DESENVOLVIMENTO DE ECOCOMPÓSITO DE POLIETILENO VERDE E CORTIÇA PARA APLICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Abstract

RESUMO:Neste estudo, foram desenvolvidos ecocompósitos de polietileno verde de alta densidade (PEV), cortiça natural em pó (CP) (5, 10 e 15%) e compatibilizante a base de anidrido maleico (PEgMA) (5%) com o objetivo de avaliar o potencial desses materiais para aplicações na construção civil. Os compósitos foram produzidos em extrusora dupla rosca corrotacional e moldados via injeção. A caracterização foi dividida em três etapas. Inicialmente os compósitos foram avaliados por meio do comportamento mecânico, térmico e acústico, termogravimetria e morfologia. Em um segundo momento, foram avaliados quanto aos efeitos intemperismo natural sobre as propriedades morfológicas e mecânicas sob tração. Nesta etapa os ecocompósitos foram expostos à degradação abiótica na cidade de Teresina-PI durante dois distintos períodos de 90 dias: um considerado de altas precipitações pluviométricas e outro considerado seco, como forma de avaliar os efeitos das condições climáticas extremas. Por fim, foi avaliada a aplicação do material como placas de forro em protótipos de construções provisórias com intuito de estudar o desempenho do compósito quanto ao conforto térmico. Os resultados de termogravimetria mostraram que a cortiça apresentou estabilidade térmica para as condições de processamento aplicadas e quando adicionada aos ecocompósitos reduziu discretamente a estabilidade térmica dos sistemas quando ao polietileno. O uso do compatibilizante não afetou de forma significativa a estabilidade térmica e a temperatura de degradação dos compósitos. Os ecocompósitos produzidos apresentaram aspecto brilhoso, superfície homogênea e alteração da pigmentação original do polímero em virtude da adição da cortiça. A incorporação do agente de acoplamento foi responsável pelo aumento da intensidade do brilho e pelo escurecimento da tonalidade. Os valores de coeficiente de absorção sonora indicaram que os ecocompósitos são bons absorvedores de som entre 500 e 1200 Hz, em especial àqueles com maior percentual de cortiça. A incorporação do PEgMA reduziu a capacidade de absorção sonora dos ecocompósitos. A microscopia eletrônica de varredura das amostras não envelhecidas indicou que a incorporação de cortiça reduziu a capacidade de deformação, ocorrência amenizada nas amostras tratadas com agente de acoplamento e que, apesar da existência de vazios e aglomerados, foi possível observar boa dispersão da cortiça na matriz termoplástica. Após os períodos de exposições, as micrografias revelaram que não houve exposição da cortiça na superfície das amostras, no entanto, a alta incidência de radiação ultravioleta provocou alterações de cor na superfície, surgimento de fissuras e a perda de brilho dos ecocompósitos. Em relação às propriedades mecânicas das amostras não envelhecidas, os ecocompósitos compatibilizados apresentaram melhor resistência a tração. Para as amostrasenvelhecidas durante 45 dias e 90 dias, em cada período de exposição, os resultados de resistência à tração e deformação elástica dos ecocompósitos não compatibilizados sofreram redução. Entretanto, a presença do PEgMA auxiliou na manutenção do desempenho mecânico. Os ecocompósitos utilizados nos protótipos apresentaram bom desempenho térmico, proporcionando diminuição da temperatura interna da estrutura construída, sendo uma proposta viável para aplicações na construção civil.

ABSTRACT:In this study, high-density green polyethylene (GHDPE), natural cork powder (CP) (5, 10 and 15%) and maleic anhydride-based compatibilizer (PEgMA) (5%) ecocomposites were developed to evaluate the potential of these materials for civil construction applications. The composites were produced in twin screw extruder and injection molded. The characterization was divided into three stages. Initially the composites they were evaluated by mechanical, thermal and acoustic behavior, thermogravimetry and morphology. Subsequently, the effects of natural weathering on the morphological and mechanical properties under traction were evaluated. At this stage the ecocomposites were exposed to the abiotic degradation test in the city of Teresina, Piauí, during two distinct 90-day periods: one considered of high rainfall and the other considered dry; as a means of assessing the effects of extreme weather conditions. Finally, the application of the material as ceiling tiles in prototypes of temporary buildings was evaluated in order to study the performance of the composite in terms of thermal comfort. The thermogravimetry results showed that cork presented thermal stability for the applied processing conditions and when added to ecocomposites slightly reduced the thermal stability of the systems when compared to the pure matrix. The use of compatibilizer did not significantly affect the thermal stability and the degradation temperature of the composites. The ecocomposites had a glossy appearance, homogeneous surface and alteration of the original polymer pigmentation due to the addition of cork. The incorporation of the coupling agent was responsible for the increase of the brightness intensity and the darkening of the shade. The sound absorption coefficient values indicated that ecocomposites are good sound absorbers between 500 and 1200 Hz, especially those with higher cork percentage. The incorporation of PEgMA reduced the sound absorption capacity of ecocomposites. Scanning electron microscopy of non-aged samples indicated that the incorporation of cork reduced the deformation capacity, occurrence reduced in samples treated with coupling agent and, despite the existence of voids and agglomerates, it was possible to observe good dispersion of cork in the thermoplastic matrix. After periods of exposure to natural weathering, micrographs revealed that there was no exposure of cork to the surface of the samples, but the incidence of ultraviolet radiation caused surface color changes, cracking and loss of brightness of ecocomposites. Regarding the mechanical properties of the unexposed samples, the compatible ecocomposites showed better tensile strength. For the samples aged for 45 days and 90 days, in each exposure period, the results of tensile strength and elastic deformation of non-compatible ecocomposites were reduced. However, the presence of PEgMA helped to maintain mechanical performance.The ecocomposites used in the prototypes showed good thermal performance, reducing the internal temperature of the built structure, being a viable proposal for civil construction applications.