As fibras vegetais podem ser utilizadas nao somente para tecidos, mas tambem para fabricacao de fios, cordames, naotecidos, compositos em substituicao aos fabricados em madeira ou materiais sinteticos, sendo que o Brasil possui uma grande variedade de fibras naturais. O presente estudo teve como principal objetivo a caracterizacao fisico-quimica de seis fibras texteis vegetais de especies da familia Malvaceae: Sida rhombifolia L.; Sida carpinifolia L. f.; Sida cordifolia L.; Sidastrum paniculatum (L.) Fryxell; Malvastrum coromandelianum (L.) Gurck e Wissadula subpeltata (Kuntze) R. E. Fries. Foram realizados testes fisicos tenseis (resistencia e alongamento); microscopia optica (sem e com solucao de iodo); teores de regain e umidade; testes quimicos de combustao, determinacao do pH do extrato aquoso, efeitos de solvente organico, alcali e acido. Em adicao, foram feitos testes de DSC, TGA, SEM, FTIR, microscopia de luz polarizada, grau de polimerizacao e densidade. Os valores de tenacidade (21-33 cN/tex), alongamento (2-3%) e modulo de Young (10-20 N/tex) sao compativeis com as de fibras naturais de reconhecida empregabilidade textil, com excecao de Sida rhombifolia L. (12 cN/tex). Os resultados obtidos de microscopias opticas e SEM, combustao e regain (10-18%) sao compativeis com os de outras fibras celulosicas. Os testes de FTIR confirmaram presenca de celulose, hemicelulose e lignina, sendo que os testes de DSC e TGA indicaram as temperaturas de picos endotermicos e composicao de hemicelulose (285-337oC; 10-15%), -celulose (360- 365oC; 55-60%) e lignina (420-425oC, 11-27%), valores esses coerentes com os reportados em literatura para outras fibras lignocelulosicas. Em funcao dessas temperaturas, a possibilidade de emprego das fibras estudadas em compositos termoplasticos e bastante restrita. No entanto, por nao haver alteracao significativa de massa apos tratamento com solvente organico, ha indicacao que as fibras do presente estudo poderiam ser empregadas em compositos plasticos termorrigidos. / Vegetal fibers can be employed not only for fabrics, but also for the production of yarns, ropes, nonwovens and composites substituting those ones manufactured from wood or synthetic materials whereas Brazil has a great variety of natural fibers. The present study had as main objective the physicochemical characterization of six textile vegetal fibers of species from Malvaceae family: Sida rhombifolia L.; Sida carpinifolia L. f.; Sida cordifolia L.; Sidastrum paniculatum (L.) Fryxell; Malvastrum coromandelianum (L.) Gurck and Wissadula subpeltata (Kuntze) R. E. Fries. Tensile physical tests (resistance and elongation); optical microscopy (with and without iodine solution); moisture and regain contents; chemical combustion tests; aqueous extract pH; the effects of organic solvent, alkali, acid were carried out. In addition DSC, TGA, SEM, FTIR tests, polarized light microscopy, density and degree of polymerization tests were performed. The values of tenacity (21-33 cN/tex), elongation (2-3%) and Young s modulus (10-20 N/tex) are compatible with those ones from natural fibers of recognized textile employability, exception Sida rhombifolia L. (12 cN/tex). The results of optical and SEM microscopies, combustion and regain (10-18 %) are consistent with those of other cellulosic fibers. The FTIR tests confirmed the presence of cellulose, hemicellulose and lignin, whereas DSC and TGA tests showed endothermic peak temperatures and composition values of hemicellulose (285-337oC ; 10-15%) , -cellulose (360-365oC ; 55-60%) and lignin (420-425oC , 11- 27%), which are consistent with those reported in the literature for other lignocellulosic fibers. Taking in account these temperatures, the possibility of employing the studied fibers in thermoplastic composites is very limited. However, because no significant mass change after treatment with organic solvent, there is indication that the fibers of the present study could be employed in thermoset plastic composites.

O aumento da produção pela agroindústria, ao mesmo tempo em que proporciona benefícios, gera uma grande quantidade de resíduos que, se não tratados de forma adequada, trazem malefícios à sociedade e ao ambiente. A utilização destes subprodutos diminui custos da produção, aumenta o aproveitamento total do alimento e reduz o impacto ambiental. Dessa forma, alguns subprodutos como cascas, sementes e bagaços podem ser transformados em ingredientes alimentícios. Este trabalho teve como objetivo caracterizar as polpas e os resíduos do processamento de açaí, buriti e cupuaçu, bem como avaliar a melhor fonte de fibras para a elaboração de pães integrais. Os resíduos foram separados em: torta desengordurada de açaí, de buriti e cupuaçu; açaí integral; semente do açaí; endocarpo esclerificado do buriti; casca do buriti; buriti integral; semente do buriti; casca do cupuaçu; cupuaçu integral e semente do cupuaçu. Foram realizadas análises de composição centesimal e coloração nas polpas e resíduos, onde a casca de cupuaçu apresentou melhores características para elaboração de uma farinha para desenvolvimento dos pães. Os pães foram desenvolvidos substituindo parcialmente a farinha de trigo pela farinha de casca de cupuaçu (FCC) em 0%, 3%, 6% e 9% e analisados quanto à composição centesimal, fatores antinutricionais, propriedades físicas e aceitabilidade pelos consumidores. Para elaboração da FCC, as cascas foram lavadas, sanitizadas com hipoclorito de sódio, liofilizadas e trituradas em moinho de facas. Como resultados, os pães integrais tiveram sua composição centesimal quase inalterada em função da substituição da farinha de trigo pela farinha de casca de cupuaçu, exceto pelo aumento gradativo no teor de fibras alimentares em detrimento do teor de carboidrato. Assim, os pães com 6% de FCC, segundo a legislação brasileira, podem ser considerados como fonte de fibras e os pães com 9% com alto teor de fibras alimentares. O aumento do teor de FCC proporcionou diminuição no valor calórico dos pães em relação ao padrão, assim como melhor digestibilidade protéica in vitro; aumento não significativo nos teores de taninos; leve aumento no teor de fitatos e fenólicos totais, porém próximos aos encontrados na literatura. O valor de pH pouco variou nos pães. A farinha de casca de cupuaçu contribuiu para aumentar a diferença de cor dos miolos dos pães do que da crosta dos mesmos, onde maiores quantidades de farinhas de casca adicionadas promovem colorações mais escuras. O volume dos pães diminuiu proporcionalmente em relação ao aumento da substituição da farinha branca pela de casca, quando comparados ao pão padrão. Todos os pães encontram-se dentro da legislação em relação aos microrganismos. Para o teste de aceitação aplicado, constatou-se que 72,5% consumiam pães diariamente; 67,5% consideraram pães importantes na alimentação e 65,0% declararam importante o consumo