Preparação e caracterização de nanopartículas obtidas a partir de resíduos de poliestireno expandido via nanoprecipitação

Abstract

Neste trabalho foi estudado um método ambientalmente amigável e com agregação de valor na reciclagem de resíduos poliméricos. Utilizou-se um solvente verde/renovável e obteve-se nanopartículas de Poliestireno (PS), a partir de resíduos do Poliestireno Expandido (EPS) por meio da técnica de nanoprecipitação. O resíduo foi dissolvido em acetato de etila e precipitado em álcool etílico. Avaliou-se a concentração do EPS (1, 3, 5, 7 e 9 % m/m), frequência de agitação (1500, 2000 e 2500 RPM) e razão solvente/não-solvente - S/N (1:20, 1:25 e 1:30) na obtenção das nanopartículas. O material precipitado foi caracterizado por meio das técnicas de Espalhamento Dinâmico de Luz (EDL), Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo (MEV-FEG), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (EITF), Difração de Raios-X (DRX), Análise Termogravimétrica (TG) e Calorimetria Diferencial Exploratória (CDE). Verificou-se que as menores nanopartículas com diâmetro médio de 401 nm, bem como a menor polidispersividade (0,11) foram obtidas em concentrações de 1% EPS, 2500 RPM e razão S/N 1:30. A morfologia observada das nanopartículas foi esférica e alguns aglomerados foram identificados. Não houve alterações na estrutura química e na amorficidade da amostra. A temperatura de transição vítrea (TG) foi similar ao padrão utilizado. Quanto mais puro, isento de solvente e impurezas for o material reciclado, maior é a faixa viável de utilização industrial deste. Assim, as características obtidas nesse trabalho para as nanopartículas de PS são muito importantes para a valorização do material no mercado de polímeros reciclados.

Abstract: In this work an environmentally friendly and value-added method was studied in the recycling of polymer waste. A green and renewable solvent was used to obtain nanoparticles from waste expanded polystyrene (EPS) by means of nanoprecipitation technique. The waste was dissolved in ethyl acetate and precipitated in ethyl alcohol. The EPS concentration (1, 3, 5, 7 and 9% w/w), stirring speed (1500, 2000 and 2500 RPM) and solvent/non-solvent S /N ratio (1:20, 1:25 and 1:30) to prepare the nanoparticles was evaluated. The recycled material was characterized by Dynamic Light Scatering (DLS), Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FEGSEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffractometry (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). It was verified that the smaller nanoparticles with a mean diameter of 401 nm as well as the lower polydispersity (0.11) were obtained in concentrations of 3% EPS, 2500 RPM and S / N ratio 1:30.The observed morphology was spherical and any change was observed in the chemical structure of the sample, the glass transition temperature (Tg) was similar and there was no change in the amorphous structure of the sample. How much morepure, solvent-free and impurities are the recycled material, the greater the viable range of industrial use of this, so these characteristics are very important for the valorization of the material obtained in the market of recycled polymers.