Comportamento mecânico e de inflamabilidade do compósito de poliuretana derivada de óleos vegetais (PU) reforçado com fibra de algodão e alumina tri-hidratada

• Autor(a) principal: Silva, Amanda Albertin Xavier da
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4545
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Poliuretanas; Fios de algodão; Mecânica; Polyurethanes; Fios de algodão; Mechanics; Engenharia Mecânica

O presente trabalho consiste na avaliação do comportamento mecânico e de inflamabilidade do compósito laminado de poliuretana derivada de uma blenda de óleos vegetais (PU) com reforço em tecido de fibra de algodão (FA) e aditivado com Alumina Tri-hidratada (ATH), como retardante de chamas. O processo de fabricação utilizado para a obtenção do compósito é o de bolsa a vácuo. Corpos de provas do compósito com diferentes orientações das fibras (de 0º, ± 45º, 90º) foram produzidos. Para efeito de comparação e estudo, todos os materiais foram caracterizados separadamente, sendo eles, a PU pura, PU com adição de 10%, 20% e 30% de ATH, o compósito de PU reforçado com FA (PU+7FA) e o compósito PU reforçado com FA e aditivado com ATH (PU+30%ATH+7FA). Os comportamentos mecânicos destes foram avaliados segundo os ensaios de tração e flexão. Com adição de ATH na poliuretana houve uma redução na resistência à tração e a flexão, um aumento no módulo de elasticidade e no módulo de flexão e uma redução no coeficiente de Poisson, proporcional a quantidade de alumina tri-hidratada que foi aplicada, 10%, 20% e 30% da massa total, quanto maior a quantidade de ATH mais frágil e rígida a PU se torna. O compósito de PU reforçado com FA (PU+7FA-0°) apresentou um crescimento consideravél na máxima tensão média suportada a tração (79 MPa), o módulo de elasticidade (3,7 GPa) foi praticamente o dobro em relação a PU pura (40 MPa e 1,7 GPa). A carga máxima suportada a flexão do compósito de PU+7FA-0°(48,379 MPa e 1,530 GPa) exibiu um valor reduzido em relação a apresentada pela PU pura (57,903 MPa e 1,530 GPa). Para os compósitos de PU+30%ATH+7FA com orientação a 0°, a tensão máxima à tração foi de 60 MPa e o módulo de elasticidade (4,7 GPa) foi praticamente o dobro em relação a PU+30%ATH (2,6 GPa), matriz utilizada para a fabricação deste compósito. A resistência a flexão do laminado de PU+30%ATH+7FA-0° (64,450 MPa) foi aumentada comparada com a matriz aplicada no mesmo, PU+30%ATH (48,734 MPa), diferente do compósito de PU+7FA-0°. Para as amostras com fibras orientadas a ±45°, o compósito de PU+7FA exibiu um módulo transversal de 0,888 GPa e a máxima tensão cisalhante de 16,399 MPa e para o compósito de PU+30%ATH+7FA foi de 0,902 GPa e 9,233 MPa, respectivamente. Em relação aos ensaios de inflamabilidade vertical e horizontal, nenhum dos materiais ensaiados puderam ser classificados como auto extinguível, porém a ATH foi eficiente na redução da velocidade de propagação das chamas. A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) possibilitou avaliar a interface fibra-matriz dos compósitos, quando se adicionou a ATH no compósito, houve uma queda na qualidade da interface fibra-matriz, presença de vazios e maiores ocorrências de pull out, o que explica, além de uma menor fração volumétrica de reforço exibida, queda na resistência mecânica a tração nos compósitos de PU+30%ATH+7FA.