de fibras para a saúde. Quanto à avaliação da qualidade, os pães com 0%, 3% e 6% de farinha de casca de cupuaçu obtiveram ótima aceitação e seriam adquiridos/consumidos por 92,5% dos provadores. / The increasing agribusiness production where as providing benefits, generates a large amount of waste that if not treated properly, may harm society and the environment. The use of these by products reduces production costs, increase the total utilization of food and reduce environmental impact. Thus, some byproducts such as hulls, seeds and meals can be processed into food ingredients. This study aimed to characterize the pulps and waste processing of assai, buriti and cupuassu as well as evaluate the best source of fiber for the production of whole grain breads. The residues were separated into: assai, buriti, cupuassu hulls, seeds and whole fruits as well as buriti sclerified endocarp and were analyzed for bromatological composition and pulp and waste coloR. Cupuassu hulls presented better characteristics for the preparation of a meal for the development of the loaves. The breads were developed by partially replacing wheat flour by ground cupuassu hulls (FCC) at 0%, 3%, 6% and 9% levels and analyzed for proximate composition, antinutritional factors, physical properties and consumer S acceptability. For preparation of the FCC, the shells were washed, sanitized with sodium hypochlorite, dried and crushed in a grinder of knives. As a result, the breads had their composition almost unchanged due to the substitution of wheat flour by cupuassu hull flour, except for a gradual increase in dietary fiber content at the expense of carbohydrate content. Hence, the breads with 6% of FCC, according to brazilian laws, can be considered as source of fiber and breads with 9% with high-fiber food. The increased content of FCC provideS a decrease in the caloric value of bread in relation to the pattern, as well as better protein digestibility in vitro, no significant increase in the levels of tannins, a slight increase in the content of phytate and total phenolics, but close to those found in the literature. The pH varied little in the breads. The cupuassu hull flour helped increase the difference in color between bread crumbs and crust, where larger quantities of hull flour promoted the darker hues. The loaf volume decreased proportionally to the increase of hull flour, when compared to standard bread. All breads are within the law in relation to microbiological patterns. For the acceptance test applied, it was found that 72.5% ate bread daily, 67.5% considered important in the diet breads and 65.0% reported significant fiber intake for health. Regarding the evaluation of quality, the bread containing 0%, 3% and 6% of cupuassu hull flour had great acceptance and would be bought or consumed by 92.5% of the panelists.

Orientador: Ana Rita Morales / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T21:17:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_IvaneiFerreira_M.pdf: 6507466 bytes, checksum: 544ce949996ee364af7bcc47e112b2ec (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho estudou-se biocompósitos poliméricos obtidos a partir de um poliéster biodegradável e fibra natural de Munguba (Pseudobombax munguba) nativa da região amazônica. Trata-se de uma fibra de grande abundância encontrada nas regiões alagadiças da floresta, para a qual não existem relatos na literatura de sua utilização em biocompósitos poliméricos. Estudou-se a influência do tamanho da fibra, da concentração, e de tratamentos químicos na superfície da fibra, sobre as propriedades finais dos biocompósitos. As fibras naturais foram moídas e classificadas por tamanho e submetidas a tratamentos químicos. A fim de avaliar as modificações promovidas pelos tratamentos empregados, as propriedades mecânicas, morfologia e propriedades de superfície foram analisadas. A análise por Espectroscopia no Infravermelho (FTIR) mostrou o aparecimento de grupos ésteres confirmando a troca de hidroxila por acetila. Os ensaios mecânicos de tração mostraram que a modificação química proporcionou aumento de 75% no módulo elástico da fibra. Pelas análises de morfologia e de ângulo de contato, foram verificadas alterações superficiais significativas da fibra de munguba, enquanto que a análise termogravimétrica (TGA) mostrou que a modificação química aumentou a estabilidade térmica em comparação com a fibra natural. Os biocompósitos foram preparados por mistura em alto cisalhamento no estado fundido, utilizando fibras naturais e quimicamente tratadas com teores de 10 e 20% variando-se o tamanho das fibras. Os resultados indicaram que o aumento na concentração de fibra foi a principal responsável pelas mudanças nas propriedades mecânicas. As análises morfológicas mostraram que os tratamentos químicos não foram eficazes em promover boa interação fibra-matriz. Modelos mecânicos foram usados para prever o módulo de elasticidade dos biocompósitos sendo que o modelo de Russell descreveu com boa adequação os sistemas estudados. Através da calorimetria exploratória diferencial (DSC) verificou-se que a adição de fibras provocou alterações na cristalinidade, diminuição na temperatura de fusão e aumento na temperatura de cristalização na matriz / Abstract: In this work it was studied polymer biocomposites made from a biodegradable polyester and natural fiber Munguba (Pseudobombax Munguba) native to the Amazon region, found in great abundance marshy areas of the forest, for which there are no literature reports of its use in polymer biocomposites. The effects of fiber size, concentration and chemical treatment on the fiber surface on the final properties of the biocomposites were studied. The natural fibers have been milled and classified by size and subjected to chemical treatment. In order to evaluate the changes promoted by employed treatment, the mechanical properties, surface properties and morphology were evaluated. Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis showed the appearance of ester groups to hydroxyl confirming the exchange by acetyl. By the tensile strength tests showed that the chemical modification time increased by 75% the elastic modulus of the fiber. The analysis of the morphology and the contact angle, significant surface changes were observed in the Munguba fiber, whereas the thermogravimetric analysis (TGA) showed that the chemical modification increased the thermal stability in comparison to the natural fiber. The biocomposites were prepared by high shear mixing in the molten state using natural, and chemically treated fibers with levels of 10 and 20% varying the size of the fibers. The results indicated that increasing the concentration of fiber was mainly responsible for the changes in mechanical properties. The morphological analysis showed that the chemical treatments were not effective in promoting good fiber-matrix interaction. Mechanical models were used to predict the elastic modulus of the biocomposites and the model of Russell presented a good fit to the studied systems. By differential scanning calorimetry (DSC) showed that the addition of fibers caused changes in crystallinity decrease in melting temperature and crystallization temperature increase in the matrix / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

