Caracterização de compósito fibra de Curauá/poliuretano derivado de óleo de mamona sem agentes de acoplamento

O desenvolvimento de novos compósitos fabricados a partir de matérias-primas renováveis e biodegradáveis e na ausência de métodos que envolvam solventes ou tratamentos nas fibras recebe grande atenção das indústrias automobilística e aeronáutica devido às boas propriedades mecânicas, baixa densidade...

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Access type:openAccess
Publication Date:2017
Main Author: Fogaça, Alvaro José Rinaldi
Other Authors: Lima, Dennis Akio Kato de
Advisor: Villanova, Rodrigo Lupinacci
Co-advisor: Azevedo, Elaine Cristina
Referee: Villanova, Rodrigo Lupinacci, Nascimento, Eduardo Mauro do, Berti, Lucas Freitas
Document type: Bachelor thesis
Language:por
Published: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Program: Graduação em Engenharia Mecânica
Portuguese subjects:
Knowledgement areas:
Online Access:http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9363
Citation:FOGAÇA, Alvaro José Rinaldi; LIMA, Dennis Akio Kato de. Caracterização de compósito fibra de Curauá/poliuretano derivado de óleo de mamona sem agentes de acoplamento. 2017. 65 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Portuguese abstract:O desenvolvimento de novos compósitos fabricados a partir de matérias-primas renováveis e biodegradáveis e na ausência de métodos que envolvam solventes ou tratamentos nas fibras recebe grande atenção das indústrias automobilística e aeronáutica devido às boas propriedades mecânicas, baixa densidade destes materiais, baixo custo das matérias-primas e à grande influência que o desenvolvimento sustentável exerce na economia. Neste trabalho, propôs-se a análise das propriedades mecânicas de compósitos a base da fibra extraída das folhas de curauá e poliuretano derivado do óleo de mamona, sem a utilização de agentes de acoplamento, buscando a composição que resulta nas melhores propriedades para o uso industrial. A fibra de curauá vem se demonstrando um excelente material para aplicações em compósitos, já que apresenta maior resistência à tração em relação a outras fibras naturais, como o sisal e a juta. O poliuretano do óleo de mamona, comparado com o derivado do petróleo, apresenta vantagens como a biodegradabilidade, fácil obtenção e baixo custo. As fibras utilizadas são curtas e sua orientação na matriz poliuretânica é aleatória. São utilizados três valores de pressão na moldagem: 4,3 MPa, 2,6 MPa e 1,3 MPa. Outros parâmetros variados são a proporção mássica fibra/matriz (50%, 60% e 70% de fibra) e temperatura do molde durante e compressão (temperatura ambiente, 60°C, 75°C e 90°C). A avaliação dos compósitos obtidos foi feita através de ensaios de flexão e de inchamento, análise termogravimétrica (TGA) e observação no microscópio eletrônico de varredura (MEV). As amostras com fração mássica de fibra de 70% demonstraram resistência à flexão muito baixa em comparação às demais proporções, inferior a 5MPa. Os resultados revelam que para 1,3MPa o curauá não aumentou a resistência à flexão do poliuretano. Para 4,3MPa e 2,6MPa, os compósitos apresentaram resistência à flexão média entre 19 e 55MPa. O aumento da pressão e da temperatura causa uma ampliação da resistência à flexão para as amostras feitas com aquecimento durante a moldagem. O ensaio de inchamento resultou em um aumento de 9% do volume inicial. Conclui-se que é possível obter compósitos verdes de alta resistência com os materiais e métodos analisados neste trabalho.
The development of new composite materials made from renewable and biodegradable sources and without methods that involve solvents or treatment of the fibers gets a lot of attention from automotive and aeronautic industries due to the good mechanical properties, low density, low cost of the raw material and the great influence that the sustainable development has on the economy. In this work, it was proposed the analysis of the mechanical properties of composite materials made from curauá fibers and polyurethane derived from castor oil, without coupling agents, in order to achieve the composite with the best mechanical properties for industrial applications. Curauá fibers have shown better properties than other natural fibers used in composites, like sisal and jute. The polyurethane derived from castor oil, compared to the same material derived from petroleum, has shown advantages like biodegradability, the ease of obtaining the raw material and its low cost. The fibers used in this work were short and randomly oriented inside the matrix. Three different pressures were employed in the casting: 4.3 MPa, 2.6 MPa and 1.3 MPa. Other parameter changed were fiber/matrix mass proportion (50%, 60% and 70% fiber) and casting temperature (room temperature, 60°C, 75°C and 90°C). The evaluation of the obtained composite materials was made with three point flexural tests, swelling tests, thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscope (SEM). A mass proportion of 70% had low flexural strength when compared to the other proportions. The composites showed flexural strength between 19 and 55MPa, for casting pressures of 4,3MPa and 2,6MPa. A increase in casting pressure and temperature caused a rise in flexural strength for samples made in heated cast. The swelling test showed a volume increase of 9%. It is concluded that it is possible to obtain high strength green composites with the materials and methods analyzed in this work.