A palmeira Livistona chinensis, nativa do sul do Japão, é muito utilizada como planta ornamental em paisagismos em todo o território brasileiro, e além de adaptar-se bem a vários tipos de solos é de fácil reprodução. Essa palmeira produz uma bainha fibrosa na base de seu pecíolo, que é de fácil extração, plana, flexível e porosa, com características ainda pouco conhecidas e exploradas, é um material de fonte renovável que instiga a criatividade para seu uso tanto de forma artesanal quanto industrial. Neste contexto a caracterização da bainha fibrosa da palmeira Livistona chinensis se torna relevante, pois pode representar um leque de oportunidades para o desenvolvimento de novos produtos para o mercado. A caracterização da bainha fibrosa foi realizada com auxílio de microscópio eletrônico de varredura, espectrometria de energia dispersiva de raios-X, microtomografia, análise termogravimétrica, difração de raios-X, composição química e umidade, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier Também foram obtidos valores para densidade, gramatura e resistência à tração, incluindo índice de absorção acústica, condutividade térmica e Termografia infravermelha. Os ensaios e análises realizados indicaram que a fibra possui propriedades e características que são comparáveis a outras fibras lignocelulósicas e os resultados estão bem próximas aos encontrados para as fibras de coco, como a composição química, densidade e índice de cristalinidade. Um dos fatores relevantes é o índice de condutividade térmica da bainha fibrosa que se manteve próximo aos valores de materiais isolantes utilizados industrialmente como a lã de rocha e lã de vidro. Quanto aos ensaios de termografia de infravermelho, que apontam seu potencial para ser usado como isolante térmico. / The Livistona chinensis palm, native to southern Japan, is widely used as an ornamental plant in landscaping throughout the Brazilian territory, and besides adapting well to various types of soils, it is easy to reproduce. It produces a fibrous sheath at the base of its petiole, which is easy to extract, flat, flexible and porous, with characteristics still little known and exploited, is a renewable source material, and which instigates creativity for its use both artisanly and industrial. In this context the characterization of the fibrous sheath of palmeira Livistona chinensis becomes relevant, since it can represent a range of opportunities for the development of new products for the market. The characterization of the fibrous sheath was performed with scanning electron microscope, X-ray dispersive energy spectrometry, microtomography, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, chemical composition and humidity, Fourier transform infrared spectroscopy We also obtained values for density, weight and tensile strength, including acoustic absorption index, thermal conductivity and infrared thermography. The tests and analyzes indicated that the fiber has properties and characteristics that are comparable to other lignocellulosic fibers and the results are very close to those found for coconut fibers, such as chemical composition, density and crystallinity index. One of the relevant factors is the thermal conductivity index of the fibrous sheath that remained close to the values of insulating materials used industrially as rock wool and glass wool. Regarding the infrared thermography tests, which point out its potential to be used as thermal insulation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-06T20:25:36Z No. of bitstreams: 1 2017_MarianaRoldideOliveira.pdf: 10182040 bytes, checksum: 93279036cec58b652625d2daba8cc811 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-01-17T20:42:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MarianaRoldideOliveira.pdf: 10182040 bytes, checksum: 93279036cec58b652625d2daba8cc811 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-17T20:42:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MarianaRoldideOliveira.pdf: 10182040 bytes, checksum: 93279036cec58b652625d2daba8cc811 (MD5) Previous issue date: 2018-01-17 / Com a crescente preocupação ambiental e busca por materiais que possuam baixo impacto, os materiais poliméricos renováveis se apresentam como alternativa interessante na substituição de materiais sintéticos, que não contribuem com a política da sustentabilidade. Nesse cenário encontra-se a hemicelulose, um polímero natural presente nas fibras vegetais e, portanto, abundante na natureza. Além da abundância do material, a hemicelulose é um polímero biodegradável e de fácil obtenção. Sendo assim, foram extraídas hemiceluloses de fibras de curauá por meio de um procedimento de extração alcalina utilizando KOH e empregando um planejamento experimental para avaliar o efeito de 3 variáveis sobre as propriedades do material extraído: concentração alcalina, temperatura e tempo. Após a obtenção de hemicelulose, foram realizados ensaios para caracterizar suas propriedades térmicas, químicas e morfológicas. A partir dos dados dos ensaios, juntamente com o resultado estatístico identificou-se que a metodologia que melhor respondeu ao procedimento foi a que utilizou concentração 10% (m/v), temperatura ambiente e tempo de 3 horas. Utilizando esta metodologia, foi realizada a produção da película de hemicelulose, que também teve suas propriedades térmicas, químicas e morfológicas determinadas, assim como suas propriedades mecânicas. A película de hemicelulose apresentou boa estabilidade térmica, alta capacidade de elongação e um aumento do módulo de armazenamento em função da temperatura. / With the growing environmental awareness and the search for materials of low impact cause, renewable polymers are presented as an interesting alternative on substitution of synthetic materials that do not contribute to the environmental policies. In this context is the hemicellulose, a natural polymer present in plant fibers and, therefore, abundant in nature. In addition, hemicellulose is a biodegradable and easy to obtain polymer. Thus, hemicelluloses from curauá