Estudo do efeito do compatibilizador nas propriedades de compósitos de resíduos de café com polipropileno

Abstract

No âmbito da economia circular e fruto da necessidade da indústria do café responder à crescente pressão no sentido de minimizar o impacto ambiental, surge a necessidade de se acrescentar novas soluções para a reciclagem dos resíduos gerados na preparação do café. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar compósitos de polímeros com borras de café (SCG) utilizando um polipropileno homopolímero (PPH) e um polipropileno copolímero (PPC). Devido à incompatibilidade entre o polipropileno e as fibras naturais que constituem maioritariamente as borras de café, estudou-se também a influência da adição do anidrido maleico previamente enxertado em polipropileno (MAPP) e em polietileno (MAPE). Foram preparados compósitos por extrusão com 20%, 40% e 60% de SCG e com 0%, 2%, 4%, 6% e 8% de MAPP com o PPH e 0%, 2%, 4%, 6% e 8% de MAPP e MAPE com o PPC. Foram avaliadas as propriedades físicas e o comportamento mecânico dos compósitos usando provetes normalizados previamente obtidos por moldação por injeção. Os resultados mostram que a densidade dos compósitos aumenta com a incorporação da percentagem de SCG, aumentando de cerca de 0,9 do polímero virgem, para cerca de 1,1 para os compósitos com 60% de SCG. Relativamente às propriedades mecânicas, verifica-se que, tal como esperado, a adição de cargas aumenta o módulo de elasticidade e diminui a deformação à rotura. Verifica-se ainda que para os compósitos com adição de SCG, o modulo de flexão aumenta e o MFI diminui. Quanto à adição de agente compatibilizador, os resultados mostram que com o aumentando da percentagem de carga é necessária uma maior adição de anidrido maleico, obtendo-se os melhores resultados, no que respeita ao desempenho mecânico, a adição de 8% nos compósitos com 60% de SCG. Para percentagens inferior de SCG, a adição de compatibilizador entre 4% e 6% maximiza o desempenho dos compósitos. Finalmente, observa-se que para os compósitos à base de PPC o compatibilizador MAPE é mais eficaz.

Within the circular economy and due to the need of the coffee industry to respond to increasing pressure to minimize environmental impact, there is a need to add new solutions for the recycling of the waste generated in the preparation of coffee. This work aimed to develop and characterize polymer composites with spent coffee grounds (SCG) using a polypropylene homopolymer (PPH) and a polypropylene copolymer (PPC). Due to the incompatibility between the polypropylene and the natural fibers of the SCG, the influence of the addition of the maleic anhydride previously grafted in polypropylene (MAPP) and polyethylene (MAPE) was also studied. The composites were prepared by extrusion with 20%, 40% and 60% of SCG and with 0%, 2%, 4%, 6% and 8% of MAPP with PPH and 0%, 2%, 4%, 6% and 8 % of MAPP and MAPE with PPC. The physical and mechanical properties of the composites were evaluated using normalized samples previously obtained by injection molding. The results show that the density of the composites increases with the incorporation of the SCG percentage, increasing from about 0,9 of the virgin polymer to about 1,1 for the composites with 60% SCG. Regarding the mechanical properties, it was found that, as expected, the addition of fillers increases the modulus of elasticity and decreases the deformation at break. It is also verified that composites with SCG have an increased in the flexion modulus and a decrease in the melt flow rate. Concerning the addition of compatibilizing agent, the results show that by increasing the percentage of SCG, is required a greater addition of maleic anhydride, being observed better results, regarding to the mechanical performance, with the addition of 8% in the composites with 60% of SCG. For lower percentages of SCG, the addition of compatibilizer between 4% and 6% maximizes the performance of the composites. Finally, it is observed that for PPC composites the MAPE compatibilizer is more effective.