Poliamidas

Apesar das propriedades atraentes dos reforços celulósicos, eles são utilizados de forma limitada na prática industrial, devido às dificuldades associadas à compatibilidade e às interações superficiais. Como mencionado anteriormente, esses reforços possuem natureza polar e hidrofílica enquanto que a maior parte dos polímeros termoplásticos mais comumente utilizados possui características não- polares, prejudicando a obtenção de níveis aceitáveis de dispersão (SAMIR; ALLOIN; DUFRESNE, 2005; RODIANOVA; LENES, 2011). Por isso a importância na escolha de materiais, dos métodos de fabricação, dos parâmetros de processamento e do tratamento da superfície das fibras ou do uso de aditivos. Essas escolhas podem afetar também a adesão na interface fibra/matriz.

A intensidade da interação na interface é fundamental para as propriedades mecânicas de um compósito. Uma boa aderência entre a matriz e o reforço pode evitar, por exemplo, a desvantagem dos reforços celulósicos em absorver umidade, que gera um inchaço das fibras e alterações nas dimensões e propriedades finais do compósito. Isso pode ser evitado se o material de enchimento hidrofílico estiver completamente encapsulado numa matriz de polímero hidrofóbico ou se ambos possuírem a mesma natureza polar, garantindo uma forte interação. No entanto, se o nível de adesão entre o material de enchimento e a matriz não é suficiente, uma via de difusão pode pré-existir ou pode ser criada sob solicitação mecânica (SAMIR; ALLOIN; DUFRESNE, 2005).

Nesse contexto, as poliamidas se tornam boas candidatas como uma matriz compatível para as NFC. As poliamidas alifáticas são muito conhecidas na indústria de plásticos de engenharia e podem ser produzidas comercialmente por condensação de diaminas com os ácidos dibásicos, pela auto-condensação de um aminoácido ou pela polimerização com abertura de anel de uma caprolactana (CHANDA; ROY, 2009).

Nylon é o nome comercial dado às poliamidas não substituídas, obtidas a partir de monômeros não ramificados alifáticos. O Nylon é fabricado a partir de uma diamina e de um ácido dibásico, e é designado por dois números, em que o primeiro

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representa o número de átomos de carbono na cadeia da diamina e o segundo o número de carbonos no ácido (CHANDA; ROY, 2009). Um exemplo é o Nylon-6,6, ou poliamida 6,6, considerado no presente trabalho, obtido a partir de hexametilenodiamina e do ácido adípico (Figura 7).

Figura 7. Esquema da reação de obtenção do Nylon-6,6.

As poliamidas alifáticas são polímeros lineares que contêm grupos polares de amidas (-CONH-) espaçados a intervalos regulares por segmentos de cadeia alifática. A principal diferença estrutural entre os diferentes tipos de poliamida é o comprimento desses segmentos alifáticos que separam os grupos amida adjacentes. Os grupos polares são responsáveis pela elevada atração intercadeias nas zonas cristalinas e os segmentos alifáticos por conferir grau de flexibilidade da cadeia nas zonas amorfas. Esta combinação de propriedades produz polímeros altamente tenazes acima das suas temperaturas de transição vítrea, com elevada resistência ao impacto e com boa resistência à abrasão. As propriedades mecânicas das poliamidas são afetadas significativamente pela quantidade de cristalização na peça de teste, pela temperatura e pela umidade, sendo importante um controle desses fatores durante todo o processamento (CHANDA; ROY, 2009; BESCO et al, 2011).

A aplicação mais importante das poliamidas é como fibras, representando quase 90% da produção mundial de todas as poliamidas. Empresas da área têxtil usam termoplásticos de engenharia, como a poliamida 6 e a poliamida 6,6, também como fibras. Praticamente todo o restante é utilizado em aplicações plásticas. Devido ao

n + Ácido Adípico n Hexametilenodiamina n Nylon-6,6 + (2n -1 )H2O “Sal de Nylon”

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seu custo elevado, as poliamidas não se tornaram materiais de uso geral, como os materiais de polietileno e poliestireno, entretanto aplicações cada vez maiores, como em materiais plásticos para fins especiais, onde a combinação de dureza, rigidez, resistência à abrasão e resistência ao calor razoável é importante. Portanto, sua ampla área de utilização vai desde a indústria têxtil, passando pelo mercado de construção, até o setor automobilístico (CHANDA; ROY, 2009; KIZILTAS et al., 2011).

O mercado latino-americano de poliamidas, região que consome por volta de 200 mil toneladas anuais do material, gera um movimento financeiro na casa de US$ 1 bilhão (MORAES, 2012). Melhores propriedades em termos de força, temperatura de deflexão térmica, estabilidade dimensional, barreira de gás, retardante de chama e condutividade elétrica podem ser alcançadas com nanocompósitos de poliamida (BOUSSIA; VOUYIOUKA; PAPASPYRIDES, 2012).

Apesar do grande interesse tecnológico nas poliamidas, apenas alguns estudos de compósitos poliméricos de poliamida 6,6/celulose foram publicados e em menor quantidade estudos de poliamida 6,6/nanofibras de celulose, considerados no presente trabalho (KIZILTAS et al., 2011).

1.4.1. Poliamida Reciclada

Desde a primeira produção em escala industrial de polímeros sintéticos a taxa de produção, consumo e geração de desperdício de resíduos sólidos de plástico aumentaram consideravelmente. Dentre os principais métodos utilizados para disposição final desses resíduos demonstrou-se que a deposição em aterro e a incineração são cada vez mais insatisfatórias e inseguras. A incineração é ambientalmente não viável e a deposição em aterro relativamente cara, além da diminuição de espaço para o mesmo, forçando assim a busca por alternativas. Agências governamentais, ambientalistas e técnicos estão em total acordo que a reciclagem é a opção mais viável para operar de forma fácil e conveniente a eliminação dos resíduos plásticos (DORIGATO; FAMBRI, 2011; SUKRI et al., 2012).

Normalmente, o preço do plástico reciclado é 40% menor do que o da resina virgem, fazendo com que a substituição da resina virgem pela reciclada traga benefícios de redução de custo e aumento da competitividade, além de auxiliar na preservação ambiental. É prática comum, por exemplo, na indústria de fabricação de

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conectores automotivos, a utilização de uma porcentagem de até 20% de material reciclado misturado ao virgem. Este limite de reciclado é permitido pelos compradores sob a alegação que não há interferência da reciclagem nas propriedades mecânicas exigidas em normas técnicas específicas adotadas pelas empresas (FERNANDES; SANTO, 2009).

As propriedades físicas de misturas da poliamida 6,6 pura e reciclada foram analisadas por Fernandes e Santo (2009). Os resultados obtidos revelaram que a poliamida utilizada com as proporções de reciclagem mantém suas propriedades acima dos valores recomendados pela normalização técnica e especificação da matéria-prima.

Uma Análise do Ciclo de Vida (ACV) conduzida pela empresa Rhodia Poliamida e Especialidades Ltda, Valeo e PSA Peugeot Citroën confirmou os benefícios ambientais obtidos com o uso de poliamida reciclada em aplicações automotivas. As três empresas realizaram uma análise multicritérios de todo o ciclo de vida do conjunto de hélice e defletor do radiador, um componente importante da refrigeração do motor do novo Peugeot 208, lançado mundialmente em 2012 pela PSA. A Valeo fabrica esta autopeça a partir da poliamida Technyl® reciclada da Rhodia (RHODIA SOLVAY GROUP, 2012).

O estudo, que foi revisado por uma consultoria independente (BIO Intelligence Service), comparou o impacto ambiental no uso da poliamida Technyl® reciclada em relação à poliamida Technyl® produzida com resina virgem. Os resultados mostraram que se utilizando a poliamida Technyl® _{reciclada o impacto ambiental do}

componente é significativamente reduzido ao longo de todo o seu ciclo de vida. Essa iniciativa de colaboração entre as três empresas tem o potencial de confirmar cientificamente o aumento do uso de plásticos reciclados para responder aos desafios ambientais enfrentados pela indústria automotiva mundial (RHODIA SOLVAY GROUP, 2012).

No presente trabalho, foi utilizada a poliamida 6,6 reciclada produzida pela Rhodia Poliamida e Especialidades Ltda, bem como a resina virgem de poliamida 6,6, como comparativo. A reciclagem pela qual a poliamida passa é uma reciclagem química a partir de refugo da produção de fios de têxteis da poliamida 6,6 da própria empresa. Normalmente esse refugo seria incinerado ou vendido para uma reciclagem mecânica, onde é apenas fundindo novamente. Porém, como na reciclagem química ocorre a despolimerização e posterior polimerização da

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poliamida, ela preserva mais as propriedades da mesma, permitindo o uso em aplicações que não seriam possíveis com a reciclagem apenas mecânica. Além da questão sustentável em se reutilizar o material, consumindo menos polímero virgem, e do retorno financeiro em se aproveitar os resíduos.