fibers were obtained by alkaline extraction using KOH and an experimental design was performed in order to investigate the influence of the variation of alkali concentration, temperature and time on on properties of the extracted material. After obtaining hemicellulose, tests were carried out to characterize its thermal, chemical and morphological properties. By performing statistical analysis of the test data, it was identified that the methodology that best answered the procedure of obtaining the polymer was the one that used 10% (w/v) concentration, ambient temperature and time of 3h. Using this methodology, the hemicellulose sheet was produced, which also had its thermal, chemical and morphological properties determined, as well its mechanical properties. The hemicellulose sheet presented good thermal stability, high elongation capacity and an increase of the storage modulus as a function of temperature.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2015-10-22T17:44:59Z No. of bitstreams: 1 2015_NoaraModestoPimentel.pdf: 10797455 bytes, checksum: 31a2a0abd3a34509566c2c80a71eabfa (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2015-12-20T16:24:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_NoaraModestoPimentel.pdf: 10797455 bytes, checksum: 31a2a0abd3a34509566c2c80a71eabfa (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-20T16:24:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_NoaraModestoPimentel.pdf: 10797455 bytes, checksum: 31a2a0abd3a34509566c2c80a71eabfa (MD5) / A palmeira de piaçava (Attalea funifera Mart.) é endêmica do Bioma Mata Atlântica, ocorre no litoral da Bahia, Brasil, seus PFNMs são utilizados antes da chegada dos portugueses na costa brasileira, por comunidades indígenas. Esse conhecimento tradicional rapidamente foi repassado aos colonizadores e aos negros Africanos. Atualmente a espécie já é cultivada em grandes plantações e o extrativismo mantido pelas populações negras residentes na região, agricultores familiares e comunidades quilombolas que ainda conservam esse recurso em seus fragmentos de florestas e em pequenos plantios, localmente denominados de 'mata de piaçava'. As fibras vegetais são comercializadas na forma bruta, pré-beneficiada, beneficiadas, vassouras e artesanatos com a fibra vegetal beneficiada. Este trabalho abordou técnicas e tecnologias que envolveram o manejo e o processamento da fibra vegetal, através de levantamentos de campo, troca de saberes entre pesquisadores e extrativistas da piaçava, implantação de parcelas em áreas de plantio, experimentos de campo com a fibra vegetal e informações preliminares com vistas ao aproveitamento da polpa do fruto e o óleo vegetal da semente. Encontrou-se 888 palmeiras por hectare na área do produtor, aproximadamente 65% dessas estavam produzindo fibras vegetais. Os plantios quilombolas apresentaram aproximadamente 1.250 palmeiras por hectare, 83% dessas estavam produzindo fibras vegetais comercializáveis. A produtividade média de fibra por planta na fase de ‘bananeira em produção’ foi de 1,2 kg/planta/ano e na fase coqueiro uma média de 3,68 kg/planta/ano. Após mais de 12 meses da primeira extração, a média de fibra por planta na segunda extração foi de 0,71 kg/planta/ano na fase ‘bananeira em produção’ e de 3,14 kg/planta/ano nas plantas coqueiro. A etapa de pré-beneficiamento apresentou 17,3% de resíduos, no beneficiamento apresentou uma média de 26,8% de resíduos e aproximadamente 15,3% de descarte na etapa de confecção das vassouras de piaçava. Portanto, ao longo do processo produtivo foi descartado aproximadamente 41,8% de resíduos, aproveitados 35,6% de fibras vegetais fino/média, 5,3% de fibras grosso-médias e 17% corresponderam ao subproduto ‘fita’ para cobertura de quiosques de praia. Considerando a comercialização das fibras vegetais da piaçava beneficiadas (cortadas), as margens brutas de ganhos financeiros foram: 10,47% para o ‘tirador; 7,62% para catadeira; 28,57% para o cortador; e 52% para o atravessador. Apesar das dificuldades de acessar o mercado de vassouras da piaçava, os extrativistas dominam as técnicas e tecnologias envolvidas no manejo e processamento da fibra vegetal, o que permite que a renda extrativista familiar, com a fibra da piaçava, seja melhorada. A renda extrativista atual variou de R$ 360,00 a R$ 600,00 por mês. Supondo o cenário onde o extrativista domina todo o processo produtivo da confecção das vassouras de piaçava, a renda mensal bruta, de um único extrativista, trabalhando 25 dias por mês, oito horas por dia, passaria para R$ 2.460,00 por mês. O custo de produção para produzir essas 410 vassouras ficaria entorno de R$ 795,38, então o ganho líquido mensal passaria para R$ 1.664,63. Esses valores comprovaram que o maior domínio das etapas de produção, manejo e aproveitamento da fibra vegetal da piaçava, realizada pelos extrativistas, agrega valor ao produto final e eleva a renda dos quilombolas e pequenos agroextrativistas. / Piassava palm tree (Attalea funifera Mart.) is endemic of Atlantic Forest biome and it occurs in Bahia coast, Brazil. It has been used by indigenous communities even before the Portuguese arrived on Brazilian coast. This traditional knowledge was rapidly passed on to colonizers and black communities. The species is currently cultivated in large plantations and extractive activities are maintained by black population living in the region, family farmers and quilombola communities that still retain this resource in their forest fragments and in small plantations, locally named ‘piaçava forest’. Vegetable fibers are commercialized in raw form, pre-benefited, benefited, brooms and handicraft using benefited vegetable fibers. This dissertation covers techniques and technologies involving vegetable fiber management and processing, through field surveys, knowledge exchange between researchers and piaçava extractors, implementation of parcels in planting areas, vegetable fiber yield tests and preliminary information in order to take advantage of fruit pulp and seed vegetable oil. It was found 888 palm