09 a 1 de novembro de 014 Serra Negra SP - Brasil ANÁLISE COMPARATIVA DA DEGRADAÇÃO TÉRMICA DE COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA DESENVOLVIDOS EM LABORATÓRIO COM O INDUSTRIALIZADO J.L.Sales 1, C.R.S.Morais 1, L.M.R. Lima 1, J.C. B.Cibalde 1, A.J.P.Queiroz 1, J.S.Buriti 1, F. P.Filho 1 1 Universidade Federal de Campina Grande, UFCG, Paraíba, Brasil josyanne7@yahoo.com.br; crislenemorais@yahoo.com.br; mergia@gmail.com; juancibalde@oi.com.br, abiliojpq@hotmail.com, josueburiti@gmail.com; fr_pintoeq@yahoo.com.br Resumo O setor mineral gera grandes quantidades de resíduos resultando em um impacto ambiental muito forte. Seu reaproveitamento em compósitos de matriz cerâmica usados como revestimento são pisos de alta resistência que possuem propriedades com baixa porosidade devido à adição de uma resina estruturante em poliéster. Nesta perspectiva este trabalho objetiva a utilização de resíduos gerados nas indústrias de exploração e beneficiamento de caulim, e com resíduos sólidos provenientes do corte das rochas ornamentais de mármore e granito, avaliando a degradação térmica de compósitos de matriz polimérica em comparação as placas industrializadas Silestone. Os resíduos foram beneficiados através do processo de moagem a seco em moinho de galgas e passados em peneira 0,074mm (ABNT nº 00). Os compósitos foram formulados utilizando proporções iguais de resíduos e uma resina preparada previamente. Foi verificado neste estudo que as curvas TGA/DTA dos compósitos apresentaram comportamento térmico semelhante, onde as variações de composição (resina/resíduo) não influenciaram, tendo demonstrado propriedades satisfatórias quando comparadas com o produto industrializado. Palavras-chave: Compósitos, Resíduos, TGA/DTA, Degradação Térmica Abstract The mining sector generates large quantities of waste resulting in a very strong environmental impact. Its reuse in ceramic matrix composites are used as coating for floors having high strength properties due to low porosity adding a structuring polyester resin. In this perspective, this work aims to use waste generated in the industries of exploitation and beneficiation of kaolin, and solid waste from the cutting of stone marble and granite, evaluating the thermal degradation of polymeric matrix composites in comparison plates industrialized Silestone. The residues were benefited through the process of dry grinding in a mill and passed in gauges of 0.074 mm sieve (ABNT No. 00). The composites were made using equal amounts of waste and a resin prepared in advance. This study verified that the TGA curves / DTA composites showed similar behavior, where the variations in composition (resin / residue) had no effect, having demonstrated satisfactory properties when compared to the manufactured product. Keywords: Composites, Waste, TGA / DTA Thermal Degradation 1. INTRODUÇÃO As marmorarias produzem enormes quantidades de resíduos em forma de retalhos de rocha provenientes de sobras e quebras de peças, chegando a alcançar uma perda de 10% a 0%. Estes resíduos são obtidos do processo de recorte das peças, e muitas vezes, são jogados no pátio das empresas. Durante o processamento do caulim são gerados rejeitos líquidos (geralmente lançados nos rios) e sólidos (geralmente aterrados). Tais rejeitos podem conter ferro, alumínio, zinco e cádmio, entre outros
09 a 1 de novembro de 014 Serra Negra SP - Brasil contaminantes, acima do recomendado pela legislação, o que causa alterações significativas na qualidade dos recursos hídricos, deixando a água dos rios esbranquiçada e turva. [1] Segundo Kusvuan et al. [], um material compósito é formado por uma matriz e uma ou mais fases dispersas, possuindo propriedades que não são obtidas pelos materiais constituintes matriz e fase dispersa separadamente. Schiavon [] afirma que as principais vantagens dos compósitos de matriz cerâmica são sua alta resistência à oxidação, à deterioração sob elevadas temperaturas e sua baixa densidade, que só é superada pelos polímeros. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a degradação térmica de compósitos de matriz cerâmica produzidos com resíduos de caulim, mármore e granito e placas cerâmicas industrializadas, empregando as técnicas de Análise Térmica Diferencial (DTA) e Análise Termogravimetria (TGA).. MATERIAIS E MÉTODOS Materiais Os compósitos foram formulados em 1 (doze) composições variando-se a quantidade de resina e resíduo. De acordo com a quantidade de resina (40ml, 45ml e 50ml) foram formados três grupos, que tiveram as massas dos resíduos variando entre 90, 100, 110 e 10g, com o tempo de processamento de 60min. Foi utilizada a seguinte nomenclatura para os compósitos, por exemplo, A40R9, onde A40, significa que a amostra possui 40ml de resina e R9, que a massa do resíduo foi 90g. Foi utilizada Placa cerâmica de revestimento Silestone para análise comparativa entre os compósitos formulados. Métodos Preparação das amostras - Após a conformação, os compósitos e a placa industrializada Silestone foram submetidos ao processo de beneficiamento por trituração em almofariz e seguidos para a etapa de caracterização térmica. Análise Termogravimétrica e Análise Térmica Diferencial (TGA/DTA) - Estas técnicas foram utilizadas com a finalidade de avaliar o comportamento térmico dos compósitos desenvolvidos nesta pesquisa e do material industrializado. As curvas TGA/DTA foram obtidas no equipamento TA-STRUMENTS Modelo SDT Q600, do Laboratório de Análise Térmica da UAEMa/UFCG, com massa de 5,0 ± mg, em cadinhos de alumina, com razão de aquecimento de 10 o C.min -1, numa faixa de temperatura da ambiente a 1000ºC, e utilizou-se atmosfera de N, com fluxo de 50mL.min -1.
