Influence of grape seed oil into recycled polypropylene (PP) thermo-oxidative degradation

Costa, Helson Moreira da; Ramos, Valéria Dutra; Cyrino, Jacques Satler Andrade Estanislau

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Sumário

Artigos • Matéria (Rio J.) 26 (01) • 2021 • https://doi.org/10.1590/S1517-707620210001.1218 copy

Influence of grape seed oil into recycled polypropylene (PP) thermo-oxidative degradation

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

ABSTRACT

The antioxidant potential of grape seed oil (OSU) was evaluated after addition into recycled polypropylene (PP rec.). OSU was incorporated into PP rec. in variable contents of 0.5, 1.0 and 1.5 phr (per hundred resin). The processing was carried out in a twin-screw extruder and the different samples, after being granulated, were submitted to thermo-oxidative degradation by thermogravimetry (TGA). Experimental data were treated using an empirical methodology that combined kinetic models, present in the literature, and statistical tools such as analysis of variance (ANOVA). The results of thermo-oxidative degradation kinetics allowed us to conclude that OSU shows effective antioxidant activity only when the added content does not exceed 0.5 phr and low heating rates (3 °C/min) are considered.

Keywords
Polypropylene; Grape seed oil; Thermal analysis; Thermo-oxidation; Kinetics

PROPRIEDADE	VALOR	MÉTODO
Índice de fluidez	12 g/10 min	ASTM D 1238; 230°C; 2,16 kg
Densidade	1,2 g/cm³	ASTM D 792
Teor de carga	40%	FT-IT-18; 670°C; 40 min
Contração	0,7%	FT-IT-45
Envelhecimento	> 700 h	Estufa; 150°C
Impacto	30 J/m	Izod; ASTM D 256; 23°C, com entalhe
Resistência à tração	25 MPa	ASTM D 638

Mistura	OSU (phr^* * As quantidades do óleo vegetal estão referenciadas em phr, ou seja, partes por cem partes de resina. Assim, por exemplo, PP rec./OSU 0,5 phr corresponde a 0,5 grama de OSU adicionado para cada 100 g de PP rec. )
PP rec.	0,0
PP rec./OSU	0,5 1,0 1,5

N^O	MOD.	g(x)	MECANISMO DETERMINANTE DA TAXA
PROCESSO QUÍMICO (ORDEM DE REAÇÃO)
1	F_1/3	$1 - (1 - x)^{2 / 3}$	Reação química
2	F_3/4	$1 - (1 - x)^{1 / 4}$	Reação química
3	F_3/2	$(1 - x)^{- 1 / 2} - 1$	Reação química
4	F₂	$(1 - x)^{- 1} - 1$	Reação química
5	F₃	$(1 - x)^{- 2} - 1$	Reação química
6	F₄	$(1 - x)^{- 3} - 1$	Reação química
7	G₁	1 − (1 − x)²	Reação química
8	G₂	1 − (1 − x)³	Reação química
9	G₃	1 − (1 − x)⁴	Reação química
EQUAÇÕES COM TAXA ACELERADA
10	P_3/2	x^3/2	Nucleação (lei das potências)
11	P_1/2	x^1/2	Nucleação (lei das potências)
12	P_1/3	x^1/3	Nucleação (lei das potências)
13	P_1/4	x^1/4	Nucleação (lei das potências)
14	P₂	x²	Nucleação (lei parabólica)
15	E₁	In(x)	Nucleação (lei exponencial)
16	E₂	In(x²)	Nucleação (lei exponencial)
EQUAÇÕES COM TAXA SIGMOIDAL (NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE NÚCLEOS)
17	A₁	−In(1 − x)	Nucleação randômica (Mampel)
18	A_2/3	[−In(1 − x)]^3/2	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
19	A_3/2	[−In(1 − x)]^2/3	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
20	A_3/4	[−In(1 − x)]^4/3	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
21	A_5/2	[−In(1 − x)]^2/5	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
22	A₂	[−In(1 − x)]^1/2	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
23	A₃	[−In(1 − x)]^1/3	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
24	A₄	[−In(1 − x)]^1/4	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
25	A_1/2	[−In(1 − x)]²	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
26	A_1/3	[−In(1 − x)]³	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
27	A_1/4	[−In(1 − x)]⁴	Nucleação randômica (Avrami-Erofeev)
28	B₁	$\ln [\frac{x}{(1 - x)}]$	Núcleos de ramificação (Prout-Tompkins)
EQUAÇÕES COM TAXA DESACELERADA (CONTORNO DE FASE RESTRITO)
29	R₁	x	Simetria plana
30	R₂	1 − (1 − x)^1/2	Simetria cilíndrica
31	R₃	1 − (1 − x)^1/3	Simetria esférica
EQUAÇÕES COM TAXA DESACELERADA (MECANISMO DE DIFUSÃO)
32	D₁	x²	Difusão unidimensional
33	D₂	x + (1 − x)In(1 − x)	Difusão bidimensional
34	D₃	${[1 - (1 - x)^{1 / 3}]}^{2}$	Difusão tridimensional (Jander)
35	D₄	$1 - (\frac{2}{3}) x - (1 - x)^{2 / 3}$	Difusão tridimensional (Ginstling-Brounshtein)
36	D₅	${[(1 - x)^{- 1 / 3} - 1]}^{2}$	Difusão tridimensional (Crank)
37	D₆	${[(1 + x)^{1 / 3} - 1]}^{2}$	Difusão tridimensional (Komatsu)
38	D₇	$1 + (\frac{2}{3}) x - (1 + x)^{2 / 3}$	Difusão tridimensional
39	D₈	${[(1 + x)^{- 1 / 3} - 1]}^{2}$	Difusão tridimensional (Zuravlev, Lesbhim e Temelman – ZLT)
OUTRAS EQUAÇÕES CINÉTICAS SEM MECANISMO JUSTIFICADO
40	G₇	${[1 - (1 - x)^{1 / 2}]}^{1 / 2}$
41	G₈	${[1 - (1 - x)^{1 / 3}]}^{1 / 2}$

Taxa - 3°C/min	T_onset(°C)	T_endset (°C)	T_5% (°C)	t_1/2 (s)	T_pico (°C)	Dm(%)
0,0 phr	343,5	432,5	322,3	7742,8	424,9	34,9
0,5 phr	325,1	433,0	325,2	7774,7	425,0	34,6
1,0 phr	323,4	438,3	327,8	7837,9	429,1	34,5
1,5 phr	322,1	441,9	332,1	7897,4	433,0	34,4
Taxa - 6°C/min
0,0 phr	363,3	448,5	351,6	4066,4	443,8	35,1
0,5 phr	360,7	450,4	351,0	4057,8	441,7	35,0
1,0 phr	356,8	452,4	349,9	4038,5	440,1	34,8
1,5 phr	358,2	453,6	349,4	4022,6	440,0	34,6
Taxa - 12°C/min
0,0 phr	401,8	464,5	375,7	2159,0	464,5	35,0
0,5 phr	393,1	467,9	375,3	2133,3	458,7	35,0
1,0 phr	382,6	469,4	373,4	2110,8	456,6	34,9
1,5 phr	366,3	470,1	372,4	2087,3	454,3	34,8

Amostra	Energia de ativação média (kJ/mol)	Desvio-padrão (kJ/mol)	Erro padrão da média (kJ/mol)	IC de 99% para μ (kJ/mol)
PP rec.	130,4	17,9	3,3	121,4 – 139,4
PP rec./OSU 0,5 phr	110,3	27,6	8,7	81,9 – 138,6
PP rec./OSU 1,0 phr	128,4	35,5	11,2	91,8 – 164,9
PP rec./OSU 1,5 ph	138,2	38,1	12,1	99,0 – 177,4

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[1] Autor Responsável: Helson Moreira da Costa