trees per hectare in producer area, approximately 65% of them are producing vegetable fibers. Quilombola plantations presented approximately 1.250 palm trees per hectare, 83% of them are producing marketable vegetable fibers. Average fiber productivity per plant during “banana tree in production” phase was 1.2kg/plant/year and during coconut tree phase was about average of 3.68kg/plant/year. After more than 12 months of first extraction the average fiber per plant in second extraction was 0.71kg/plant/year in “banana tree in production” phase and 3.14kg/plant/year in coconut trees. Pre-beneficiation phase presented 17.3% of waste, beneficiation presented an average of 26.8% of waste and approximately 15,3% of disposal of fine/media fiber during piassava brooms confection phase. Therefore throughout productive process approximately 41.8% of waste is discarded, 35.6% of fine/media vegetable fibers are used in broom confection and 17% corresponds to by-product “stripe” to cover beach kiosks and 5,3% of thick/media fiber. Considering the commercialization of piaçava benefited vegetable fibers (cut) gross margins were: 10.47% to the extractor; 7,62% to the harvester; 28.57% to the “quilombolas”; and 52% to the intermediary. Despite the difficulties of accessing the piaçava broom market, the extractors dominate the techniques and technologies involved in the management and processing of vegetable fiber, which allows that the extractive family incoming be improved with palm fiber. Current extractive income varies from R$ 360.00 to R$ 600.00 per month, supposing the scenario where the extractor dominate the whole productive process of piaçava broom confection, gross monthly income of a single extractor, working 25 days a month, eight hours a day, would be R$ 2,460.00 per month. Production costs to produce 410 brooms would be approximately R$ 795.38, then net monthly gain would be R$ 1.664.63. Those amounts prove that dominating piassava vegetable fiber production, management and exploitation by extractors adds value to final product and raises quilombolas and small extractors’ income.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCO_Andre_2011.pdf: 5123348 bytes, checksum: baef255456f46737f3ad89abd6710168 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / "Green" petroleum coke is a solid product, obtained from the cracking of heavy residual oils in the waste conversion units called delayed coking units (UCR). The market for application of "green" coke is very broad, perhaps regarded as the product (derived directly from oil) with the greatest potential for industrial use, as in the metallurgical area (fuel or reducer), obtaining refractory crucibles, sintered parts, coating equipment, composition of amber glass, solid fuels. Due to its high calorific value, from 8200 to 8600 kcal/kg, this byproduct of oil is widely used as a source of energy in industries. This study aimed to the blending of petroleum coke fines with natural fibers (eucalyptus and sugarcane bagasse) and subsequently obtains briquettes through compression molding. Thus, it was hoped to obtain a product with a higher calorific value compared with briquettes formed only by vegetable fibers and additionally reduce partly the consumption of materials from non-renewable sources (petroleum coke) to obtain briquettes. The raw materials used were fines of petroleum coke and eucalyptus fibers and sugarcane bagasse .. The proportions of mixtures of fines of petroleum coke and vegetable fibers were: 100% coke fines, 75/25, 50/50, 25/75 and 100% vegetable fibers. The mixtures had their moisture standardized between 10% and 12% and the force used to perform the compaction was 12t. To make the compression it was used a cylindrical stainless steel cast of 9.62 cm2 and a hydraulic press of parallel plates type. The briquettes molded with the ratio 25/75 and 50/50 coke/fibers presented, visually, good compaction and proper agglomeration. It was obtained also the formation of briquettes made of 100% petroleum coke, but they presented themselves fragile. However, for blends 75/25 coke/fibers was not possible to obtain briquettes, probably due to compaction is not adequate. Samples of all produced briquettes were analyzed for gross calorific value (GCV). The briquettes compounded of 50/50 coke/eucalyptus and coke/bagasse showed an increase of approximately 50% in the GCV when compared to those found for the briquettes made from 100% plant fibers. It was doner diametral compression tests for the briquettes and most of them showed characteristics of relatively brittle materials with low strain values. The briquettes compounded of 100% petroleum coke showed the lowest values of stress and strain. For the briquettes compounded of coke/ eucalyptus was observed decreasing behavior of the variables as the concentration of coke increased. For the briquettes compounded of coke/sugar cane bagasse, occurred an increase in the values of variables after the addition of coke. / O coque verde de petróleo é um produto sólido, obtido a partir do craqueamento de óleos residuais pesados em unidades de conversão de resíduos denominadas unidades de coqueamento retardado (UCR). O mercado de aplicação do coque verde é vasto, com grande potencial de utilização industrial, como na área metalúrgica (carburante ou redutor), obtenção de cadinhos refratários, peças sinterizadas, revestimentos de equipamentos, composição de vidro âmbar, combustíveis sólidos. Devido ao seu alto poder calorífico, 8200 a 8600 kcal/kg, este subproduto do petróleo é amplamente utilizado como fonte geradora de energia em indústrias. O presente trabalho teve como objetivo a mistura de finos de coque de petróleo com fibras vegetais (de eucalipto e de bagaço de cana) e posterior obtenção de briquetes através de moldagem por compressão. Desta maneira, esperava-se obter um produto com maior poder calorífico em comparação com briquetes formados somente por fibras vegetais e, adicionalmente, reduzir em parte o consumo de materiais de fontes não renováveis (coque de petróleo) na