Compósito de resina de poliéster insaturado com bagaço de cana-de-açúcar: influência do tratamento das fibras nas propriedades

Abstract

Resumo: Neste trabalho foi avaliada a influência do tratamento de fibras de bagaço de cana-de-açúcar nas propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas, na estabilidade térmica, na densidade e absorção de água, quando utilizadas na preparação de compósitos com resinas de poliéster insaturado em comparação com a resina sem reforço. As fibras foram submetidas a tratamento químico com solução alcalina de hidróxido de sódio. O tratamento melhorou as propriedades de impacto, aumentou o módulo de elasticidade em flexão, não alterou significativamente o módulo de elasticidade em tração dos compósitos em relação à resina sem reforço e melhorou a compatibilidade fibra matriz quando comparada com compósitos com a fibra sem tratamento, o que pode ser observado nas fraturas de impacto analisadas por microscopia eletrônica de varredura. As superfícies das fibras também foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura. Palavras-chave: Resina de poliéster insaturado, bagaço de cana-de-açúcar, mercerização, propriedades mecânicas, propriedades dinâmico-mecânicas, adesão fibra-matriz. Unsaturated Polyester Resin Composite with Sugar Cane Bagasse: Influence of Treatment on the Fibers Properties Abstract: The aim of this work is to evaluate the influence of the sugar cane bagasse NaOH treatment in the mechanical and dynamic-mechanical properties, in the thermal stability, density and water absorption, when used in unsaturated polyester resin/sugar cane bagasse composite. The sugar cane bagasse was submitted to the chemical treatment with alkaline solution of NaOH. The treatment improves the impact and flexural elasticity modulus when compared with resin without fibers, in addition to the adhesion of the fibers with the matrices, but does not improve significantly the tensile elasticity modulus. The surfaces of the impact fracture were analyzed by SEM. Keywords: Unsaturated polyester resin, sugar cane bagasse, mercerization, mechanical properties, dynamic mechanical properties, fiber-matrix adhesion. IntroduçãoAtualmente muitas pesquisas têm avaliado a viabilidade da utilização de fibras naturais como uma alternativa para as fibras sintéticas convencionalmente utilizadas como reforço em materiais compósitos de matriz polimérica. Este interesse se deve à necessidade de se encontrar fontes renováveis de matéria-prima, de reduzir o impacto ambiental dos materiais e reduzir custos [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10] . Fibras celulósicas como bagaço de cana-de-açúcar, sisal, banana, coco, madeira e juta, têm sido incorporadas em vários termoplásticos e termofixos como reforço ou carga [11] . As resinas termofixas são muito empregadas devido às diversas vantagens como: baixo custo, estabilidade térmica e dimensional, resistência química a altas temperaturas e facilidade de se moldar peças com grandes dimensões; no entanto a sua baixa resistência à fratura torna necessária a utilização de reforços.Joshi et al. avaliaram o ciclo de vida de compósitos com diferentes fibras naturais em relação a um compósito com fibras de vidro e chegara...

Desenvolvimento e Caracterização de Compósitos Poliméricos à Base de Poli(Ácido Lático) e Fibras Naturais

“…Este comportamento pode ser atribuído ao fato de que fibras com maior rigidez que a matriz podem aumentar o módulo de elasticidade, embora, geralmente, diminuem o alongamento [10] , indo ao encontro dos resultados obtidos na Figura 2. Tal ocorrência foi evidenciada tanto nas formulações com fibras de madeira quanto nas formulações com fibras de coco.…”

“…O horizonte de utilização das fibras naturais é bastante amplo, abran gendo desde as aplicações clássicas na indústria têxtil até o reforço de matrizes poliméricas termoplásticas e termofixas. As fibras vegetais são menos abrasivas que as fibras inorgânicas usualmente utilizadas como reforço (por exemplo, fibra de vidro) e assim geram menor desgaste dos equipamentos envolvidos em seu processamento [10,11] . Tanto a pesquisa acadêmica quanto as indústrias exploram novas formas de desenvolver produtos químicos mais ecologicamente corretos para uma variedade de aplicações.…”

“…Então, uma interface fraca induz uma distribuição de carga ineficaz e o efeito potencial de reforço das fibras continua inexplorado. Mas, uma interface forte pode garantir uma transferência eficiente da carga aplicada para reforços fibrosos através da matriz com consequente melhora do comportamento mecânico do composto [10,27] . Através da análise dos resultados, não se verificou um aumento na resistência à flexão nos biocompósitos desenvolvidos à medida que a proporção das fibras vegetais foi sendo aumentada, conforme descrevem alguns trabalhos [5,9,10,29] .…”

“…Mas, uma interface forte pode garantir uma transferência eficiente da carga aplicada para reforços fibrosos através da matriz com consequente melhora do comportamento mecânico do composto [10,27] . Através da análise dos resultados, não se verificou um aumento na resistência à flexão nos biocompósitos desenvolvidos à medida que a proporção das fibras vegetais foi sendo aumentada, conforme descrevem alguns trabalhos [5,9,10,29] . Tal comportamento sugere uma baixa adesão entre as fases da fibra e da matriz polimérica, corroborado pelo fato de a resistência à tração dos biocompósitos ter diminuído com o aumento da proporção de fibras [29] .…”

Efeito do tratamento alcalino de fibras de juta no comportamento mecânico de compósitos de matriz epóxi

“…Por outro lado, nota-se um aumento no módulo elástico de 185 e 216% para os compósitos com fibras de juta sem tratamento e com fibras tratadas, respectivamente, em relação à matriz de resina epóxi, conforme observado na Figura 4. Esse comportamento está relacionado à incorporação das fibras que possuem maior rigidez e menor deformação do que a matriz [9,15] . Na Figura 5 estão apresentados os gráficos de tensão máxima e módulo elástico, obtidos a partir do ensaio de flexão a três pontos.…”