La mutation de nos activités industrielles vers le développement durable est l’un des plus gros enjeux humains du 21ème siècle. L’utilisation de la biomasse dans divers domaines tels que l’énergie, la construction et les matériaux est une réponse face à la raréfaction des ressources fossiles et face aux risques écologiques. Les objectifs de cette thèse sont de créer de nouveaux matériaux les plus bio-sourcés possibles et d’optimiser les propriétés de ces matériaux en vue d’une éventuelle utilisation industrielle. Les travaux présentés ici traitent de la fabrication de matériaux composites à renforts de fibres naturelles, ayant pour matrice des résines bio-sourcées. Les ressources végétales principalement étudiées ici sont les tannins, utilisés pour la réalisation de : - Composites à matrice tannin – hexamine - Composites à matrice tannin – résorcine – aldéhyde Les tannins végétaux ont également été étudiés pour la conception de bio-plastiques tannin – alcool furfurylique pouvant être appliqués à la fabrication de composites. Les panneaux composites ont été réalisés en laboratoire et analysés mécaniquement en se basant sur des méthodes normatives européennes. Les résines ont également été caractérisées à l’aide de diverses techniques telles que l’analyse thermomécanique (TMA) ou la spectroscopie de masse MALDI-ToF. Au final, ces travaux ont permis de réaliser des matériaux composites hautement bio-sourcés, aux propriétés homogènes et reproductibles satisfaisant en outre les exigences d’emploi de plusieurs normes européennes / Changing our industrial activities towards sustainable development is one of the major human concerns of the 21th century. The use of biomass in various areas like energy, construction and materials is an answer to the future scarcity of fossil resources and to the ecological risks. The objectives of this thesis are to create new materials with the highest bio-based content possible and then to optimize these materials properties for a potential industrial use. The work presented here is about the fabrication of composite materials reinforced with natural fibers, using bio-based resins as a matrix. The main vegetable resources studied here are tannins, used to make: - Tannin – hexamine matrix composites - Tannin – resorcinol – aldehyde matrix composites Vegetable tannins were also studied to prepare tannin – furfuryl alcohol bio-plastics that may be used in the composites fabrication. The composites boards were made in laboratory and mechanically analyzed based on European norms methods. Resins were also characterized using various techniques such as thermomechanical analysis (TMA) or MALDI-ToF mass spectrometry. The end results of this work is the fabrication of highly bio-based composite materials, with homogenous and repeatable properties that furthermore satisfy several European norms requirements.

[pt] A presente tese trata de técnicas de baixo custo econômico, acessíveis à população e adequadas ao emprego de materiais que possam ser utilizados em seu estado natural, com pouco beneficiamento. O bambu, a terra crua e as fibras e resinas vegetais, são basicamente os materiais utilizados. Primeiramente foram realizados e testados objetos experimentais para funcionar como elementos de vedações, de cobertura, de sobrecobertura, de proteção externa – brise-soleil e arcos estruturais. Em seguida descreve o aperfeiçoamento de processos de encapsulamento do bambu em desenvolvimento no Laboratório de Investigação Livre Desenho da PUC-Rio. Dando continuidade ao trabalho sobre essas técnicas construtivas, a partir da manipulação de uma determinada bolha de sabão, foi elaborada uma série de modelos experimentais mecânicos e virtuais para uma sala multiuso de 7,70m x 6,00m de base, com altura de 3,20m, feita de fitas de bambu, mantas de barro cru, fibras e resinas vegetais. Na geometria destes modelos, paredes e cobertura se fundem em uma superfície contínua, com duas camadas superpostas, espaçadas e interligadas, formando uma casca que se apoia em toda a extensão do seu perímetro. A seguir, foi feita uma construção em escala real em que fitas de bambu descreviam a geometria base da bolha para testarmos de maneira não instrumentalizada possibilidades de montagem e desmontagem e os índices de resistência devidos ao particular formato da bolha. Finalmente, baseado neste último experimento, são apresentadas soluções gerais inovadoras para o conforto higrotérmico em climas tropicais úmidos que substituem a estratégia da inércia térmica dos materiais espessos e pesados pela leveza de uma dupla casca estrutural que abriga câmaras de ar ventiladas em seu interior. / [en] This thesis studies low cost building techniques that are accessible to a wide range of population groups and are suitable for the use of materials in their natural state with little or no processing. The materials used are basically bamboo, raw earth and vegetable fibers and resins. First a series of tests were carried out with experimental objects to assess suitability for use as sealants, covering, outer covering and external protection – brise –soleil panels and structural arches. Following this, we describe the perfecting of the bamboo coating process in progress the Free Design Laboratory of Rio’s Catholic University. Building on these construction techniques, inspired by the manipulation of a soap bubble a series of experimental mechanical and virtual models were elaborated for a multi-use space measuring 7.7m by 6m at the base with a height of 3.2m, made of bamboo tapes, with a raw earth, fiber and resin covering. In the geometry of these models the walls and covering are a continuous surface with two layers one on another, separated but interconnected. In this way the outer wall is formed which extends over and is supported by the entire perimeter of the structure. The following step was to make a full scale construction in which bamboo tapes were used to form the geometric shape of the base of the bubble in order to do practical tests of the possibilities of assembly and disassembly of such a structure. Tests were also done on the resistance factors afforded by the singular bubble format. Finally, based on the previous experiment we present innovative solutions to the problem of hygrothermic comfort in humid tropical climates which substitute the thermal inertia strategy of thick, heavy building materials with the lightness of a double outer layer that holds ventilated air chambers between these layers.