obtenção de briquetes. As proporções em massa das misturas de finos de coque de petróleo e fibra vegetal foram: 100% finos de coque, 75/25, 50/50, 25/75 e 100% fibra vegetal. As misturas tiveram suas umidades padronizadas entre 10% e 12% e a força utilizada para a compactação foi de 12t. Para proceder a compactação utilizou-se um molde de aço inoxidável, em formato cilíndrico, com área de 9,62cm2, e uma prensa hidráulica tipo placas paralelas. Os briquetes moldados com a proporção 25/75 e 50/50 coque/fibras apresentaram, visualmente, boa aglomeração e adequada compactação. Obteve-se, também, a formação de briquetes compostos de 100% de coque de petróleo, porém estes apresentaram-se frágeis. No entanto, para as misturas 75/25 coque/fibras não foi possível a obtenção dos briquetes, provavelmente, devido à compactação não adequada. Amostras de todos os briquetes produzidos foram submetidas à análise de poder calorífico superior (PCS). Os briquetes de composição 50/50 coque/eucalipto e coque/bagaço apresentaram aumento de aproximadamente 50% nos valores de PCS quando comparados aos valores encontrados para os briquetes compostos de 100% de fibras vegetais. Realizou-se ensaios de compressão diametral para os briquetes e a maioria dos briquetes apresentou características de materiais relativamente frágeis com baixos valores de deformação. Os briquetes de composição 100% coque de petróleo foram os que apresentaram os menores valores de tensão e deformação. Para os briquetes de composição coque/eucalipto foi observado o comportamento decrescente para as variáveis força, deformação e tensão conforme a concentração de coque aumentava. Já para as composições coque/bagaço de cana de açúcar, ocorreram aumentos nos valores das variáveis quando da adição de coque.

A utilização de fibras vegetais em materiais compósitos tem crescido significativamente nos últimos anos em diferentes aplicações, tendo em vista propriedades como baixa massa específica e alta resistência específica, quando comparadas a fibras sintéticas tradicionais (especialmente vidro), além do requisito de baixa energia para processamento e da vantagem ambiental. O foco principal desse trabalho foi identificar e avaliar o potencial de utilização de fibras vegetais como promotores de fluxo frente a materiais convencionais disponíveis e utilizados em processos de moldagem líquida. Dessa forma, foram realizadas infiltrações retilíneas e radiais, em processos de moldagem por transferência de resina (RTM), de reforços de mantas de fibra de vidro com diferentes frações volumétricas e diferentes pressões de injeção a fim de se verificar tais influências nos cálculos de permeabilidade planar através da Lei de Darcy. Foi avaliada a isotropia de mantas homogêneas de vidro e sisal em infiltrações radiais. Experimentos de infiltração retilínea foram realizados para se determinar a permeabilidade planar em função da utilização do tipo de reforço fibroso, da fração volumétrica (%Vf), do comprimento da fibra, do tipo de fluido impregnante, além de se avaliar o efeito da hibridização de reforços fibrosos e da sequência de empilhamento. A permeabilidade diminuiu com o aumento da %Vf, e a permeabilidade de mantas de sisal foi superior às mantas de fibra de vidro e de não-tecidos de polipropileno (PP) usados como promotores de fluxo. Houve uma leve tendência ao aumento da permeabilidade com o comprimento da fibra de sisal. O uso da manta de sisal como promotor de fluxo contribuiu tanto para o aumento da permeabilidade de reforços híbridos em relação aos constituídos com promotor de fluxo tradicional de PP, quanto para as propriedades mecânicas de compósitos moldados. Mesmo que o percentual de absorção de água tenha sido mais evidente nos compósitos reforçados com fibras de sisal, o envelhecimento não se mostrou muito agressivo as suas propriedades mecânicas. Dessa forma, do ponto de vista de utilização, a fibra de sisal pode ser indicada em aplicações de engenharia como potencial substituta aos promotores de fluxo comerciais empregados em processos de moldagem líquida, tais como RTM light e infusão. / The use of natural fibers to reinforce composite materials increased dramatically in the last years. These fibers have many advantages such as light weight and good specific strength compared to synthetic fibers (especially glass fiber), low energy requirements for processing and favorable environmental impact. In this way, the main focus of this work was to identify and evaluate the utilization of vegetable fibers as flow enhancement systems in comparison with traditional ones in composite manufacturing based on liquid molding. This way, rectilinear and radial infiltration experiments have been carried out using glass-fiber mats with different fiber volume content and injection pressure in order to evaluate their influence on in-plane permeability calculation by Darcy’s law. Isotropy of homogeneous fiber reinforcements (glass mats and sisal mats) was evaluated through radial infiltration experiments. Other rectilinear experiments were done to determine in-plane permeability as a function of the type of reinforcement, fiber volume ratio, fiber length, type of impregnated fluid, and also to study hybridization of fiber mats and the stacking sequence of mats. Permeability decreased for higher fiber content. For similar fiber volume content, permeability of the sisal mats was much higher than of glass mats and PP non-woven core used as commercial infiltration medium. A slight trend towards higher permeability for sisal fiber of higher length. The use of the sisal mat as a flow medium increased permeability of the hybrid reinforcement in comparison with the PP medium and slightly improved its mechanical behavior. Even though water uptake was higher for the sisal composites, their aging in water was not too detrimental regarding mechanical properties. Hence, the sisal fiber mat might be used in engineering applications as a substitute for commercial flow media, widely used in liquid molding processes, such as RTM light or infusion.

