Fibras de celulose funcionalizadas por graftização de pré-polímeros de poliuretano para o uso em compósitos cimentícios: fibrocimento e argamassas de revestimento

• Autor(a) principal: Cruz, Eduardo Oliveira
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-21022024-144459/
• topic: Argamassas; Cellulose fibers; Fiber cement; Fibras de celulose; Fibrocimento; Grafting; Graftização; Mortars; Poliuretano; Polyurethane

Este trabalho tem como objetivo geral, avaliar o uso de fibras longas de espécies coníferas pinus de celulose modificadas com pré-polímeros de poliuretanos (PU) na sua superfície em compósitos de fibrocimento e argamassas cimentícias de revestimento, ambos materiais amplamente utilizados na construção civil. Realizou-se a graftização dos pré-polímeros de PU na superfície das fibras de celulose em carbonato de propileno como meio de reação, seguido da etapa de limpeza com o cloreto de metileno para a remoção dos pré-polímeros que não reagiram. As análises de FTIR, XPS e SIMS identificaram átomos de nitrogênio e ligações C=O presente no grupo carbamato, na superfície das fibras, confirmando a efetividade do processo de síntese proposto. Estima-se que 55% da fibra foi coberta com grupos uretanos. As fibras modificadas apresentaram maior taxa de drenabilidade, redução do caráter hidrofílico, confirmado pelos ensaios de cromatografia inversa, e se observou a deterioração da dispersão das fibras em água, apresentando maior quantidade de aglomerados de fibras durante os ensaios propostos, devido à redução dos grupos hidroxilas presentes na superfície da fibra. Avaliou-se, também, o desempenho das fibras graftizadas em compósito de fibrocimento e em formulação de argamassas de revestimento. Os compósitos de fibrocimento foram preparados em laboratório, utilizando-se um processo de mistura, seguida de extração do excesso de água por sucção e prensagem e curadas ao ar saturado, pressão ambiente e temperatura 60°C (6 dias), avaliadas antes e após ciclos de imersão e secagem. Argamassas de revestimento foram preparadas em laboratório com a relação areia/cimento 3:1, 1% de fibras de celulose foi incorporada na formulação; prepararam-se formulações com 1% de fibras celulósicas graftizadas com PU e sem tratamento, além de uma formulação sem adição de fibras. Ensaios das propriedades mecânicas e físicas foram realizadas após seis dias de cura térmica. Fibrocimento preparado com as fibras de celulose-PU apresentaram menor absorção de água entre 10-15%, comparados com o compósito de fibrocimento preparado com fibras de celulose não modificadas. Entretanto, as propriedades mecânicas do compósito aferidas pelos ensaios de flexão, especialmente MOE e EE, foram negativamente impactadas (~75%), devido à piora da dispersão da fibra na matriz cimentícia. Um estudo da microestrutra do compósito comprovou que a graftização química protege a fibra da degradação alcalina e preserva a interface fibra/matriz cimentícia. Não se observaram impactos no mecanismo de floculação, por causa do tratamento de graftização realizado nas fibras celulósicas. Potenciais benefícios relacionados ao uso das fibras graftizadas no processo produtivo do fibrocimento são inferidos a partir da maior taxa de drenabilidade da água, o que reduz o peso da manta no processo e, assim, evita quedas da máquina, especialmente em produtos de maior espessura (acima de 2,5 cm). Além disso, devido à redução do caráter hidrofílico da fibra e menores resultados de absorção de água, o uso das fibras graftizadas permitiria a redução da dosagem de aditivos hidrofugantes ou bloqueadores de água, em ambos casos, apresentando vantagens econômicas aos produtos de fibrocimento. Os resultados do estudo em argamassas de revestimento confirmaram que fibras de celulose incorporadas na formulação das argamassas controlam a retração higrotérmica das argamassas, evitando a formação de fissuras nos revestimentos. Além de apresentar uma redução significativa na relação água/cimento para o espalhamento desejado, melhorando as propriedades mecânicas da argamassa e uma melhora significativa na absorção de água por capilaridade (70%), comparado com fibras não tratadas.