Idén till arbetet föddes när vi var inne i en av Gina Tricots butiker, då en kund frågade personalen hur mycket ett par jeans som hon skulle prova kunde töja sig. Kunden kunde inte få något fullständigt svar på sin fråga, utan den anställde svarade ”lite”. Utöver detta har vi även fått uppfattningen av att personalen är mindre kunnig om bland annat de olika material som företaget använder sig av. Vi anser då att en materialhandbok kan vara lösningen på detta problem. Vi vill att Gina Tricots personal ska bli mer kunnig inom textil och därmed kunna hjälpa kunderna på ett korrekt och professionellt sätt.I nära samarbete med vår externa, samt interna handledare har vi kommit fram till de delar som materialhandboken består av. Dessa är väv, trikå och grovstickat, de olika naturfibrer, konstfibrer samt blandmaterial som företaget använder sig av, obehandlad och behandlad denim, samt färgning och tryckning. Utöver dessa punkter har vi även valt att ha med påmonterade detaljer, tvättsymboler, frågor och svar, såväl som en skötselöversikt. Under de olika fibrerna finns även underrubriker, såsom egenskaper och skötselråd, för att lättare kunna finna den information man söker.Det har varit viktigt att hitta en balans för att få med så mycket information som möjligt, utan att det blir för tungt för personalen. Likaså var det med språket, det vill säga att få fram en så innehållsrik text som möjligt, men utan för svåra ord, då alla i personalen ska förstå innebörden av texten utan några tveksamheter. Materialhandboken är även gjord på så sätt att man inte behöver läsa från pärm till pärm för att förstå innehållet. Allt för att den ska vara så användarvänlig som möjligt. / <p>The idea was born when we were at Gina Tricot, and a customer asked one of the staff how much a pair of jeans will stretch that she wanted to try on. The customer could not get a complete answer to her question, but the employee said "a bit". In addition, we also had the perception that the staff are untaught of, inter alia, the various materials the company uses. We thought a handbook of textiles was the best idea as a solution for this problem. We want Gina Tricots staff to become more knowledgeable in the textiles and thus be able to help customers in an accurate and professional manner.Working closely with our external and internal trainers, we have figured out what the handbook of textiles consists of. These are fabric, knitted and rough knits, the different natural fibers, artificial fibers and mixed fibers that the company uses, untreated and treated denim, as well as dyeing and printing. Beyond these points, we have also chosen details, laundry symbols, questions and answers, as well as a maintenance overview. Below the different fibers are their characteristics and care, to more easily find the information you seek.It has been important to find a balance in order to get as much information as possible in the handbook of textiles, without making it too complicated for the staff. It was similarly with the language, that is, to produce a text as rich as possible, but without the difficult words, when all of the staff should understand the meaning of the text without any doubt. The handbook of textiles is also designed so that it is not necessary to read from cover to cover to understand the content, to make it as user friendly as possible.</p><p>Program: Textilingenjörsutbildningen</p>

La prise de conscience sociétale vis-à-vis des problèmes environnementaux augmente et conduit à une forte demande en matériaux issus de ressources renouvelables, comme les biocomposites. La sensibilité thermique et le comportement au feu restreint leur utilisation pour certaines applications comme le bâtiment. La réglementation en matière de sécurité incendie est très importante et nécessite donc de trouver des solutions adaptées pour améliorer le comportement au feu de ces matériaux. Dans ce contexte, nous avons dans un premier temps étudié la dégradation thermique et le comportement au feu des fibres naturelles seules et particulièrement l'impact de ses composants sur le comportement au feu. Ensuite, nous avons étudié la réactivité de quatre fonctions (amine, acide carboxylique, alcoxysilane et acide phosphonique) sur la fibre de lin et ses composants (cellulose, hemicellulose, lignine). La caractérisation des greffages a été réalisée de manière originale par des techniques de dégradation thermique.Ensuite, nous nous sommes intéressés à la dégradation thermique et au comportement au feu de biocomposites. Nous avons étudié le comportement au feu de biocomposite à base de PBS et de fibres naturelles en faisant varier différents paramètres comme le taux de fibres, la nature des fibres et l'influence d'un retardateur de flamme phosphoné. Deux stratégies d'ignifugation ont été testées : l'ajout en masse dans la matrice et le greffage sur les fibres naturelles de retardateur de flamme. Pour aller plus loin dans les stratégies d'ignifugation par greffage de retardateur de flamme, nous avons comparé l'influence du greffage d'une molécule et d'une macromolécule sur le comportement au feu du lin et du biocomposite PBS/lin. / The environmental awareness in the society is increasing and leads to a strong demand in material from renewable resources, such as biocomposites. The thermal sensitivity and the flammability restrict their use for certain applications such as building. The fire safety regulation is of prime importance and requires adaptive solutions to be found to improve the fire behavior of these materials.In this context, we have studied the thermal degradation and the fire behavior of natural fibers and particularly the effect of its components on the fire behavior. Then, we studied the reactivity of four moieties (amine, carboxylic acid, alkoxisilane and phosphonic acid) on the natural fibers. The grafting characterization was carried out with original techniques based on thermal degradation.Then, we are interested on the thermal degradation and the fire behaviour of biocomposites. We studied the fire behaviour of biocomposite based on PBS and natural fibers varying different parameters such as the amount of fibers, the type of natural fibers and the influence of a phosphonated fire retardant. Two fireproofing strategies have been tested: the addition in polymer matrix and the grafting on natural fibers of fire retardant. To go further in the fireproofing strategy by fire retardant grafting, we have compared the influence of the molecule or macromolecule grafting on the fire behaviour of flax and PBS/flax biocomposite.