Uma forma muito interessante utilizada no reaproveitamento de resíduos derivados celulósicos como a madeira é a sua incorporação a termoplásticos, formando compósitos poliméricos que são normalmente chamados de “madeira plástica”(MP). Como os polímeros olefínicos não possuem interação com os derivados celulósicos, em virtude de suas características apolares, faz-se necessário o uso de agentes interfaciais ou de acoplamento, a fim de melhorar a adesão na interface entre os componentes. Assim, alguns agentes compatibilizantes têm sido utilizados na modificação de fibras vegetais, para aumentar essa adesão interfacial entre o reforço celulósico e a matriz polimérica e com isso melhorar as propriedades do compósito polimérico. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da presença do agente funcionalizante ou compatibilizante (AC) nas propriedades físicas, mecânicas, térmicas, químicas, reológicas e morfológicas da madeira plástica. Os compósitos termoplásticos foram produzidos a partir de plásticos pós-uso (PEAD e PP) e pó de madeira da espécie eucaliptus grandis (EU). Este desenvolvimento foi realizado em várias etapas, porém mantendo constante o teor de pó de EU em 30 % m/m. Na primeira etapa foram testados três agentes compatibilizantes em matriz de PEAD pós-uso a fim de selecionar o melhor AC. Num segundo passo, com o AC que apresentou melhores resultados na primeira etapa, foram formulados novos compósitos utilizando diferentes concentrações de AC, a fim de definir a concentração ótima a ser utilizada de acordo com os resultados de suas propriedades. Selecionado o AC (PEgAM) e teor ótimo (3 % m/m), na terceira etapa foi incorporado um outro polímero (PP pós-consumo), produzindo compósitos através de blendas de PP/PEAD pós-uso com proporções de 80/20 e 50/50 com a fibra vegetal de EU (30%). Os AC’s usados nesta etapa foram o polietileno e o polipropileno graftizados com anidrido maleico (PEgAM e PPgAM). Todos os compósitos foram formulados com 30 % de EU e 3% m/m de AC, sendo processados por extrusão e após moldados por injeção. Resultados da caracterização mecânica mostraram que os compósitos termoplásticos polímero-madeira com AC apresentaram um melhor desempenho mecânico em relação aos compósitos não compatibilizados. Estes resultados puderam ser comprovados também pela análise morfológica, onde se percebeu uma adesão entre as fases nos compósitos compatibilizados. Em relação aos resultados do teste de ângulo de contato com a superfície dos compósitos, este mostrou que a incorporação do AC conduziu a um aumento de energia superficial da matriz polimérica promovendo assim uma melhor interação com a carga vegetal. Entre as propriedades físicas, químicas, térmicas e reológicas, mostrou-se que em geral os compósitos compatibilizados também apresentaram bons resultados em relação aos sem AC, sendo assim viável a utilização de materiais residuais, podendo diminuir o impacto ambiental e agregar valores a esses novos materiais. / A very interesting way used in the reuse of waste cellulose derivatives such as wood is its incorporation into thermoplastics, forming thermoplastics composites usually so-called "wood plastic "(WP). As the olefin polymers have no interaction with cellulose derivatives, owing to its apolar characteristics, it is necessary the use of interfacial or coupling agents in order to improve adhesion at the interface between the components. Thus, some compatibilizing agents have been used in the modification of plant fibers, to enhance the interfacial adhesion between the cellulosic reinforcement and the polymeric matrix and thereby improve the properties of the polymeric composite. In this sense, the objective of this study was to evaluate the presence of the functionalizing agent or compatibilizer (CA) in the physical, mechanical, thermal, chemical, rheological and morphological characteristics of wood plastic. The composites were produced from after use thermoplastic (HDPE and PP) and wood powder of eucalyptus grandis species (EU). This development was carried out in several stages, while maintaining constant the level of EU powder in 30% w/w. In the first stage were tested tree compatibilizing agents an only one matrix type (HDPE) to select the best CA. A second step, with the AC showed better results in the first phase, new composite made using different concentrations of AC in order to define the optimal concentration to be used according to the results of their properties. Selected the CA (HDPEgMA) and your great level (3% w/w), in the third stage was built another polymer (PP post-use), producing composites through blends of PP/HDPE post-use with proportions of 80/20 and 50/50 and with the EU plant fiber. The CA's used in these steps were graft polyethylene and polypropylene with maleic anhydride (HDPEgMA and PPgMA). All composites were formulated with 30% EU and 3% w/w of CA, being extruded and after injection molding. Results showed that the mechanical characterization of wood plastic with CA had a higher mechanical performance compared to no-compatibilized composites. These results could be supported also by morphological analysis, where we noticed a adhesion between the phases in the compatibilized composites. Regarding the results of the test contact angle with the surface of the composites, this showed that the incorporation of CA led to an increase in surface energy of the polymeric matrix promoting a better interaction with the filler plant. Among the physical, chemical, thermal and rheological properties, it was shown that generally compatibilized composites also showed good results compared to those without CA, and thus feasible to use waste materials, can reduce the environmental impact and add value to these new materials.

