Tire rubber–sisal composites: Effect of mercerization and acetylation on reinforcement

Abstract

Tire rubber particles were mixed randomly with short sisal fibers and hot pressed. Sisal fibers were used as received, mercerized, and mercerized/acetylated. The fibers were characterized by scanning electron microscopy (SEM), thermal gravimetry analysis (TGA), infrared spectroscopy (FTIR), water sorption, and mechanical properties. Thermal stability of the mercerized/acetylated fibers improves (from 200 to 300°C) with respect to the raw fibers, and water sorption is ϳ 20% smaller than for the raw and the mercerized fibers. Tensile strength is unchanged after the chemical treatments. Water sorption, mechanical properties, and SEM evaluated the performance of the tire rubber composites. All composites showed enhanced elastic modulus; increase is dependent on fiber load. Smallest water sorption was obtained in composites with the mercerized/ acetylated fibers. With these fibers at 10% load, the best results were obtained with the smaller tire rubber particles (320 m) and at 5% load with the bigger (740 m) tire rubber particles. Both composites showed ϳ 50% increase in tensile strength when compared to similar composites with raw fibers. SEM of the surface of fracture showed that the adhesion between fiber and rubber was enhanced after both chemical treatments.

Caracterização química e estrutural de fibra de sisal da variedade Agave sisalana

“…Além destas aplicações, a literatura relata diversos estudos sobre a modificação da superfície das fibras com objetivo de sua utilização em materiais compósitos poliméricos de grande interesse para a indústria [1,3,7,8,10,[12][13][14][15][16][17][18][19][20] . Os compósitos reforçados com fibras de sisal se destacam por apresentarem alta resistência ao impacto, e boas propriedades de resistência à tração e flexão [3,[21][22][23][24] .…”

Estudo da influência de tratamentos químicos da fibra de sisal nas propriedades de compósitos com borracha nitrílica

“…O desempenho de compósitos reforçados com fibras, além das características da fibra, também depende da compatibilização entre a fibra e a matriz de borracha [12] . A interface fibra/matriz é a região onde ocorre o contato entre os componentes do compósito.…”

“…A adesão inadequada entre as fases envolvidas na interface poderá provocar o início de falhas, comprometendo o desempenho do compósito. Portanto, além das propriedades individuais de cada componente do compósito, a interface deve ser a mais adequada possível para otimizar a combinação das propriedades envolvidas [11,12] .…”

“…A literatura relata diversos estudos onde as propriedades físico-químicas e a modificação da superfície das fibras vegetais são investigadas, objetivando sua utilização em materiais compósitos [1,[11][12][13][14][15][16][17] .…”

“…No mecanismo das mudanças comportamento mecânico do material, basicamente, enquanto a matriz suporta a maior parte de uma carga que é aplicada, as partículas dispersas evitam ou dificultam a propagação de trincas [22] . O efeito de cargas fibrosas na resistência à tração de ruptura de compósitos de borracha reforçados com fibras curtas tem sido amplamente estudado [2,6,9,12,21] . Geethamma e colaboradores [21] relataram que geralmente a resistência à tração cai inicialmente até um teor de fibra a partir da qual passa a aumentar.…”