Agentes compatibilizantes em formulações de biopolímeros com cortiça para impressão 3D

Abstract

Vivemos na Era da Informação, em que a quantidade de informação à qual temos acesso é imensa. É necessário passar, cada vez mais rapidamente, do design ao produto final e por isso a indústria, mais do que nunca, procura incessantemente processos que reduziram o tempo de desenvolvimento do produto final e simultaneamente melhorem o desempenho do mesmo. É neste contexto que a manufatura aditiva (MA) surge como uma resposta a esta necessidade, fazendo uso da tendência crescente da utilização e desenvolvimento de materiais e formulações entre os quais se destacam os polímeros biodegradáveis. Este tipo de polímeros degrada-se sob determinadas condições de temperatura, humidade e/ou presença de determinados microrganismos. Uma das suas caraterísticas mais atrativas é o facto de serem obtidos a partir de fontes renováveis originando um reduzido impacto ambiental. O poli (ácido láctico) (PLA) é um polímero biodegradável cuja competitividade em termos económicos é um aspeto essencial a considerar. A utilização do PLA como matriz no desenvolvimento de compósitos é uma estratégia possível para melhorar as suas propriedades. Devido ao seu potencial de utilização em aplicações compósitas, a cortiça tem suscitado um enorme interesse enquanto matéria-prima pelo facto de ser biodegradável, rentável e abundante. A sua introdução numa matriz polimérica pode potenciar as suas propriedades. De modo a melhorar as propriedades da formulação com a adição cortiça, deve recorrer-se a agentes compatibilizantes. O presente estudo tem como objetivo desenvolver estratégias para produzir compósitos de matriz polimérica reforçados com cortiça. Utiliza-se o anidrido maleico como agente compatibilizante para melhorar a adesão entre os materiais. Foram efetuados vários ensaios para se obter uma matriz funcionalizada que foi usada para criar uma formulação à base de cortiça com um comportamento otimizado. Com esta formulação foi possível produzir com sucesso um filamento para impressão 3D com recurso a técnica de fabrico por filamento fundido (FFF). Este filamento foi ainda testado na impressão de vários produtos, tendo sido possível avaliar mecanicamente alguns dos produtos impressos. Os resultados obtidos revelam que o filamento desenvolvido no contexto do presente trabalho possui características muito promissoras, algumas das quais de carácter sensorial, para serem exploradas na fabricação de um sem número de objetos

We live in the Information Era, when the amount of information we can access is incredibly vast. This means we need to move from the design phase to the final product faster and faster. This is why the industry, more than ever, looks incessantly for to reduce the development time needed to achieve the final product while simultaneously enhancing its performance. In this context, additive manufacturing provides a way to meet this need by developing formulations, in which composition biodegradable polymers are here highlighted. Biodegradable polymers degrade under certain conditions of temperature, humidity and/or presence of certain microorganisms. One of its most attractive features is the fact that they are obtained from renewable sources, creating little ecological footprint. PLA is a biodegradable polymer with a great economic competitiveness. Using PLA as a matrix to develop composites is a possible strategy to further improve its properties. Due to it’s potential for usage in composite applications, cork is raising a great interest as a material because it is biodegradable economic and abundant. Its introduction in a polymeric matrix can enhance its properties. So, in order to improve the properties of a composite with cork, we need to use compatibilizing agents. The present study aims at developing strategies to reinforce composites with a polymeric matrix by using cork. We have used maleic anhydride as a compatibilizing agent, since it improves materials adhesion. Several tests were carried out to obtain the best functionalized matrix, which was then used to create a cork-based for-mulation with optimized behavior. This formulation was then used as a filament for 3D printing using the fused filament fabrication method (FFF). The filament has been created successfully and used to print several items, some of which have subsequently been submitted to mechanical evaluation. The obtained results showed that the composite filament here developed has promising characteristics, some of which with a sensorial character, ready to be explored in the manufacture of a number of objects