Fibra de bambu pirolisada para utilização como reforço em compósitos poliméricos
Autor(a) principal: | |
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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/97/97134/tde-12012024-135241/ |
Resumo: | Os resíduos poliméricos descartados sem o devido destino têm sido um grande passivo ambiental nos dias de hoje, tornando-se assim necessária a diminuição de seu volume por meio da redução, reutilização e reciclagem. Uma das formas de se reduzir o consumo de polímeros é por meio da inserção de outros materiais na forma de carga ou reforço. Nessa linha, as fibras vegetais têm sido objeto de muitas pesquisas visando a sua utilização como reforço em compósitos poliméricos. Dentre as várias fibras vegetais, as fibras de bambu possuem um grande potencial. Por outro lado, as fibras de bambu, assim como as outras fibras vegetais, sofrem com adsorção de umidade, além de serem suscetíveis à degradação por fungos, por exemplo. No sentido de melhorar a sua estabilidade dimensional e a sua resistência à degradação, além da compatibilidade entre as fibras de bambu e as matrizes poliméricas, a pirólise do reforço surge como uma alternativa. Dessa forma, a proposta central desta pesquisa foi a modificação de fibras de bambu da espécie Dendrocalamus asper para utilização em compósito de matriz polimérica de PEBD pós-consumo. No desenvolvimento da pesquisa, tanto as fibras in natura, como as pirolisadas foram submetidas à caracterização morfológica, microestrutural, elétrica, termogravimétrica e por FTIR. As fibras pirolisadas também tiveram a área superficial e o volume de poros medidos. Os compósitos foram caracterizados por ensaios mecânicos, análises termo-dinâmico-mecânica e microscópica. A partir dos resultados obtidos com as análises nas fibras pirolisadas, pôde-se concluir que elas também apresentaram aumento na área superficial e no volume de poros com o aumento da temperatura de pirólise, o que também colaborou com a maior interação entre a matriz e o reforço. Em destaque, as fibras pirolisadas a 800 ºC apresentaram comportamento condutor. Os compósitos reforçados com as fibras pirolisadas de bambu a 800 ºC apresentaram maior tenacidade que o próprio PEBD pós-consumo puro, devendo-se também se refletir em nova opção de reforço para compósitos poliméricos com fibras vegetais. |
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Por outro lado, as fibras de bambu, assim como as outras fibras vegetais, sofrem com adsorção de umidade, além de serem suscetíveis à degradação por fungos, por exemplo. No sentido de melhorar a sua estabilidade dimensional e a sua resistência à degradação, além da compatibilidade entre as fibras de bambu e as matrizes poliméricas, a pirólise do reforço surge como uma alternativa. Dessa forma, a proposta central desta pesquisa foi a modificação de fibras de bambu da espécie Dendrocalamus asper para utilização em compósito de matriz polimérica de PEBD pós-consumo. No desenvolvimento da pesquisa, tanto as fibras in natura, como as pirolisadas foram submetidas à caracterização morfológica, microestrutural, elétrica, termogravimétrica e por FTIR. As fibras pirolisadas também tiveram a área superficial e o volume de poros medidos. Os compósitos foram caracterizados por ensaios mecânicos, análises termo-dinâmico-mecânica e microscópica. A partir dos resultados obtidos com as análises nas fibras pirolisadas, pôde-se concluir que elas também apresentaram aumento na área superficial e no volume de poros com o aumento da temperatura de pirólise, o que também colaborou com a maior interação entre a matriz e o reforço. Em destaque, as fibras pirolisadas a 800 ºC apresentaram comportamento condutor. Os compósitos reforçados com as fibras pirolisadas de bambu a 800 ºC apresentaram maior tenacidade que o próprio PEBD pós-consumo puro, devendo-se também se refletir em nova opção de reforço para compósitos poliméricos com fibras vegetais.The discarded polymeric waste without proper destination has been a major environmental liability nowadays, making it necessary to reduce the volume of these through reduction, reuse and recycling. One of the ways to reduce the consumption of polymers is through the insertion of other materials in the form of filler or reinforcement. In this line, plant fibers have been the subject of many researches aiming their use as reinforcement in polymeric composites. Among the various plant fibers, bamboo fibers have great potential. On the other hand, bamboo fibers, as well as other plant fibers, suffer from moisture adsorption, as well as being susceptible to degradation by fungi, for example. In order to improve its dimensional stability and its resistance to degradation, in addition to the compatibility between bamboo fibers and polymer matrices, the pyrolysis of the reinforcement emerges as an alternative. Thus, the central proposal of this research was the modification of bamboo fibers of the Dendrocalamus asper specie for use in post-consumer LDPE polymer matrix composite. In the development of the research, both raw fibers and pyrolyzed fibers were submitted to morphological, microstructural, electrical, thermogravimetric and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) characterization. The pyrolyzed fibers also had the surface area and pore volume measured. The composites were characterized by mechanical tests, thermodynamic-mechanical and microscopic analysis. From the results obtained with the analyzes in the pyrolyzed fibers, it was concluded that they also showed an increase in surface area and pore volume with the increase of pyrolysis temperature, which also contributed to the greater matrix/reinforcement interaction. It is worth noting that fibers pyrolyzed at 800 ºC presented conductive behavior. The composites reinforced with bamboo pyrolyzed fibers at 800 ºC presented higher toughness than the pure post-consumer LDPE itself, should also be reflected in a new reinforcement option for polymer composites with vegetable fibers.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSaron, ClodoaldoGolanda, Alexandre Dutra2023-10-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97134/tde-12012024-135241/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-01-12T15:55:02Zoai:teses.usp.br:tde-12012024-135241Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-01-12T15:55:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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