Composition and particle size effects on polypropylene composite properties

Resumo: Durante o processo de fabricação de paletes de madeira, em uma empresa situada em Limeira-SP, gera-se um volume de resíduo de Pinus sp de aproximadamente 100 toneladas por dia, que atualmente são destinados para queima em indústrias contribuindo para o aquecimento global. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as propriedades de um composto de partículas de Pinus sp e de uma matriz de termoplástico de polipropileno (PP). Paralelamente, também se estudou o efeito da composição e do tamanho de partículas de resíduos de Pinus sp nas propriedades de compósitos de polipropileno. Na primeira fase, os compósitos foram processados em uma extrusora de dupla rosca, contendo de 20 a 40% de partícula de madeira e três tamanhos de partículas: 1,2 mm, 0,42 mm e 0,15 mm. Os corpos-de-prova foram injetados de acordo com ASTM e submetidos a ensaios mecânicos de tração, flexão estática e impacto (com e sem entalhe). Os resultados foram submetidos à análise estatística, com o auxílio do software Statgraphics 4.1. No geral, o compósito com a partícula de Pinus sp de 0,15mm foi que apresentou melhor resultado nos ensaios de tração e impacto. Para o ensaio de flexão estática, o compósito à base de Pinus sp com 1,2 mm apresentou o resultado mais adequado. Na segunda fase, o compósito com tamanho de partícula de 0,15 mm foi selecionado e foi novamente processado com as três relações polímero: resíduo adotando-se, no entanto, dois tipos de agente de acoplamento, a saber: polipropileno grafitizado com anidrido maleico (MAPP) e um organosilano, numa razão de 2% em relação à massa de polipropileno, buscando avaliar o desempenho de cada um nas características do compósito, quando submetidos aos ensaios de tração, flexão estática e impacto (com e sem entalhe). Os resultados obtidos foram submetidos à análise estatística com o auxílio de um software buscando-se sua validação, de forma a permitir a escolha da melhor combinação entre os materiais. De forma complementar, avaliou-se o efeito dos tratamentos de superfície aplicados às partículas de Pinus sp, na estabilidade dimensional do compósitos, quando imerso em água. Paralelamente, também se buscou avaliar a modificação na superfície das partículas, por meio da microscopia eletrônica de varredura (MEV), onde se observou a formação de pontos de ancoragem insuficientes na superfície das partículas de Pinus sp quando se utilizou gentes de acoplamentoAbstract: Wood pallets manufacture process at a company at Campinas region generate 100 tons per day of woodflour (Pinus sp), which are currently used for burning in industries of the region contributing to the global warming. The aim of this research was evaluated the effect of formulation and size woodflour (Pinus sp) in properties of polypropylene composite. It was investigated the effect of the wood particle size and polymer: particle ratio in the properties of polypropylene composite. In the first phase, the composite was processed in a twin-screw extruder, containing 20- 40% of wood particles and three particle sizes: 1.2, 0.42 and 0.15 mm. Specimens were molded according to ASTM Standards and submitted to the mechanical tests (tensile, flexural and impact). The results were compared by statistics analysis, with Statgraphics 4.1 software. In general, best results were obtained with composite with size Pinus sp of 0.15mm in the tensile and impact test. To flexural, best results were obtained with composite with size of 1.2mm. In second phase, the composite with particle 0.15mm was processed again with 20- 40wt% and coupling agent, maleic anhydride modified polypropylene (MAPP) and organosilane, added in ratio of 2% of total weight of PP by assessing the performance between them when submitted a tensile, flexural and impact test (notch and unnotcht). The results were compared by statistics analysis, with a software, to validate best combination of materials. The effect of the surface treatments applied to the Pinus sp particle on the dimensional stability of composites when immersed in water. In parallel, also sought to evaluate the change in particle surface, by scanning electron microscopy (SEM), where he observed the formation of insufficient crosslink on the surface of the particles of Pinus sp when usingcoupling agent