. RESULTADOS E DISCUSSÃO IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria 09 a 1 de novembro de 014 Serra Negra SP - Brasil A Figura 1 apresenta as curvas TGA(a) e DTGA(b) dos compósitos A40R10, A45R11, A50R1 e do Silestone, nas quais se observa a semelhança no perfil de decomposição térmica dos compósitos estudados. A Tabela 1 apresenta os dados da decomposição térmica de todos os compósitos obtidos a razão de aquecimento de 10ºC.min -1, sob atmosfera de N. Figura 1 - Curvas TGA(a) e DTGA(b) dos compósitos e Placa de silestone obtidos a razão de aquecimento de 10ºC.min -1, sob atmosfera de N. (a) (b) Tabela 1 - Dados da decomposição térmica das amostras a razão de aquecimento de 10ºC.min -1, sob atmosfera de N AMOSTRA ETAPAS DE FAIXA DE TEMPERATURA PERDA DE MASSA DECOMPOSIÇÃO TEMP. (ºC) DE PICO (ºC) (%) mg A40R9 1 5-47 50-460 470-790 101,5 19, 69,, 16,0,4 1,0 A40R10 1 A40R11 1 A40R1 1 A45R9 1 A45R10 1 A45R11 1 A45R1 1 A50R9 1 A50R10 1 A50R11 1 4-10 10-510 517-790 18-15 17-500 510-795 0-5 0-500 510-795 1-195 10-500 510-796 5-40 45-490 495-80 45-5 60-500 510-800 10-10 1-510 50-800 40-50 50-500 510-780 0-0 40-490 560-750 0-0 5-460 119,5 98, 5,4 115,,4 64,5 109, 49, 619,7 108, 60, 645,6 10,4 4, 649, 148, 59, 114,4 08, 648,5 155, 48,6 649,4 98,9 45,4 648,7 10, 4,5,7 4,5, 19,9 5,0, 16,4 4,6,,0 8,0,8 6,4, 17, 6,0,7 19,6 5,0,5 17, 5,0 4,5 4,0 1,5, 19,0 0,9 0, 0,
A50R1 1 Silestone 1 IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria 09 a 1 de novembro de 014 Serra Negra SP - Brasil 46-80 647,5,0 0-00 10-500 515-790 5-0 0-708 99,9 47,4 649,5 181 5,6 0,9,7,4 6,8 1,4 Observa-se que os compósitos apresentaram a primeira etapa de perda de massa de aproximadamente,5%, entre a temperatura ambiente e 50ºC, referente a possível volatilização de solventes. Já a segunda etapa de perda ocorre entre 10 C e 500 C, e refere-se à degradação da resina (entre 16 a %). A terceira etapa de decomposição foi a maior em todos os compósitos (entre à %) e ocorreu na faixa de 500ºC e 80ºC, acima desta temperatura se dá a decomposição dos carbonatos de magnésio, seguido da decomposição do carbonato de cálcio e sódio. A perda de massa total para as composições estudadas variou entre aproximadamente 4 e 5%. Para o Silestone observa-se duas etapas de decomposição, sendo a primeira no intervalo de temperatura de 5 C a 0 º C, com perda de massa de,4%, referente a uma possível volatilização dos solventes. Entre 0ºC e 708ºC ocorre a maior perda de massa em torno de 6,8% referente à decomposição da resina presente. A Figura apresenta as curvas DTA dos compósitos A40R10, A45R11, A50R1 e da placa de silestone obtidas à razão de aquecimento de 10ºC.min -1, sob atmosfera de N. Figura. Curvas DTA dos compósitos e da Placa de Silestone obtidos a razão de aquecimento de 10ºC.min -1, sob atmosfera de N. Observa-se que todas as amostras apresentaram comportamentos semelhantes com bandas exotérmicas e endotérmicas, com máximo de temperatura em aproximadamente 00ºC e 700ºC, respectivamente, referente a degradação do material orgânico(resina) e inorgânico(carbonatos). A curva DTA do Silestone apresenta um evento exotérmico em torno de 51ºC referente a volatilização da resina, seguido de uma banda endotérmica entre 77ºC e 494ºC onde o material alcançou a sua degradação. 4. CONCLUSÃO As curvas TGA/DTGA dos compósitos estudados apresentaram perfil térmico semelhante, com perda de massa em (três) etapas e baixa estabilidade térmica. A perda de massa total para as composições
09 a 1 de novembro de 014 Serra Negra SP - Brasil estudadas variou entre aproximadamente 4 e 5%. Já as variações de composição (resina/resíduo) não influenciaram consideravelmente o comportamento térmico dos compósitos estudados, isto pôde ser comprovado nas curvas DTA. O Silestone apresentou uma menor decomposição que os compósitos estudados. REFERÊNCIAS [1] SILVA, A.; VIDAL, M.; PEREIRA, M. Impactos ambientais causados pela mineração e beneficiamento de caulim. Rem: Rev. Esc. Minas [online]. 001, vol.54, n., pp. 1-16. Disponível em < http://www.scielo.br/scielo.phpscript=sci_arttext&pid=s070446700100000010> Acesso em 0 de novembro de 010. [] KUSVUAN, E., IRMAK, S., YAVUZ, H.I., SAMILl, A., ERBATUR, O. Comparison of the treatment methods efficiency for decolorization and mineralization of Reactive Black 5 azo dye, J. Hazard. Mater. B 119 (005) 109. [] SCHIAVON, M. A. Polissiloxanos e polissilozanos como precursores de materiais cerâmicos e suas aplicações na obtenção de compósitos de matriz cerâmica. Tese de Doutorado em Química. Campinas, 00.