Avaliação da viabilidade técnica de processos de reciclagem de espuma semirrígida de poliestireno por meio da dissolução

Abstract

As espumas semirrígidas de poliestireno (PS) são materiais poliméricos de baixa massa específica e são conhecidas no Brasil pelo nome de uma marca comercial, Isopor®. A reciclagem das espumas semirrígidas de PS pós-consumo é desestimulada pelo grande volume ocupado pelo material, que encarece o transporte, além da presença de sujidades que dificultam o processo. A dissolução em solventes possibilita a filtração da solução polimérica para a retirada de impurezas, além de propiciar grande redução do volume das espumas semirrígidas de PS, viabilizando a logística reversa desse material. Entre os procedimentos adotados para a separação do polímero e do solvente, estão a evaporação do solvente e a precipitação do polímero. Neste trabalho foram realizados experimentos de reciclagem de PS por dissolução em dois solventes: limoneno e acetato de etila. Foram utilizadas amostras de PS extrusado (XPS) e PS cristal e avaliados três diferentes processos para separação do solvente e do polímero: precipitação, evaporação do solvente por contato direto com água aquecida em um evaporador tubular e evaporação do solvente durante o processo de extrusão do polímero. O método de dissolução-precipitação foi avaliado somente de forma qualitativa. As amostras recicladas por meio da evaporação do solvente foram caracterizadas em relação à massa molar média (Mw), à temperatura de transição vítrea (Tg), análise dinâmico-mecânica (DMA) e espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Nas amostras recicladas por meio da dissolução seguida pela vaporização do solvente em evaporador tubular não foram observadas alterações significativas na Mw nem redução da Tg. No método de reciclagem que envolve a evaporação do solvente durante a extrusão foi notada redução na Mw e na Tg. Nas amostras de PS recicladas no evaporador tubular foi observado um aumento na Tg, que indica a remoção de aditivos plastificantes, comumente utilizados no PS cristal. A análise dos espectros FTIR indica degradação do polímero em ambos os processos, mas de forma mais acentuada nas amostras extrusadas. Na análise comparativa entre três processos de separação do polímero/solvente, foi considerado mais vantajoso o método de vaporização do solvente em evaporador tubular, devido a produção de um material reciclado de qualidade superior e a maior simplicidade do equipamento e segurança no processamento.

Abstract : Semi-rigid polystyrene foams are internationally known as Styrofoam® (trademark of Dow Chemical Company), and as Isopor® (trademark of Isopor Knauf Ltd.) in Brazil, and are polymeric materials of low density that have good resistance to mechanical impact and insulation (thermal and acoustic). The recycling of post-consumer polystyrene (PS) foam is considered unattractive, mainly due to high transportation cost and high contamination of collected materials. The dissolution technique allows the filtration of the polymer solution to remove impurities, besides providing a great reduction of the volume of the PS foams, reducing transport costs. Among the procedures adopted for separation of the polymer and solvent are solvent evaporation and polymer precipitation. In this study was evaluated the technical feasibility of polystyrene foams recycling by dissolution in two solvents, limonene and ethyl acetate. Samples of extruded polystyrene (XPS) and crystal polystyrene (PS) were used, and three different processes for solvent/polymer separation were evaluated: precipitation, solvent evaporation by direct contact with hot water (85°C) in a tubular evaporator, and solvent evaporation during the polymer extrusion process. The samples were characterized by molecular weight (Mw), the glass transition temperature (Tg) and spectroscopy Fourier transform infrared (FTIR). In the samples recycled through dissolution followed by solvent vaporization in the tubular evaporator, no significant changes were observed in Mw, neither reduction in Tg. The samples produced by the solvent evaporation during the extrusion showed a reduction in Mw and Tg. The analysis of the infrared absorption spectra indicates degradation of the polymer in both processes, but more markedly in the extruded samples. The PS samples produced in the tubular evaporator showed an increase in Tg, that indicates the removal of plasticizing additives, commonly used in crystal PS. In the comparative analysis between three polymer/solvent separation processes, the method of the solvent vaporization in the tubular evaporator was considered more advantageous due to the production of a recycled material with a superior quality and the simplicity of equipment and safety in processing.