Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/S0104-14282004000500012
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Efeitos do Tipo de Poliestireno de Alto Impacto nas Propriedades de Compósitos Termoplásticos com Farinha de Resíduo de Madeira

The Effects of the High Impact Polystyrene Morphology on the Properties of Wood-Plastic Composites

Vianna, Wladimir L.; Correa, Carlos A.; Razzino, Carlos A.

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Resumo

A tecnologia dos chamados Compósitos Termoplásticos com Madeira envolve conceitos de compatibilidade e processabilidade e apresenta grandes desafios tecnológicos para a formulação e estabilização da mistura. Devido à baixa estabilidade térmica da celulose, a grande maioria das resinas termoplásticas utilizadas na preparação desses compósitos está restrita às resinas poliolefinicas, estirênicas e ao poli(cloreto de vinila). O Poliestireno de Alto Impacto (HIPS) é um termoplástico bifásico de grande versatilidade de propriedades decorrentes das variações de composição e morfologia das partículas de borracha dispersas na matriz estirênica. Além da sua temperatura relativamente baixa de processamento, estas características tornam o HIPS um termoplástico de grande interesse para aplicações em compósitos com farinha de resíduo de madeira, uma vez que a otimização do balanço de propriedades de rigidez e impacto pode ser alcançada através do controle da morfologia e da formulação do compósito. No presente estudo, “tipos” comerciais de HIPS com diferenças no índice de fluidez e na distribuição do tamanho de partículas foram utilizados na preparação de compósitos termoplásticos com farinha de resíduo de madeira. As propriedades mecânicas dos compósitos obtidos foram discutidas em termos das características morfológicas dos HIPS utilizados e da quantidade de farinha de resíduo de madeira no compósito. Pela simples aplicação da regra das misturas, mostrou-se que devido à baixa densidade do resíduo de madeira, o reforço celulósico poderia ser utilizado eficientemente na substituição de cargas minerais ou fibra de vidro em compósitos termoplásticos com um melhor desempenho em termos de resistência e rigidez específica. A microscopia eletrônica de varredura foi utilizada na análise de superfícies de fratura para ilustrar a dispersão da farinha de madeira na matriz estirênica, a molhabilidade do reforço pela resina e as interações reforço-matriz.

Palavras-chave

Compósitos termoplásticos, reforços celulósicos, poliestireno de alto impacto, farinha de madeira, propriedades mecânicas

Abstract

The technology of wood-plastics composites includes concepts of compatibility and processability, with important challenges to optimize grade formulations, processing and stabilization of the composite system. Owing to the low thermal stability in wood flour processing, commodities such as polyolefins, styrene and polyvinylchloride represent the large majority of the thermoplastics employed in cellulosic composites. High impact polystyrene (HIPS) is a versatile thermoplastic as a result of variations in composition and morphology of the rubber dispersed phase in the styrenic matrix. In addition to its relatively low processing temperature, such characteristics make HIPS a suitable polymer for wood-plastic composite applications as an optimum stiffness-toughness balance can be achieved by fine control of HIPS morphological parameters and the composite formulation. In the present study, commercial grades of HIPS with different flow index and particle size distribution were used in the preparation of wood-plastic composites. The mechanical properties and the heat distortion temperatures of the composites are discussed in terms of the HIPS characteristics and the filler content in the composite. By simply applying the rule of mixtures, it was shown that owing to their relatively low specific gravity, the wood waste flour might be cost-effective in replacing mineral fillers or glass fibers in plastic composites with a better performance in terms of specific strength and rigidity. Electron microscopy analysis of fractured surfaces was used to illustrate wood flour dispersion, wettability and matrix-filler interactions.

Keywords

Composites, cellulosic fillers, HIPS, wood-waste flour, wood-filler interface

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