El treball que s'ha dut a terme es centra en la recerca d'agents modificants per a fibres cel·lulòsiques capaços de reduir la polaritat de les funcions alcohol de la seva estructura per formació de funcions ester. Les fibres de jute se sotmeten a reacció en un sistema tancat provist d'atmòsfera de nitrogen a fi d'evitar reaccions laterals que no són del nostre interés.L'obtenció dels resultats perseguits està lligat a les condicions experimentals aplicades durant les reaccions. La influència de les diferents variables escollides facilitarà en major o menor grau la reacció entre les molècules d'agent d'acoblament i cel·lulosa vinculades. Una gran part de l'atenció es centrarà en l'estudi de l'etapa de modificació, sobretot en l'efectivitat dels reactius addicionats per la reacció amb els grups hidroxil. Un cop comparats els experiments realitzats tant amb clorur d'oleïl com amb anhídrid metacrílic, es conclou que la majoria de condicions provades permeten assolir valors de modificació prou significatius. L'excepció ve donada quan la temperatura utilitzada és de 20ºC, llavors les mateixes condicions que a una temperatura de 60ºC condueixen cap a resultats poc satisfactoris. La reactivitat per part dels dos agents d'acoblament utilitzats no ha estat la mateixa. Els resultats per condicions experimentals del mateix tipus han conduït cap a valors força diferents. Pel que fa a la determinació dels paràmetres òptims es conclou que les variables amb les que el grau de modificació millora considerablement són: una temperatura de 60ºC, 10% de catalitzador respecte la quantitat de clorur d'oleïl o anhídrid addicionada, relació OH reactiu estequiomètrica 1:1 i 40mL de solvent. Un cop modificada la fibra, se sotmet a reacció amb el monòmer estirè. Es comprova que el grau de polimerització segueix el valor de modificació prèviament obtingut, a menor quantitat de funcions alcohol lliures major interacció amb el monòmer estirè. Les propietats inicials de la fibra no es corresponen amb les obtingudes després del tractament, l'increment de la resistència a l'atac de microorganismes i a l'absorció d'humitat s'explica per una reducció de la presència de funcions alcohol polars i per la capa d'estirè polimeritzat per unió amb els dobles enllaços introduïts amb els agents d'acoblament. Pel que fa referència a les dues tècniques de caracterització més utilitzades, l'anàlisis elemental permet quantificar d'una manera precisa la reacció de la fibra amb els agents d'acoblament i la posterior reacció de la fibra modificada amb el monòmer estirè. La caracterització per espectroscopia d'infraroig permet comprovar qualitativament la reactivitat del clorur d'oleïl i qualitativament-quantitativament la de l'anhídrid metacrílic amb les funcions alcohol de la cel·lulosa present en les fibres de jute. Els pics més característics apareguts seran utilitzats per avaluar la reactivitat de la funció carbonílica del reactiu modificant amb l'estructura cel·lulòsica i del doble enllaç de la cel·lulosa modificada amb la matriu polimèrica. / En los últimos años, gran parte del interés científico e industrial se ha centrado en el desarrollo de los materiales compuestos. El uso mayoritario de las fibras de vidrio como material de refuerzo en este tipo de materiales ha conducido hacia la búsqueda de refuerzos alternativos capaces de satisfacer requisitos tanto a nivel económico como medioambiental. Las fibras naturales se muestran como firmes candidatas a ejercer de refuerzo, ofreciendo una alternativa comercial. La fibra que se obtiene de la planta de yute es una fibra reciclable y biodegradable, y su fabricación está ligada a un consumo energético más bajo si se compara con la fabricación de las fibras sintéticas. Por lo tanto, es una fibra cuya manipulación tiene un coste competitivo y además ofrece un amplio mercado donde ser adquirida, condiciones que la hacen económicamente viable [Gómez, I. L. y col., 1998]. Muchos polímeros, especialmente termoplásticos son no-polares (hidrofóbicos), sustancias incompatibles con las fibras naturales (hidrofílicas) generándose una adhesión pobre. Con el fin de poder mejorar esta adhesión se utilizan los agentes de acoplamiento, compuestos con los que se trata la superficie de las fibras facilitando el enlace químico con la matriz polimérica. El trabajo que se expone se divide en dos partes, una primera teórica y una segunda experimental. En la primera parte, se describen aspectos fundamentales de las fibras naturales y más concretamente de la fibra de yute que se pretende utilizar como refuerzo. También se habla de los materiales compuestos y de sus propiedades y finalmente se centra la atención en los procesos de modificación química con agentes de acoplamiento. En la parte experimental se exponen todos y cada uno de los reactivos utilizados seguido por la descripción de las reacciones teóricas. Además, se describen las técnicas que van a aplicarse en la evaluación de los resultados con el fin de comprobar si las reacciones han tenido lugar y cuantificar el grado de modificación. Finalmente, se presentan los resultados obtenidos. El objetivo global de este proyecto es la modificación química de las fibras de yute y estudiar sus propiedades con el fin de utilizarlas como refuerzo en un material compuesto. Este proceso requiere de dos pasos a seguir, por una parte modificar químicamente las fibras incorporando un agente de acoplamiento bifuncional capaz de reaccionar con los grupos hidroxilos. Por otra parte, y una vez realizada la modificación, unir el agente compatibilizante que ha reaccionado con las fibras, a los dobles enlaces del precursor del polímero, en el caso de este estudio el monómero estireno. Todo esto, conlleva a un estudio de la etapa de modificación con el fin de evaluar el enlace entre la fibra y el agente de acoplamiento y también comprobar, si es que realmente se da, un cambio en las propiedades de absorción de humedad responsables de las variaciones dimensionales de las fibras.Haciendo referencia al primer apartado de los resultados, se realiza una caracterización previa de la fibra de yute. Se estudia