágios de degradação, o primeiro homolítico (Ea~ 170 kJ/mol) e o segundo aleatório (energia superior a 300 kJ/mol). Os demais sistemas apresentaram um único estágio de decomposição, nos quais a energia de ativação relacionada foi elevada caracterizando decomposições aleatórias. Portanto a reciclagem de PET, através de blendas poliméricas, é viável.

[1] MANCINI, S. D., BEZERRA, M. N., ZANIN, M., Polímeros Cien. Tec., VIII, n.2, p.68 – 75, 1998.

[2] CHAN, J. H., BALKE, S. T., Polym. Degrad. and Stabil., V.57, p.135-149, 1997.

Agradecimentos CAPES/UFSC