A palmeira Livistona chinensis, nativa do sul do Japão, é muito utilizada como planta ornamental em paisagismos em todo o território brasileiro, e além de adaptar-se bem a vários tipos de solos é de fácil reprodução. Essa palmeira produz uma bainha fibrosa na base de seu pecíolo, que é de fácil extração, plana, flexível e porosa, com características ainda pouco conhecidas e exploradas, é um material de fonte renovável que instiga a criatividade para seu uso tanto de forma artesanal quanto industrial. Neste contexto a caracterização da bainha fibrosa da palmeira Livistona chinensis se torna relevante, pois pode representar um leque de oportunidades para o desenvolvimento de novos produtos para o mercado. A caracterização da bainha fibrosa foi realizada com auxílio de microscópio eletrônico de varredura, espectrometria de energia dispersiva de raios-X, microtomografia, análise termogravimétrica, difração de raios-X, composição química e umidade, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier Também foram obtidos valores para densidade, gramatura e resistência à tração, incluindo índice de absorção acústica, condutividade térmica e Termografia infravermelha. Os ensaios e análises realizados indicaram que a fibra possui propriedades e características que são comparáveis a outras fibras lignocelulósicas e os resultados estão bem próximas aos encontrados para as fibras de coco, como a composição química, densidade e índice de cristalinidade. Um dos fatores relevantes é o índice de condutividade térmica da bainha fibrosa que se manteve próximo aos valores de materiais isolantes utilizados industrialmente como a lã de rocha e lã de vidro. Quanto aos ensaios de termografia de infravermelho, que apontam seu potencial para ser usado como isolante térmico. / The Livistona chinensis palm, native to southern Japan, is widely used as an ornamental plant in landscaping throughout the Brazilian territory, and besides adapting well to various types of soils, it is easy to reproduce. It produces a fibrous sheath at the base of its petiole, which is easy to extract, flat, flexible and porous, with characteristics still little known and exploited, is a renewable source material, and which instigates creativity for its use both artisanly and industrial. In this context the characterization of the fibrous sheath of palmeira Livistona chinensis becomes relevant, since it can represent a range of opportunities for the development of new products for the market. The characterization of the fibrous sheath was performed with scanning electron microscope, X-ray dispersive energy spectrometry, microtomography, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, chemical composition and humidity, Fourier transform infrared spectroscopy We also obtained values for density, weight and tensile strength, including acoustic absorption index, thermal conductivity and infrared thermography. The tests and analyzes indicated that the fiber has properties and characteristics that are comparable to other lignocellulosic fibers and the results are very close to those found for coconut fibers, such as chemical composition, density and crystallinity index. One of the relevant factors is the thermal conductivity index of the fibrous sheath that remained close to the values of insulating materials used industrially as rock wool and glass wool. Regarding the infrared thermography tests, which point out its potential to be used as thermal insulation.

O entendimento das características de compósitos com fibras naturais pode promover o seu uso a ponto de sugerir sua aplicação no lugar de compósitos reforçados com fibras sintéticas. Este trabalho busca embasar essa alternativa através da comparação do comportamento mecânico de compósitos unidirecionais de matriz poliéster isoftálica reforçada com fibras de curauá e reforçada com fibras de vidro. Os compósitos foram produzidos na forma de lâminas finas com teor de fibra de 20% onde se variou o ângulo do reforço (0º, 15º, 30º, 45º, 60º, 75º e 90º) com o objetivo de estudar o efeito de orientação da fibra nas suas propriedades. Foram moldados compósitos variando-se o teor volumétrico de fibras (10 %, 20 %, 30 %, 40 % e 50 %) a fim de avaliar a quantidade ótima de reforço em cada lâmina; a eficiência de um tratamento alcalino (5 % em peso de NaOH) na superfície das fibras de curauá também foi avaliada afim de se observar o ganho em resistência mecânica dos compósitos. Todos os compósitos unidirecionais foram caracterizados por meio de ensaios de tração, flexão e cisalhamento short-beam. As propriedades das lâminas reforçadas com fibra de curauá ou com fibra de vidro também foram estudadas utilizando-se as teorias da micromecânica disponíveis em softwares comerciais. As fibras de curauá tratadas com a solução alcalina produziram compósitos com maior resistência à tração quando comparados aos compósitos de curauá sem o tratamento devido a melhor interação com a matriz. A variação do ângulo de reforço mostrou o quão dependente são a resistência e o módulo dos compósitos reforçados com fibra de curauá ou vidro em relação à orientação das fibras. O efeito da orientação da fibra foi mais pronunciado em compósitos reforçados com fibra de vidro. Por último, embora os compósitos reforçados com fibra de vidro sejam mais resistentes que aqueles com fibra de curauá, os resultados para ângulos maiores que 45° foram considerados similares, equiparando as duas fibras nessas condições. / The understanding of natural fibers composites can promote its use. This work aims in compare the behavior of unidirectional polyester matrix composites reinforced with curaua fibers and reinforced with glass fiber. The composites were produced in the shape of a thin sheet where was varied the reinforcement angle (0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90°) with the objective of studying the fiber orientation effect on composite properties. For this study was also mold composites varying the fiber volume fraction (10 %, 20 %, 30 %, 40 % and 50 %) in order to evaluate the best amout of reinforcement in each composite sheet and the efficiency of an alkaline treatment (5 % NaOH) at the curaua fiber surface. All the unidirectional composites were characterized using tensile, flexural and short-beam tests according to ASTM standards. The composites reinforced sheet properties with either glass or curaua fibers were also studied using theoretical micromechanical approach available in commercial software. Curaua fibers treated with alkaline solution produced higher tensile strength results compared with untreated fibers. As expected, the increase in reinforcement angle significantly decreased strength and modulus of curaua reinforcement composites as in glass reinforcement composites. The effect of fiber orientation was more relevant in the glass fiber composites. At last, although the glass fiber composites indicate higher strenght than curaua fiber composites, the results for higher angles (> 45°) were considered similar for both fibers in this conditions.

