Lignosulfonato de sódio como agente de modificação da superfície de fibras lignocelulósicas e da formulação de termorrígido fenólico

• Autor(a) principal: Oliveira, Fernando de
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-23062010-144638/
• topic: Compósito de termorrígido fenólico; Fibra de sisal; Lignosulfonate; Lignosulfonato; Phenolic thermoset composite; Sisal fiber

Considerando o grande interesse atual em biocompósitos, seja pela utilização de fibras lignocelulósicas como reforço em compósitos poliméricos ou pela produção de matrizes oriundas de fontes renováveis, buscou-se neste estudo a melhora de propriedades do termorrígido fenólico com a inserção de fibras de sisal tratadas com lignosulfonato de sódio. As fibras de sisal, largamente produzidas no Brasil, são provenientes de fontes renováveis, possuem baixa densidade e apresentam boas propriedades mecânicas. Lignosulfonatos são obtidos através do processo de polpação sulfito da madeira, sendo considerado material renovável. As fibras de sisal foram modificadas via adsorção de lignosulfonato via aquecimento a 70 °C/1h e por meio de irradiação com ultra-som em diferentes tempos (1h e 2h) e por 14h de imersão na solução aquosa de lignosulfonato seguindo de 1 h de irradiação com ultra-som. O lignosulfonato também foi utilizado como substituinte do fenol no preparo de resinas fenol-formaldeído, o que é possível devido à presença de anéis fenólicos em sua estrutura. As fibras de sisal, antes e após os tratamentos, foram caracterizadas segundo teor de componentes majoritários, análise elementar, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do infravermelho (IV), ensaio de tração, análise térmica (TG e DSC) e difração de raios X. Estes resultados revelaram o efeito do ultra-som sobre a superfície da fibra, a presença de lignosulfonato na superfície das fibras e aumento relativo da resistência à tração após as modificações. Os pré-polímeros fenólico e lignosulfonato-formaldeído foram caracterizados por cromatografia de exclusão de tamanho, IV, TG e DSC. Os compósitos preparados em todo trabalho foram caracterizados por ensaio de resistência ao impacto Izod sem entalhe, ensaio de resistência à flexão, análise térmica dinâmico-mecânica, TG, DSC, ensaio de absorção de água e condutividade térmica. O ensaio de resistência ao impacto para os compósitos fenólicos indicaram uma melhora nesta propriedade quando fibras modificadas (à 70 °C/1 h e ultra-som/1 h) foram utilizadas para preparar estes materiais. O ensaio de flexão também indicou melhora de propriedade quando as fibras modificadas por irradiação com ultra-som (1 e 2 h) foram utilizadas em compósitos fenólicos. Os resultados obtidos mostraram que os tratamentos com lignosulfonato de sódio associados a irradiação ultra-som é um tratamento promissor, pois modifica a morfologia da superfície das fibras sem levar à degradação química, sendo que a separação dos feixes de fibra que ocorre permite melhor interação fibra/matriz na interface. O ensaio de absorção de água, mostrou que os tratamentos aplicados à superfícies influenciam pouco na absorção de água dos compósitos fenólicos. Todos os compósitos preparados com matriz lignosulfonato-formaldeído obtiveram valores resistência ao impacto superiores que os compósitos fenólicos, sendo que o compósito preparado com fibra não-modificada alcançou 1000 J.m-1. As modificações nas fibras de sisal, para estes compósitos, não provocaram os efeitos esperados nas propriedades mecânicas destes materiais, embora se tenha observado uma boa adesão na interface fibra/matriz pelas imagens de MEV, resultado da semelhança químico-estrutural entre a matriz e a fibra de sisal. Uma melhora nas propriedades mecânicas dos materiais aqui investigados faz com que estes se tornem atraentes para aplicações nas indústrias automobilística e aeronáutica, visto que na sua produção são utilizados materiais oriundos de fontes renováveis, como as fibras lignocelulósicas e o lignosulfonato, e tratamentos físicos, como o aquecimento e a irradiação de ultra-som, estando de acordo com políticas de sustentabilidade e preservação do meio-ambiente.