Microcompósitos de poliuretano contendo resíduo wet blue da indústria coureira, por polimerização in situ
Polyurethane microcomposites containing wet blue residue from the leather industry by in situ polymerization
Dandara Dessimon, Leonardo Chiká, Leonardo Moreira dos Santos, Sandra Einloft, Fernando Morisso, Claudia Trindade Oliveira, Leonardo Felix Scheffels, Sandra Raquel Kunst, Patrice Monteiro de Aquim, Carlos Leonardo Pandolfo Carone
Resumo
O presente trabalho refere-se ao estudo da incorporação de um resíduo sólido gerado pela indústria coureira, chamado de serragem de couro wet blue, oriundo da operação de rebaixe que uniformiza a espessura do mesmo, a uma matriz de poliuretano, formando microcompósitos. Este resíduo é classificado como resíduo Classe I pela norma ABNT NBR 10.004, de 2004. Portanto, o objetivo desta pesquisa é o reaproveitamento deste resíduo, incorporando-o, como reforço, em matriz de poliuretano. O método consiste na moagem e no peneiramento da serragem de couro, que passa pelo processo de secagem em estufa, para ser adicionado durante o processo de polimerização in situ. Esta carga foi incorporada nas proporções de 0,5, 2,0 e 5,0% em massa do polímero puro. Com isso, foi verificada a modificação nas propriedades térmicas do compósito formado, por meio das análises de FT-IR, TGA, DSC, DRX e MEV. Como resultados, verificou-se o aumento da cristalinidade e, consequentemente, o aumento da resistência térmica conforme aumentou-se a concentração da carga de cada microcompósito. Portanto, esta alternativa mostrou-se uma possibilidade para a reciclagem do resíduo de couro wet blue.
Palavras-chave
Abstract
The present work refers to the study of the incorporation of a solid residue generated by the leather industry, called wet blue leather sawdust originating from the countersink operation which standardizes the thickness thereof, in a polyurethane matrix to form microcomposites. This waste is classified as Class I residue by the standard NBR 10.004, of 2004. Therefore, the objective of this research is the reuse of this waste, incorporating it as reinforcement, in polyurethane matrix. The method consists of grinding and sieving the leatherdust, which must pass through the oven drying process, to be added during the in situ polymerization process. This charge was incorporated in proportions of 0.5, 2.0 and 5.0% by mass of the pure polymer. Thus, the modification will be verified in the thermal properties of the composite formed, by means of the FT-IR, TGA, DSC, XRD and MEV analyzes. As a result, there was increased crystallinity and, consequently, increased thermal resistance as the concentration of the charge of each microcomposite increases. Therefore, this alternative proved to be a possibility for the destination of wet blue leather residue.
Keywords
References
1 Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 10.004: Resíduos Sólidos – Classificação. Rio de Janeiro, RJ: ABNT; 2004.
2 Centro das Indústrias de Curtumes do Brasil. O couro e o curtume brasileiro. Brasília, DF: CICB; 2016 [acesso em jul. 2018]. Disponível em: http://www.cicb.org.br
3 Fundação Estadual de Proteção Ambiental – FEPAM. Plano Estadual de Resíduos Sólidos do Rio Grande do Sul. Porto Alegre: FEPAM; 2014.
4 Hu J, Xiao Z, Zhou R, Deng W, Wang M, Ma S. Ecological utilization of leather tannery waste with circular economy model. Journal of Cleaner Production. 2011;19:221-228.
5 Gil RR, Girón RP, Lozano MS, Ruiz B, Fuente E. Pyrolysis of Biocollagenic wastes of vegetable tanning, optimization and kinetic study. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2012;97:129-136.
6 El-Sabbagh SH, Mohamed OA. Recycling of chrome-tanned leather waste in Acrylonitrile Butadiene rubber. Journal of Applied Polymer Science. 2011;121:979-988.
7 Bañón E, Marcilla A, García AN, Martínez P, León M. Kinetic model of the thermal pyrolysis of chrome tanned leather treated with Naoh under different conditions using thermogravimetric analysis. Waste Management. 2016;48:285-299.
8 Gutterres, M. Alternativas para destinação do resíduo do rebaixamento de couro Wet Blue. Revista do Couro. 1996;113(22):49-54.
9 Guo X, Hou WH, Ding W, Fan Y, Yan Q, Chen Y. Synthesis of novel inorganic–organic hybrid nanocomposites: Intercalation behaviour of titanium(Iv) (Triethanolaminato)-Isopropoxide in a series of layered protonic metal oxides. Inorganic Chemistry Communications. 2004;7:946-948.
10 Essabir H, Boujmal R, Bensalah MO, Rodrigue D, Bouhfid R, Qaiss A. Mechanical and thermal properties of hybrid composites: Oil-palm fiber/clay reinforced high density Polyethylene. Mechanics of Materials. 2016;98:36-43.
11 Riehl A. Caracterização de resíduos de couro provenientes de um aterro industrial [dissertação]. São Leopoldo: Universidade do Vale dos Sinos; 2015.
12 Qu R, Gao J, Tang B, Ma Q, Qu B, Sun C. Preparation and Property of Polyurethane/Nanosilver Complex Fibers. Applied Surface Science. 2014;294:81-88.
13. Silva MA, Tavares MIB, Nascimento SAM, Rodrigues E, Caracterização De nanocompósitos de poliuretano/montmorilonita organofílica por RMN de baixo campo. Polímeros Ciência e Tecnologia. 2012;22(5):481-485.
14 Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 11054: Couro - Determinação de óxido crômico total. Rio de Janeiro: ABNT; 1999.
15 Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 13525: Determinação de Óxido Crômico Totalizado de Resíduos Sólidos. Rio de Janeiro: ABNT; 2016.
16 Longhi EM. Obtenção de nutrientes para plantas oriundos de resíduo do couro [dissertação]. Novo Hamburgo, RS: Universidade Feevale; 2018.
17 Amaral LA. Alternativas Para o tratamento de resíduos de couro curtido ao cromo – Hidrólise enzimática e ação bacteriana [dissertação]. Porto Alegre, RS: Universidade Federal do Rio Grande do Sul; 2008.
18 Oliveira R. Contaminação do solo por alguns resíduos de curtume [tese]. Viçosa, MG: Universidade Federal De Viçosa; 2008.
19 Ruiz MR. Caracterização do compósito obtido a partir de borracha natural com negro de fumo e resíduos de couro aplicado como pisos e revestimentos [tese]. Presidente Prudente, SP: Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho; 2014.
20 De Castro IA. Resíduo de couro Wet-Blue após a extração do cromo: uso como fertilizante nitrogenado em plantação de eucalipto [dissertação]. Lavras, MG: Universidade Federal de Lavras; 2011.
21 Dos Santos RJ. Obtenção de compósitos de borracha natural com resíduo industrial de couro reticulados com diferentes peróxidos [tese]. Presidente Prudente, SP: UNESP; 2014.
22 Hoque MS, Benjakul S, Prodpran T. Effects of partial hydrolysis and plasticizer content on the properties of film from Cuttlefish (Sepia Pharaonis) skin gelatina. Food Hydrocolloids. 2011;25(1):82-90.
23 Garcia NG. Descontaminação do resíduo industrial de couro, uma proposta para o desenvolvimento sustentável nos curtumes [dissertação]. Presidente Prudente, SP: Universidade Estadual Paulista Júlio De Mesquita Filho; 2015.
24 Silva V, Santos L, Subda S, Ligabue R, Seferin M, Carone CLP, et al. Synthesis and characterization of Polyurethane/Titanium dioxide nanocomposites obtained by in situ polymerization. Polymer Bulletin. 2013;70:1819-1833.
25 De Lima V. Estudo De catalisadores organometálicos na síntese de poliuretanos [dissertação]. Porto Alegre, RS: PGETEMA-PUCRS; 2007.
26 Soares R, Monteiro W, Andréa C, Lima V, Carone CLP, Dullius J, Seferin M, Einloft S, Ligabue R. Compósitos Poliméricos obtidos pela incorporação de sílica proveniente de cinzas da casca de arroz. In: Anais do 13º Simpósio Latinoamericano de Polímeros. 2012 Setembro 23-26; Bogotá, Colombia. Bogotá: SLAP; 2012.
27 Chen M, Parsons AJ, Felfel RM, Rudd CD, Irvine DJ, Ahmed I. In-situ Polymerisation of fully bioresorbable polycaprolactone/phosphate glass fibre composites in vitro degradation and mechanical properties. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2016;59:78-89.
28 Dencheva N, Stribeck A, Denchev Z. Nanostructure development in multicomponent Polymersystems characterized by synchrotron x-ray scattering. European Polymer Journal. 2016;81:447-469.
29 Krishnaiah P, Ratnam CT, Manickam S. Enhancements in crystallinity, thermal stability, tensile modulus and strength of sisal fibres and their pp composites induced by the synergistic effects of alkali and high intensity ultrasound (HIU) treatments. Ultrasonics Sonochemistry. 2017;34:729-742.
30 Khederlou K, Bagheri R, Shojaei A. A mathematical method for XRD pattern interpretation in clay containing nano composites. Applied Surface Science. 2014;318:90-94.
31 Chattopadhyay DK, Webster DC. Thermal stability and flame retardancy of Polyurethanes. Progress in Polymer Science. 2009;34:1068-1133.
32 Peng-Gang R, Si-Yu H, Fang R, Zeng-Ping Z, Zhen-Feng S, Ling X. The influence of compression molding techniques on thermal conductivity of Uhmwpe/Bn And Uhmwpe/(Bn + Mwcnt) hybrid composites with segregated structure. Composites. Part A, Applied Science and Manufacturing. 2016;90:13-21.
33 Saha MC, Kabir ME, Jeelani S. Enhancement in thermal and mechanical properties of Polyurethane foam infused with nanoparticles. Materials Science and Engineering A. 2008;479:213-222.
34 Dias G, Prado M, Carone CLP, Ligabue R, Dumas A, Le Roux C, et al. Comparing different synthetic talc as fillers for polyurethane nanocomposites. Macromolecular Symposia. 2016;367:136-142.
35 Pluta M, Murariu M, Alexandre M, Galeski A, Dubois P. Polylactide Compositions. the influence of ageing on the structure, thermal and viscoelastic properties of PLA/calcium sulfate composites. Polymer Degradation & Stability. 2008;93(5):925-931.
36 Borsoi C, Scienza LC, Zattera AJ, Angrizani, C. Obtenção e caracterização de compósitos utilizando poliestireno como matriz e resíduos de fibras de algodão da indústria têxtil como reforço. Polímeros: Ciência e Tecnologia. 2011;21(4):271279.
Submitted date:
03/29/2019
Accepted date:
04/05/2020