O efeito da modificação química das fibras de curauá nas propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas de compósitos de poliéster

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Teixeira, Linconl Araújo
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/37099
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2019.
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spelling O efeito da modificação química das fibras de curauá nas propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas de compósitos de poliésterPoliésterCompósitos poliméricosCurauáFibras vegetaisDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2019.A aplicação de fibras naturais como reforço de compósitos poliméricos requer uma investigação mais aprofundada sobre quais tratamentos são mais eficientes para melhorar a interação fibra/matriz, uma vez que, a qualidade do tratamento superficial pode melhorar as propriedades mecânicas dos materiais compósitos. Compósitos de poliéster, essencialmente hidrofóbico, podem apresentar incompatibilidade com a fibra hidrofílica. Neste contexto, diferentes tratamentos químicos foram aplicados às fibras de curauá, avaliando assim seus efeitos sobre as propriedades finais do material. A fibra de curauá (Ananas erectifolius) é extraída de uma planta típica da região amazônica, e vem sendo utilizada por setores da engenharia por apresentar um alto teor de celulose, baixa densidade e alta resistência mecânica. A resina poliéster é um polímero termofixo com grande número de ligações cruzadas que tornam esse polímero resistente mecanicamente mesmo a altas temperaturas. Portanto, o objetivo principal deste trabalho é avaliar o efeito que os tratamentos superficiais sobre as fibras de curauá nas propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas de compósitos de poliéster. Os agentes de tratamento das fibras de curauá foram o Ba(OH)2 10% (m/v), Ca(OH)2 14% (m/v), NaOH 5% (m/v), KOH 10% (m/v) e silano 5% (m/v). As fibras tratadas e in natura foram caracterizadas por meio das análises térmicas, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Depois da obtenção das fibras tratadas, os compósitos reforçados com fibras 10% (m/v)/poliéster foram confeccionados pelo método hand lay up. Além disso, os compósitos foram analisados por meio de ensaios mecânicos de tração, flexão, impacto, análises térmicas e MEV. Todos os tratamentos aplicados às fibras de curauá foram capazes de causar modificações químicas na estrutura da fibra. Pois de uma forma geral, o mesmo padrão de remoção de lignina e hemicelulose foram detectados nas análises térmicas, DRX, FTIR e de caracterização química. Aliás, por meio da análise de DRX, pode-se observar também que houve um aumento do índice de cristalinidade das fibras tratadas. Por fim, a Tg do compósito curauá Ca(OH)2/poliéster foi a maior entre todos os materiais. E o compósito de curauá silano/poliéster apresentou a maior estabilidade térmica entre os compósitos. Além disso, a inserção das fibras tratadas nos compósitos de poliéster, resultaram em melhores propriedades mecânicas de tração e flexão dos compósitos de fibras tratadas em relação aos compósitos de fibra in natura. Na análise das propriedades mecânicas (impacto) observou-se um aumento na resistência ao impacto dos compósitos de fibras tratadas em comparação a matriz pura.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).The application of natural fibers as reinforcement of polymer composites requires further investigation into which treatments are most efficient to improve fiber/matrix interaction, since the quality of surface treatment can improve the mechanical properties of composite materials. Essentially hydrophobic polyester composites may be incompatible with the hydrophilic fiber. In this context, different chemical treatments were applied to the curacao fibers, thus evaluating their effects on the final properties of the material. Curaua (Ananas erectifolius) fiber is extracted from a typical plant in the Amazon region, and has been used by engineering sectors for its high cellulose content, low density and high mechanical strength. Polyester resin is a thermosetting polymer with a large number of crosslinks that makes this polymer mechanically resistant even at high temperatures. Therefore, the main objective of this work is to evaluate the effect that surface treatments on curacao fibers have on the morphological, thermal and mechanical properties of polyester composites. Curaua fiber treatment agents were 10% (w v) Ba(OH)2, 14% (w/v) Ca(OH)2, 10% (w/v) KOH, 5% (w/v) NaOH, 10% (w/v) and 5% (w/v) silane. The treated and fresh fibers were characterized by thermal analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Xray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). After obtaining the treated fibers, the 10% (w/v)/polyester fiber reinforced composites were made by the hand lay up method. In addition, the composites were analyzed by mechanical tests of tensile, flexural, impact, thermal analysis and SEM. All treatments applied to the curaua fibers were able to cause chemical modifications in the fiber structure. In general, the same pattern of lignin and hemicellulose removal were detected in thermal analysis, XRD, FTIR and chemical characterization. Incidentally, through XRD analysis, it can also be observed that there was an increase in the crystallinity index of the treated fibers. Finally, the Tg of Curaua Ca(OH)2/polyester composite was the highest among all materials. And the curaua silane/polyester composite presented the highest thermal stability among the composites. In addition, the insertion of the treated fibers into the polyester composites resulted in better mechanical tensile and flexural properties of the treated fiber composites compared to in natura fiber composites. In the analysis of the mechanical properties (impact) an increase in the impact resistance of the treated fiber composites compared to the pure matrix was observed.Luz, Sandra Maria daTeixeira, Linconl Araújo2020-03-11T22:17:42Z2020-03-11T22:17:42Z2020-03-112019-08-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfTEIXEIRA, Linconl Araújo. O efeito da modificação química das fibras de curauá nas propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas de compósitos de poliéster. 2019. 95 f., il. Dissertação (Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://repositorio.unb.br/handle/10482/37099A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-13T14:37:16Zoai:repositorio.unb.br:10482/37099Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-13T14:37:16Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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