su composición, concretamente el contenido en ceras, resinas, esteres de los ácidos grasos y sustancias no saponificables, así como también el porcentaje de lignina. También se realiza una medida de la longitud de fibra utilizando el analizador de tamaño denominado "Kajaani". Sigue una caracterización morfológica de las fibras que permitirá conocer su aspecto longitudinal y transversal a través de las técnicas de microscopia óptica y electrónica. Las micrografias y fotografias obtenidas, muestran una fibra lisa sin nudos y con un grosor de pared que varia a lo largo de una misma fibra. Su lumen o canal interior, no es regular sino que presenta un tamaño variable. El diámetro y grosor de la pared primaria es variable observándose paredes más delgadas en los extremos de la fibra. Calculando el diámetro promedio por un número apreciable de fibras se obtiene un valor de 14.3&#61621;m para el canal externo y uno de 4.5&#61621;m para el interno. El análisis por espectroscopia infrarroja (FTIR) muestra una fibra básicamente formada por celulosa y, los resultados obtenidos por análisis elemental muestran ciertas diferencias entre su composición y la de la celulosa pura. A partir del tratamiento con estireno de la fibra pura, se comprueba la falta de reacción entre la fibra de naturaleza polar y el estireno de naturaleza no-polar. Esto conduce hasta el tratamiento de la fibra con dos agentes de acoplamiento bifuncionales: el cloruro oleico y el anhídrido metacrílico. Con ambos agentes se pretende crear un punto de unión entre la fibra y la matriz termoplástica. La reacción de esterificación reduce el número de grupos hidroxilos presentes en la fibra dando lugar a una funcionalidad ester de menor polaridad.Por otro lado, la cadena introducida proporciona un doble enlace carbono-carbono capaz de reaccionar con el doble enlace alifático de la molécula del monómero utilizado. Por lo tanto, se abre la posibilidad de inicializar la polimerización con el estireno. El estudio de las diferentes variables de reacción utilizadas permite deducir el efecto de todas y cada una de ellas sobre el grado de modificación. Destacar que la presencia de catalizador en el medio, una menor cantidad de solvente, un valor más elevado de temperatura, un incremento en la cantidad de reactivo y tiempos de reacción largos favorecen el avance de la reacción. En el caso de las reacciones realizadas con el cloruro oleico se han utilizado dos solventes de distinta naturaleza, la piridina de naturaleza polar y el diclorometano de menor polaridad. Con la adición de piridina se incrementa la superficie de contacto con el agente de acoplamiento, facilitando el acceso hacia los grupos hidroxilos libres. Por lo tanto, las reacciones de modificación realizadas en piridina mejoran la accesibilidad y reactividad con el sustrato celulósico debido a un incremento del contacto por hinchamiento. En el caso del diclorometano no se mejora la accesibilidad y se necesita de la adición de una base complementaria ya que a diferencia de la piridina este solvente no puede actuar como base y por lo tanto, el ácido liberado durante la reacción no es neutralizado. La adición de trietilamina desplaza la reacción hacia los productos evitando que el ácido clorhídrico quede libre. Del ensayo de tinción realizado a las fibras de yute modificadas con el cloruro oleico, los resultados indican que las fibras que se han sometido a modificación presentan mayor resistencia a la tinción debido a una reducción del número de grupos hidroxilos.El segundo bloque ha sido realizado con el anhídrido metacrílico. En este caso, y a diferencia del cloruro oleico sólo se utiliza la piridina como solvente. Las reacciones también muestran resultados significativos y de forma equivalente al cloruro son analizadas por espectroscopia infrarroja y análisis elemental. Alguno de los procesos también ha sido evaluado por incremento de peso.En este segundo bloque, también se ha determinado el grado de modificación a partir de la técnica de espectroscopia de infrarrojo. El cálculo se ha realizado partiendo de las bandas de absorción en infrarrojo más características. Comparando los valores con los obtenidos a partir de análisis elemental se comprueba que los resultados experimentales han sido reproducidos satisfactoriamente. También se ha evaluado la influencia del tratamiento con estireno de la fibra modificada tanto con el cloruro oleico como con el anhídrido metacrílico. La capa de polímero que se forma encima de la superficie de las fibras disminuye significativamente el ataque por parte de microorganismos y la absorción de humedad. El tratamiento protege la fibra aunque los resultados indican que esta protección no es total. Se ha establecido comparación entre la reactividad de los dos agentes de acoplamiento y los resultados del grado de modificación para reacciones equivalentes indican reacciones más extensas en el caso del cloruro oleico. Ambos agentes de acoplamiento disminuyen significativamente la hidrofília característica de las fibras. En último lugar se describe el test de efectos realizado al conjunto de reacciones. Se analiza el efecto de las variables de reacción sobre el grado de modificación, indicándose cuales son las variables más significativas en la reacción entre los agentes de acoplamiento y la fibra: tipo de solvente, tiempo, tipo de reactivo y su concentración en el medio. / In the last years, great part of the scientific and industrial interest has been centered in the development of the composites. The majority use of material fiber glasses as of reinforcement in this type of materials has lead towards the search of alternative reinforcements able to satisfy requirements at economic level as much as environmental. The natural fibers are firm candidates to exert of reinforcement, being offered a commercial alternative. The fiber that is obtained from the jute plant is a recycleable and biodegradable fiber, and its manufacture is bound to a lower power consumption if it is compared with the manufacture of synthetic fibers. Therefore, it is a fiber whosemanipulation has a competitive