Uma forma muito interessante utilizada no reaproveitamento de resíduos derivados celulósicos como a madeira é a sua incorporação a termoplásticos, formando compósitos poliméricos que são normalmente chamados de “madeira plástica”(MP). Como os polímeros olefínicos não possuem interação com os derivados celulósicos, em virtude de suas características apolares, faz-se necessário o uso de agentes interfaciais ou de acoplamento, a fim de melhorar a adesão na interface entre os componentes. Assim, alguns agentes compatibilizantes têm sido utilizados na modificação de fibras vegetais, para aumentar essa adesão interfacial entre o reforço celulósico e a matriz polimérica e com isso melhorar as propriedades do compósito polimérico. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da presença do agente funcionalizante ou compatibilizante (AC) nas propriedades físicas, mecânicas, térmicas, químicas, reológicas e morfológicas da madeira plástica. Os compósitos termoplásticos foram produzidos a partir de plásticos pós-uso (PEAD e PP) e pó de madeira da espécie eucaliptus grandis (EU). Este desenvolvimento foi realizado em várias etapas, porém mantendo constante o teor de pó de EU em 30 % m/m. Na primeira etapa foram testados três agentes compatibilizantes em matriz de PEAD pós-uso a fim de selecionar o melhor AC. Num segundo passo, com o AC que apresentou melhores resultados na primeira etapa, foram formulados novos compósitos utilizando diferentes concentrações de AC, a fim de definir a concentração ótima a ser utilizada de acordo com os resultados de suas propriedades. Selecionado o AC (PEgAM) e teor ótimo (3 % m/m), na terceira etapa foi incorporado um outro polímero (PP pós-consumo), produzindo compósitos através de blendas de PP/PEAD pós-uso com proporções de 80/20 e 50/50 com a fibra vegetal de EU (30%). Os AC’s usados nesta etapa foram o polietileno e o polipropileno graftizados com anidrido maleico (PEgAM e PPgAM). Todos os compósitos foram formulados com 30 % de EU e 3% m/m de AC, sendo processados por extrusão e após moldados por injeção. Resultados da caracterização mecânica mostraram que os compósitos termoplásticos polímero-madeira com AC apresentaram um melhor desempenho mecânico em relação aos compósitos não compatibilizados. Estes resultados puderam ser comprovados também pela análise morfológica, onde se percebeu uma adesão entre as fases nos compósitos compatibilizados. Em relação aos resultados do teste de ângulo de contato com a superfície dos compósitos, este mostrou que a incorporação do AC conduziu a um aumento de energia superficial da matriz polimérica promovendo assim uma melhor interação com a carga vegetal. Entre as propriedades físicas, químicas, térmicas e reológicas, mostrou-se que em geral os compósitos compatibilizados também apresentaram bons resultados em relação aos sem AC, sendo assim viável a utilização de materiais residuais, podendo diminuir o impacto ambiental e agregar valores a esses novos materiais. / A very interesting way used in the reuse of waste cellulose derivatives such as wood is its incorporation into thermoplastics, forming thermoplastics composites usually so-called "wood plastic "(WP). As the olefin polymers have no interaction with cellulose derivatives, owing to its apolar characteristics, it is necessary the use of interfacial or coupling agents in order to improve adhesion at the interface between the components. Thus, some compatibilizing agents have been used in the modification of plant fibers, to enhance the interfacial adhesion between the cellulosic reinforcement and the polymeric matrix and thereby improve the properties of the polymeric composite. In this sense, the objective of this study was to evaluate the presence of the functionalizing agent or compatibilizer (CA) in the physical, mechanical, thermal, chemical, rheological and morphological characteristics of wood plastic. The composites were produced from after use thermoplastic (HDPE and PP) and wood powder of eucalyptus grandis species (EU). This development was carried out in several stages, while maintaining constant the level of EU powder in 30% w/w. In the first stage were tested tree compatibilizing agents an only one matrix type (HDPE) to select the best CA. A second step, with the AC showed better results in the first phase, new composite made using different concentrations of AC in order to define the optimal concentration to be used according to the results of their properties. Selected the CA (HDPEgMA) and your great level (3% w/w), in the third stage was built another polymer (PP post-use), producing composites through blends of PP/HDPE post-use with proportions of 80/20 and 50/50 and with the EU plant fiber. The CA's used in these steps were graft polyethylene and polypropylene with maleic anhydride (HDPEgMA and PPgMA). All composites were formulated with 30% EU and 3% w/w of CA, being extruded and after injection molding. Results showed that the mechanical characterization of wood plastic with CA had a higher mechanical performance compared to no-compatibilized composites. These results could be supported also by morphological analysis, where we noticed a adhesion between the phases in the compatibilized composites. Regarding the results of the test contact angle with the surface of the composites, this showed that the incorporation of CA led to an increase in surface energy of the polymeric matrix promoting a better interaction with the filler plant. Among the physical, chemical, thermal and rheological properties, it was shown that generally compatibilized composites also showed good results compared to those without CA, and thus feasible to use waste materials, can reduce the environmental impact and add value to these new materials.

