ESTUDO DO EFEITO DA RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA EM COMPÓSITOS PU/SERRAGEM ATRAVÉS DO ENSAIO DE FLEXÃO

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1 ESTUDO DO EFEITO DA RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA EM COMPÓSITOS PU/SERRAGEM ATRAVÉS DO ENSAIO DE FLEXÃO V. D. Kienen(1),. L. Todt(1), E. C. Azevedo (1) e S. Claro. Neto (2) UTFPR, Rua Sete de Setembro 3165 Curitiba PR helunica@yahoo.com.br (1) UTFPR DAFIS (2) UFPR Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR, Brazil (3) IQSC USP, São Carlos, Brazil RESUMO Compósito de serragem e poliuretano derivado de óleo de mamona é uma solução para a reciclagem de resíduos de marcenaria, sendo que o poliuretano não apresenta compostos orgânicos voláteis. Os compósitos foram preparados por moldagem por compressão à temperatura ambiente, sem tratamento químico. Estes compósitos podem substituir alguns acessórios utilizados em salas de radioterapia. A radiação ultravioleta pode causar diminuição nas propriedades mecânicas de polímeros. Neste trabalho é avaliado o comportamento mecânico sob flexão de compósitos PU/serragem após irradiação com 25 kgy de radiação ultravioleta. Os resultados mostram que as amostras irradiadas perdem propriedades mecânicas. Palavras-chave: radiação ultravioleta, compósito, poliuretano, serragem. INTRODUÇÃO A poluição ambiental tem estimulado a busca para os polímeros que sejam biodegradáveis, tenham baixo custo de produção, não exalem compostos orgânicos voláteis e que sejam feitos a partir de matérias-primas renováveis. A falta de 3069

2 utilidade para a serragem, produzida pelas marcenarias, lançada no meio ambiente, causando poluição, também é outra questão dos dias atuais. Uma solução para esse problema é compósito derivado de poliuretano derivado do óleo de mamona [1], desenvolvido pelo Grupo de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros, do Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo, e da serragem. Estudos, utilizando a técnica da zona do halo [3], demonstram a biodegradabilidade dos poliuretanos derivados do óleo de mamona [4] Fibras naturais reforçadas com polímeros já vêm ganhando espaço no mercado, substituindo fibras sintéticas como amianto, Kevlar, boro, nylon, entre outras. Apesar de essas fibras possuírem um bom comportamento mecânico, elas apresentam um custo elevado, não são biodegradáveis, e a reciclagem de seus produtos é de custo elevado [4]. Os polímeros sujeitos a radiação ultravioleta podem sofrer danos e alterações de suas propriedades mecânicas. Os principais efeitos da energia de radiação na matéria é o rearranjo das posições atômicas [1]. Dependendo da quantidade de energia fornecida as moléculas poliméricas, podem ocorrer reticulações, quebras das ligações, e outras reações [2]. A mistura desses dois materiais tem potencial de aplicação em diversas áreas da construção civil, artesanato e mobiliário. O objetivo deste trabalho é comparar os resultados de resistência mecânica do compósito PU/Serragem com amostras envelhecidas, utilizando o ensaio de flexão de 3 pontas. MATERIAS E METODOS Poliuretano Foi utilizado o poliuretano derivado do óleo de mamona POLIBOND, concedido pela Cequil Central Ind. Des. De Polímeros, Araraquara, SP. O prépolímero é sintetizado a partir de poliol com diisocianato de difenilmetano (MDI), mantendo uma porcentagem de isocianato livre e radicais hidroxilo, por reação posterior. As amostras foram preparadas com a adiação do pré-polímero e do poliol numa proporção de 1:1, segundo as instruções do fabricante. Foi utilizado um poliol de alta densidade, para a formação de uma PU rígida. 3070

3 Serragem A serragem foi obtida em diversas marcenarias da região de Curitiba, peneirada com uma peneira de 200 Mesh, e separadas as lascas de madeira da serragem. Não houve nenhuma preparação adicional. Preparação do Compósito O compósito foi obtido através de mistura manual do poliuretano com a serragem. Foi utilizada uma porcentagem em peso de 60% de poliuretano e 40% de serragem. Radiação UV A irradiação com luz UVA foi feita utilizando uma lâmpada de UVA da marca Sylvania 15 W-350L, com pico de radiação em 350 nm. A irradiação com luz UVC foi feita utilizando uma lâmpada de UVC da marca Philips 15 W-TUV, com pico de radiação a 253nm. Com exposição de 1000h. Ensaio de flexão O ensaio foi realizado segundo a ASTM D790. A tensão máxima à flexão sustentada pelo corpo de prova de teste durante o ensaio de flexão será calculada pela Eq A. (A) onde σf é a tensão no compósito no ponto médio (MPa), P é a carga (N), L é a distância entre os suportes (mm), b é a largura da amostra (mm), e d é a espessura da amostra (mm). RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Fig 1 são mostradas as curvas obtidas nos ensaios de flexão a três pontos para as amostras de compósitos sem irradiar, irradiados com UVA e irradiados com UVA. 3071

4 a b Figura 1 Curvas tensão vesus deformação para o ensaio de flexão do compósito (a) sem irradiar (b) 1000 h de radiação UVA (b) 1000h de radiação UVC C 3072

5 Pode se observar na Fig 1 que todas as amostras tiveram comportamento frágil, com pequena deformação e diminuição da tensão de ruptura quando submetidas a radiação UVC. A dispersão dos resultados é semelhante em todos os tipos de envelhecimento. Na Tab 1 são apresentado os valores obtidos para os ensaios de flexão dos compósitos, são comparados os valores das amostras não irradiadas com as amostras irradiadas com radiação UVA e radiação UVC. Pode se notar que em todos os casos um pequeno desvio padrão, indicando que as amostras estão homogêneas. Tabela 1 Valores de tensão de ruptura, desvio padra, tensão máxima e mínima para as amostras de compósito sem irradiar, irradiada com UVA e UVC Sem irradiar UVA UVC Tensão de Flexão (MPa) 55,99 55,09 38,42 Desvio Padrão (MPa) 7,84 4,84 4,31 Tensão de Flexão Mínima (MPa) 46,53 48,31 32,63 Tensão de Flexão Máxima (MPa) 64,54 61,39 43,58 Percebe-se que as amostras irradiadas tiverem uma menor deformação do que as amostras não irradiadas, e a amostra irradiada com UVA teve pouca influência do envelhecimento em seu valor de tensão. O que pode ser atribuído a pequena penetração no material da radiação UVA e a presença da serragem dispersa na PU. Azevedo [5] observou que a radiação UVA causa endurecimento da PU e diminuição da deformação. A diminuição da tensão de ruptura após a radiação UVC indica que ocorreu quebra de cadeias poliméricas do PU o que acarretou aumento na deformação. CONCLUSOES Pelos resultados obtidos, conclui-se que as amostras irradiadas com UVC são menos resistentes do que as amostras não irradiadas. As amostras com UVA apresentaram valores de tensa de ruptura próximos ao do compósito sem irradiar com deformação menor. Os resultados indicam que os compósitos podem ser utilizados em ambientes onde submetidos a radiação ultravioleta, tendo potencial 3073

6 para ser utilizado em aplicações ma construção civil, marcenaria e artesanato contribuindo para a diminuição da poluição gerada pelas marcenarias. AGRADECIMENTOS Gostaríamos de agradecer Cequil Central Ind. Des. Polímeros de Araraquara e CNPq pelo apoio financeiro. REFERENCIAS 1. Azevedo, E. C.; Claro Neto, S.; Chierice, G. O.; Lepienski, C. M.; Aplicação de Indentação Instrumentada na Caracterização Mecânica de Poliuretana Derivada de Óleo de Mamona. Polimeros, vol.19, n 4, PP , Cangemi, J. M.; Santos, A. M; Claro Neto, S.; Química nova na escola 2010, 3, Cangemi, J. M.; Santos, A. M; Claro Neto, S.;, Química nova na escola 2009, 159, Cangemi, J. M.;PhD. Biodegradação de Poliuretano Derivado do Óleo de Mamona, Universidade de São Paulo, Azevedo, E. C.; Efeito da radiação nas propriedades mecânicas do adesivo de poliuretana derivada do óleo de mamona. 2009, 134p. Tese ( Doutorado em engenharia de materiais) UFPR, PR. STUDY OF THE EFFECT OF RADIATION IN COMPOSITES ULTAVIOLETA PU / SAWDUST BY BENDING TEST ABSTRACT Polyurethane and sawdust composite made from castor oil is a solution for the recycling of waste carpentry, and the polyurethane does not have volatile organic compounds. The composites were made by compression molding in ambient temperature, with no chemical treatment. These composites may substitute some accessories useful in radiotherapy rooms. The ultraviolet radiation may cause a decrease in mechanical properties of polymers. In this work is measured the 3074

7 mechanical behavior after irradiation with 25 kgy of ultraviolet radiation. The result shows that the strain decrease after irradiation Key-words: UV radiation, composite, polyurethane, sawdust 3075