cost and in addition it offers an ample market where to be acquired, conditions that makes economically viable [Gomez, I. L. and col., 1998 ].Many polymers, specially thermoplastic are not-polars (hydrophobic), incompatiblesubstances with natural fibers (hydrophilic) being generated an adhesion poor. With the purpose of being able to improve this adhesion connection agents are used, reagents which the surface of fibers is treated facilitating the chemical connection with the polimeric matrix.The work that is exposed divides in two parts, one first theoric and one secondexperimental. In the first part, fundamental aspects of natural fibers and of the jute fiber are described more concretely that is tried to use like reinforcement. Also it is spoken of the composites and of its properties and finally the attention in the processes of chemical modification with connection agents is centered.In the experimental part are exposed all and each one of the used reagents followed by the description of the theoric reactions. In addition, the technique that are described are going to be applied in the evaluation of the results with the purpose of verifying if the reactions have taken place and quantifying the modification degree. Finally, the obtained results appear. The global objective of this project is chemical modification of jute fibers and to study its properties with the purpose of using them like reinforcement in a composite material. This process requires two steps, first modify fibers incorporating a bifunctional agent able to react with the hydroxil groups. On the other hand, and once made modification, to unite the agent who has reacted with fibers, to the double connections of the precursor of the polymer, in the case of this study the monomer styrene. All this, entails to a study of the stage of modification with the purpose of evaluating the connection between the fiber andthe agent and to verify, if it is that really it occurs, a change in the properties of humidity absortion responsible for the dimensional variations of fibers. Making reference to the first section of the results, one is made caracteryzation previous of the jute fiber: his composition, concretely the wax content, resins, measurement of the fiber length with the "Kajaani" analyzer,.Morphologic caracteryzation of the fibers occurs to know its longitudinal and crosssectional aspect. This study show a smooth fiber without knots and with a variable thickness of the primary wall. Analysis by infrared espectroscopy (FTIR) shows to a fiber formed by cellulose and, the results obtained by elemental analysis show to certain differences between his composition and the one of the pure cellulose.The sterification reaction with two bifunctional reagents reduces the number of present hydroxil groups in the fiber giving rise to an ester functionality of smaller polarity. On the other hand, the introduced chain provides a double connection carbon-carbon able to react with the double alyphatic connection of the molecule of used monomer. Therefore, the possibility is opened of initializing the reaction with styrene. The study of the different used variables of reaction allows to deduce the effect of all and each one of them on the modification degree. To emphasize that the presence of catalyst in means, a smaller amount of solvent, more elevated value of temperature, an increase in the amount of reagent and long times of reaction favor the advance of the reaction.In the case of the reactions made with the oleyl chloride two solvents of different nature have been used, the pyridine of polar nature and the dichloromethane of smaller polarity.With the addition of pyridine the faying surface with the connection agent is increased, facilitating the access towards the free hydroxil groups. Therefore, the reactions of modification made in pyridine improve the accessibility and reactivity with the cellulose substrate due to an increase of the contact by swelling. In the case of the dichloromethane the accessibility does not improve and it is needed the addition of a complementary base because this solvent cannot act as it bases and therefore, the acid released during the reaction is not neutralized. The addition of triethylamine moves the reaction towards the products avoiding that the hydrochlorate acid is frees.Of the test of dyeing made to fibers of jute modified with the oleyl chloride, the results indicate that the fibers that have been put under modification offer greater resistance due to a reduction of the number of hydroxil groups.The second block has been made with the methacrylic anhydride one. The reactions also show significant results. Some of the processes also has been evaluated by increase of weight.In this second block, also the degree of modification from the technique of infraredspectroscopy has been determined. The calculation has been made starting off of the more characteristic absorption bands in infrared. Comparing the values with the obtained ones from elemental analysis it is verified that the experimental results have been reproduced satisfactorily. Also the influence of the treatment with styrene of the modified fiber has been evaluated so much with the oleyl chloride as with the methacrylic anhydride one. The polymer layer that forms upon the surface of fibers significantly diminishes the attack on the part of microorganisms and the humidity absorption. The treatment protects the fiber although the results indicate that this protection is not total. Comparison between the reactivity of both connection agents has settled down and the results of the degree of modification for equivalent reactions indicate more extensive reactions in the case of the oleyl chloride. Both agents of connection diminish hydrofobicity of fibers. Last the test of effects is described made to the set of reactions. The effect of the reaction variables is analyzed on the modification degree, indicating itself the most significant variables in the reaction between the coupling agents and the fiber: type of solvent, time, type of reagent and its concentration in means.