Orientadores: Eder Lima de Albuquerque, Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T18:28:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_NubiaSuelySilva_D.pdf: 4363251 bytes, checksum: 213063c74cfba9cbb1d694d631c78ebf (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho foram elaborados compósitos poliméricos reforçados com fibras longas e contínuas de miriti, com frações de volume de fibra de 10, 20 e 30%. A fibra de miriti é proveniente do pecíolo da palmeira de burtiti (Mauritia flexuosa L.), palmeira abundante na região amazônica, utilizada na alimentação e na produção de artesanato popular. As características físicas, morfológicas, microestruturais e mecânicas da fibra de miriti, são estudadas. Para a elaboração dos compósitos as fibras receberam tratamento superficial com solução alcalina, a 5%, e a resina de poliéster insaturado foi utilizada como matriz. Foram elaborados neste trabalho, compósitos com as fibras de miriti alinhadas longitudinalmente, chamados de compósitos unidirecionais (UD), e compósitos com fibras de miriti em duas direções ortogonais entre si, chamados de compósitos bi-direcionais (2D). Os compósitos foram consolidados sob pressão, e em seguida foi conduzido o processo de pós-cura a 60 C de temperatura. A caracterização mecânica dos compósitos foi feita sob carregamento de tração (norma ASTM D 638), e sob carregamento de flexão (norma ASTM D 790). Os corpos de prova foram retirados das placas moldadas, e 5 corpos de prova de cada compósito foram submetidos aos ensaios mecânicos. Os resultados obtidos após os ensaios de tração e flexão dos compósitos, mostram a influência da adição de fibras no comportamento mecânico dos compósitos, assim como a influência da orientação das fibras no compósito. A verificação teórica dos resultados experimentais é conduzida para os compósitos unidirecionais testados sob tração, e os valores teóricos foram obtidos por meio da regra da mistura, da teoria de micromecânica dos compósitos. Aspectos macroscópicos e microscópicos da fratura após os ensaios mecânicos foram observados e mostram região de dano e interface fibra-matriz, respectivamente. Os resultados mostram que a adição de fibras à matriz de resina poliéster insaturado, foi, de modo geral, favorável às propriedades mecânicas dos compósitos. A melhor performance mecânica foi obtida pelo compósito unidirecional com 30% em fração de volume de fibras de miriti, testados na direção do carregamento. Para os compósitos bi-direcionais (2D), a adição de fração em volume de fibras somente foi favorável para as propriedades mecânicas sob tração, sendo pouco significativa para os resultados das propriedades sob flexão. Segundo a verificação teórica feita para os resultados experimentais, acima de 25% de adição de fração em volume de fibras, começa a haver sinergia entre os componentes do compósito, evidenciando o efeito reforçante das fibras de miriti / Abstract: In this work continuous miriti fiber reinforced unsaturated polyester matrix composites were elaborated, with 10, 20 and 30% of fiber volume fraction. Miriti fibers are extracted from petiole of buriti palm (Mauritia flexuosa L.), which is a typical specie that grow in Amazonian region, used as food and handicrafts. Physical, morphological, microstructural and mechanical characteristics of miriti fibers were investigated. Treated fibers with a sodium hydroxide solution (5%) were used to elaborate composites in this work. Composites with continuous miriti fibers aligned on unidirectional direction, named as unidirectional composites (UD), and composites with continuous miriti fibers aligned in orthogonal directions, named as bi-directional (2D) composites were elaborated. The composites were consolidated under pressure and a post-cure process was conducted at a 60 C temperature. Mechanical characterization of composites was made under tensile load (ASTM D 638), and under bending load (ASTM D 790). Specimens were taken from molded plates and five specimens of each composite were subjected to mechanical tests. Results obtained after the mechanical tests show the influence of fiber addition on mechanical behavior of composites, as well as the influence of fiber orientation. Theoretical verification of experimental results is conducted for unidirectional composites tested under tension, and the theoretical values were obtained by the mixture rule of micromechanical theory of composites. Macroscopic and microscopic aspects of fracture after the mechanical tests are observed and show the region of damage and fiber-matrix interface, respectively. Results obtained showed that fiber addition on unsaturated polyester resin was favorable to the mechanical properties of composites. The best mechanical performance was obtained by unidirectional composite with 30% in volume fraction of miriti fibers tested on the direction of loading. For 2D composites the addition of fiber volume fraction was only favorable for mechanical properties under tensile load, with little effect on bending properties. According to theoretical verification conducted to the experimental results, more than 25% of fiber volume fraction of miriti fibers, begins to have synergy between the components of the composite, which shows the miriti fibers / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica