Efeito do tratamento alcalino e a plasma das fibras de sisal nas propriedades de tração de biocompósitos a base de fécula de mandioca
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU) |
Texto Completo: | https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/7041 |
Resumo: | The growing environmental appeal is triggering more and more studies to replace petrochemical products with biodegradable products from renewable sources, in order to seek the sustainable development of the planet. With this, the use of natural plastic materials, such as starch and chitosan, has been encouraged and improved to obtain a better performance. One way to increase the performance of natural plastics is to use natural fibers in polymeric composite materials to modify their mechanical properties. In this work, a biocomposite from cassava starch and sisal fiber was developed, where the mechanical properties of limit of tensile strength, elongation and modulus of elasticity were analyzed. First, a study of the drying conditions of the material was carried out, analyzing the interference of the drying temperature modification in relation to the properties. An experimental design was also carried out, DIC (Fully Randomized Design), varying the starch and fiber content to choose the best composition according to the mechanical properties. Finally, the sisal fiber was chemically treated, with sodium hydroxide in a concentration of 5% and physically, with plasma type DBS (barrier dielectric discharge) at atmospheric pressure and using atmospheric gases. The biocomposites made up of cassava starch and sisal fiber were produced and then mechanical and morphological tests were carried out to observe the change in the mechanical properties and the interaction of the fiber with the matrix. The results showed that only the modulus of elasticity has a significant change in relation to the temperature variation. Within the analysis of the experimental design it was observed that the proportion 85% of cassava starch, 5% of sisal fiber and 10% of glycerol obtained better properties. The treatment of the fiber with plasma was the most adequate, due to the improvements in its mechanical properties; on the other hand, the composite with fiber treated with NaOH had no relevant changes in its properties in comparison with the natural fiber, leaving the material more fragile |
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Efeito do tratamento alcalino e a plasma das fibras de sisal nas propriedades de tração de biocompósitos a base de fécula de mandiocaTratamento com NaOHTratamento com plasmaCondições de secagemPropriedades mecânicasNaOH treatmentPlasma treatmentDrying conditionsMechanical propertiesENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAThe growing environmental appeal is triggering more and more studies to replace petrochemical products with biodegradable products from renewable sources, in order to seek the sustainable development of the planet. With this, the use of natural plastic materials, such as starch and chitosan, has been encouraged and improved to obtain a better performance. One way to increase the performance of natural plastics is to use natural fibers in polymeric composite materials to modify their mechanical properties. In this work, a biocomposite from cassava starch and sisal fiber was developed, where the mechanical properties of limit of tensile strength, elongation and modulus of elasticity were analyzed. First, a study of the drying conditions of the material was carried out, analyzing the interference of the drying temperature modification in relation to the properties. An experimental design was also carried out, DIC (Fully Randomized Design), varying the starch and fiber content to choose the best composition according to the mechanical properties. Finally, the sisal fiber was chemically treated, with sodium hydroxide in a concentration of 5% and physically, with plasma type DBS (barrier dielectric discharge) at atmospheric pressure and using atmospheric gases. The biocomposites made up of cassava starch and sisal fiber were produced and then mechanical and morphological tests were carried out to observe the change in the mechanical properties and the interaction of the fiber with the matrix. The results showed that only the modulus of elasticity has a significant change in relation to the temperature variation. Within the analysis of the experimental design it was observed that the proportion 85% of cassava starch, 5% of sisal fiber and 10% of glycerol obtained better properties. The treatment of the fiber with plasma was the most adequate, due to the improvements in its mechanical properties; on the other hand, the composite with fiber treated with NaOH had no relevant changes in its properties in comparison with the natural fiber, leaving the material more fragileO crescente apelo ambiental desencadeia cada vez mais estudos para a substituição de produtos petroquímicos por produtos biodegradáveis e oriundos de fontes renováveis, de forma a buscar o desenvolvimento sustentável do planeta. Com isso, o uso de materiais plásticos naturais, como o amido e a quitosana, vem sendo incentivado e aperfeiçoado para se obter um melhor desempenho. Uma forma de aumentar o desempenho dos plásticos naturais é o uso de fibras naturais em materiais compósitos poliméricos para modificar suas propriedades mecânicas. Neste trabalho foi desenvolvido um biocompósito proveniente de fécula de mandioca e de fibra de sisal, onde as propriedades mecânicas de limite de resistência a tração, alongamento e módulo de elasticidade foram analisadas. Foi realizado, primeiramente, um estudo das condições de secagem do material, analisando a interferência da modificação da temperatura de secagem em relação as propriedades. Foi realizado também um planejamento experimental, DIC (Delineamento Inteiramente Casualizado), variando o teor de fécula e de fibra para escolher a melhor composição de acordo com as propriedades mecânicas. E por último, a fibra de sisal foi tratada de forma química, com hidróxido de sódio em uma concentração de 5% e de forma física, com plasma tipo DBS (descarga dielétrica de barreira) em uma pressão atmosférica e utilizando os gases atmosférico. Os biocompósitos constituídos de fécula de mandioca e fibra de sisal foram produzidos e em seguida foram realizados ensaios mecânicos e morfológicos para observar a alteração das propriedades mecânicas e a interação da fibra com a matriz. Os resultados mostraram que apenas o módulo de elasticidade tem mudança significativa em relação a variação de temperatura. Dentro da análise do planejamento experimental observou-se que a proporção 85% de fécula de mandioca, 5% de fibra de sisal e 10% de glicerol obteve melhores propriedades. O tratamento da fibra com plasma foi o mais adequado, devido às melhorias em suas propriedades mecânicas; em contrapartida, o compósito com fibra tratada com NaOH não teve alterações relevantes em suas propriedades em comparação com a fibra in-natura, deixando o material mais frágilConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqUniversidade Federal Rural do Semi-ÁridoBrasilCentro de Engenharias - CEUFERSAPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de MateriaisLeite, Ricardo Henrique de Limahttp://lattes.cnpq.br/3801476460958779Santos, Francisco Klebson Gomes doshttp://lattes.cnpq.br/0273000754120553Santos, Andarair Gomes doshttp://lattes.cnpq.br/3470634368296605Fraga, Francisco Edson Nogueirahttp://lattes.cnpq.br/0858331193248993Barbosa, Renatahttp://lattes.cnpq.br/4917843873626040Barbosa, Larissa Moreira2022-05-16T21:15:01Z2022-01-312022-05-16T21:15:01Z2021-02-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBarbosa (2021) (BARBOSA, 2021)https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/7041porBARBOSA, Larissa Moreira. Efeito do tratamento alcalino e a plasma das fibras de sisal nas propriedades de tração de biocompósitos a base de fécula de mandioca. 2021. 39 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais), Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2021.CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU)instname:Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)instacron:UFERSA2023-12-20T21:31:31Zoai:repositorio.ufersa.edu.br:prefix/7041Repositório Institucionalhttps://repositorio.ufersa.edu.br/PUBhttps://repositorio.ufersa.edu.br/server/oai/requestrepositorio@ufersa.edu.br || admrepositorio@ufersa.edu.bropendoar:2023-12-20T21:31:31Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU) - Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)false |
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