Estudo da benzoína como aditivo pró-oxidante em poliolefinas : avaliação da degradação abiótica e biótica e implicações sobre a reciclabilidade dos polímeros oxibiodegradáveis

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Brandão, João Augusto Osório
• Orientador(a): Santana, Ruth Marlene Campomanes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Polímeros : Degradação; Poliolefinas; Polietileno; Polipropileno
• Palavras-chave em Inglês: Oxo-biodegradation; Polyolefins; Benzoin; Thermo-oxidation; Photo oxidation; Biodegrad
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/300358

As poliolefinas ainda são tendência de consumo devido ao seu baixo custo, facilidade de processamento e excelentes propriedades mecânicas. Entretanto, o emprego desses polímeros contribui para um grande problema de impacto mundial: o acúmulo de resíduos poliméricos no meio ambiente, pois são de difícil degradação. A utilização de polímeros biodegradáveis e a reciclagem, possíveis soluções, ainda são dificultadas, principalmente, por motivos econômicos. Outra alternativa viável é a utilização de polímeros oxibiodegradáveis, que consistem em poliolefinas processadas com aditivos pró-oxidantes. Atualmente, esses aditivos são, predominantemente, baseados em sais orgânicos de metais de transição, que aceleram a degradação abiótica para que, posteriormente, os fragmentos poliméricos oxigenados possam ser biodegradados. Porém, o uso desses aditivos pode levar a um problema secundário: a contaminação por metais que podem não ser característicos do ambiente em questão. Neste trabalho, foi avaliada a obtenção de polímeros oxibiodegradáveis através da incorporação de benzoína, uma substância orgânica isenta de metais de transição e totalmente biodegradável. A benzoína mostrou-se eficaz na aceleração da termooxidação e fotooxidação de PE (polietileno) e PP (polipropileno), mesmo que se observe uma termooxidação inicial do polímero durante o processamento. Foi observada uma redução progressiva do tempo de oxidação térmica induzida (OIT) dos filmes de PP processados com teores crescentes desse composto orgânico. No caso da fotooxidação, também foi observada uma aceleração do processo quando o PP aditivado foi submetido ao envelhecimento natural e acelerado em câmara de UV, em comparação com o PP sem aditivo, resultando em um aumento dos grupos funcionais do tipo ácidos carboxílicos, lactonas, ésteres e cetonas, além de uma redução da temperatura de fusão, confirmando a cisão das cadeias carbônicas, seguida de auto-oxidação, como observado para o PE. Após a oxidação pelo intemperismo natural, os filmes de PP aditivados apresentaram um aumento na biodegradabilidade, proporcional ao aumento do teor de masterbatch de benzoína utilizado no processamento. Essa avaliação foi realizada por meio de câmaras respirométricas em solo e os resultados indicam a possibilidade do composto químico ser utilizado, futuramente, como aditivo pró-oxidante. Nesse trabalho, foi proposto um mecanismo de atuação da benzoína como aditivo pró-oxidante. A temperatura de processamento das poliolefinas está sempre acima de seu ponto de fusão podendo, facilmente, atingir temperaturas próximas a 200 ºC. No entanto, quando submetida a temperaturas elevadas, tais como as utilizadas na extrusão ou injeção do PP e PE, a benzoína tem seu processo de degradação térmica iniciado, com formação de radicais que podem reagir com os radicais formados na degradação térmica das poliolefinas, inserindo nas cadeias grupos termolábeis que, já no processamento, são capazes de acelerar a termodegradação e reduzir a massa molar do polímero. Posteriormente, os grupos cromóforos inseridos nas cadeias, tais como carbonilas e anéis aromáticos, irão acelerar a fotooxidação. Além disso, a benzoína que não reage irá atuar como um cromóforo extrínseco, também acelerando a oxidação por incidência de radiação UV. Por fim, avaliou-se as consequências da presença da benzoína sobre a reciclabilidade do PEAD e foi possível observar que, ainda que ela favoreça a termooxidação no processamento, a poliolefina ainda pode ser reprocessada na reciclagem, mediante diluição com polímero virgem, sendo que o fator de diluição poderá ser determinado a partir da utilização do índice de amarelamento.