En la primera part del present treball es presenta la investigació duta a terme sobre la reacció d'hidroesterificació d'olefines. S'analitzen els factors que afecten la reactivitat i quimioselectivitat de les reaccions d'hidroesterificació i deuterioesterificació en sistemes catalítics basats en complexes de pal·ladi amb lligands auxiliars de tipus fosfina. Es presenta un estudi detallat del mecanisme catalític a través del qual tenen lloc aquestes reaccions. La determinació del mecanisme de reacció ha estat aplicada a la obtenció d'una versió enantioselectiva de la mateixa. En una segona part del treball s'han analitzat diversos sistemes de modificació superficial de fibres naturals i el seu efecte sobre la compatibilitat fibra - matriu en materials compòsits de matriu poliolefínica. S'han caracteritzat les propietats superficials de fibres de pi químicament modificades. Les fibres naturals modificades s'han utilitzat en la preparació de materials compòsits, les propietats mecàniques, tèrmiques i termomecàniques dels quals han estat caracteritzades i analitzades. / The first part of the present work exposes the results obtained during the study of the reactions of hydro and deuterioesterification of acenaphthylene. The different parameters involved in the catalitic system based on palladium complexes with phosphines have been analyzed, allowing the determination of the reaction´s mechanism. This determination has allowed the development of an enantioselective version of this reaction.The second part deals with the chemical modification of natural fibres and their effect on the interface of natural fibre reinforced composites. The surface properties of chemically modified pine fibres have been analyzed throught several techniques. The interface compatibilization provided by such treatments has been analyzed thorough the study of the mechanical, thermal and thermomechanical properties of PP reinforced composites.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DARROS_Andressa_2013.pdf: 2489179 bytes, checksum: f31dd28ac3f9d3703a4ab312265e2f12 (MD5) Previous issue date: 2013-03-15 / Financiadora de Estudos e Projetos / The search for new materials in order to alleviate the environmental problems have encouraged the use of raw materials of natural origin to replace, at least partially, to synthetically produced. Vegetable fibers may be used for incorporation into composites of polymer matrices, being renewable, biodegradable and non-toxic. However, generally vegetable fibers exhibit lower mechanical and thermal properties due to the components present in the fiber (cellulose, hemicellulose and lignin) when compared with high performance fibers such as glass fibers and carbon. In general, polymeric matrices can be of three types; thermoset, thermoplastic and thermoplastic biodegradable. In this paper, polymeric matrices and composites of polymer matrices were obtained with the use of random webs of coconut fibers and sisal fibers by compression molding in a hydraulic press. This study involved a comparative study of composites molded polymer matrices with their epoxy resin, polypropylene (PP), and polyhydroxybutyrate (PHB) without fiber. Were performed some types of thermal and mechanical tests for all molded materials. The techniques used were differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) in bending mode, and mechanical tests of flexural and tensile before and after conditioning in air chamber, with temperature and humidity. The results of flexural tests to room temperature for composites of epoxy resin and PHB values were similar in the resistance of materials when compared to the respective polymer matrix without fibers. The composite of PP / sisal fibers showed a higher resistance when compared to PP without fiber, related to good fiber-matrix interaction. Flexural and tensile tests of specimens after the conditioning chamber for acclimatization showed decreases in resistance of all materials, being more pronounced for composites due to high moisture absorption of natural fibers. The results of DMTA before conditioning showed an increase in E' of the composites of epoxy resin as compared to the epoxy resin without fibers, because the fibers restrict the movement of the molecular chains located at the interfacial region. Relative to PP, composite PP / sisal fibers had an E' greater. The PHB without fibers showed a modulus greater than the composites containing coconut fiber and sisal fibers. DMTA analyzes performed on materials post conditioning decreased in modules, due to weakening of the fiber-matrix interactions. / A busca por novos materiais visando amenizar os problemas ambientais têm incentivado a utilização de matérias-primas de origem natural em substituição, pelo menos parcial, às sinteticamente produzidas. As fibras vegetais podem ser utilizadas para incorporação em compósitos de matrizes poliméricas, por serem de fontes renováveis, biodegradáveis e não tóxicas. Entretanto, geralmente, as fibras vegetais apresentam propriedades mecânicas e térmicas inferiores devido aos componentes presentes na fibra (celulose, hemicelulose e lignina), quando comparadas às fibras de alto desempenho, como fibras de vidro e de carbono. Em geral, as matrizes poliméricas podem ser de três tipos; termorrígida, termoplástica e termoplástica biodegradável. Neste trabalho, matrizes poliméricas e compósitos de matrizes poliméricas foram obtidos com a utilização de mantas aleatórias de fibras de coco e de fibras de sisal através da moldagem por compressão em prensa hidráulica. Assim, este trabalho envolveu um estudo comparativo dos compósitos moldados com suas respectivas matrizes poliméricas (resina epóxi, polipropileno (PP), e polihidroxibutirato (PHB)). Foram realizados alguns tipos de análises térmicas e ensaios mecânicos para todos os materiais moldados. As técnicas utilizadas foram a calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) no modo de flexão, e ensaios mecânicos de flexão e de tração antes e pós-condicionamento em câmara de climatização, com temperatura e umidade. Os resultados dos ensaios mecânicos de flexão à temperatura ambiente dos compósitos de resina epóxi e do PHB obtiveram valores similares nas resistências dos materiais quando comparados às respectivas matrizes poliméricas, sem fibras vegetais. viii O compósito de PP/Fibras de sisal apresentou uma resistência mais elevada quando comparado ao PP sem fibras, relacionado a uma boa interação fibra-matriz. Os ensaios de flexão e de tração de corpos-de-prova após o condicionamento em câmara de climatização apresentaram decréscimos nas resistências de todos os materiais, sendo mais acentuados para os compósitos devido a elevada absorção de umidade das fibras vegetais. Os resultados de DMTA antes do condicionamento apresentaram aumento no E dos compósitos de resina epóxi em comparação com a resina epóxi sem fibras, devido às fibras limitarem a movimentação das cadeias moleculares localizadas na região interfacial. Em relação ao PP, o compósito PP/fibras de sisal apresentou um E mais elevado. O PHB sem fibras apresentou um módulo maior que os compósitos contendo mantas de fibras de coco e de fibras de sisal. As análises de DMTA realizadas nos materiais pós-condicionamento apresentaram decréscimos nos módulos, devido ao enfraquecimento das interações fibra-matriz.