ESMERALDO,M.A Preparação de novos compósitos suportados em matriz de fibra vegetal/natural. 2006. 99 f. Dissertação (Mestrado em Química Orgânica e inorgânica) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by irlana araujo (irlanaaraujo@gmail.com) on 2012-03-09T13:03:51Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_Mil_Esmaraldo.pdf: 4518799 bytes, checksum: c6ac888600f373a12b44abfc4ed8261b (MD5) / Approved for entry into archive by Érica Barros(ericabarros@ufc.br) on 2012-03-09T17:06:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_Mil_Esmaraldo.pdf: 4518799 bytes, checksum: c6ac888600f373a12b44abfc4ed8261b (MD5) / Made available in DSpace on 2012-03-09T17:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_Mil_Esmaraldo.pdf: 4518799 bytes, checksum: c6ac888600f373a12b44abfc4ed8261b (MD5) Previous issue date: 2006-03-10 / In recent years there was a rapid development in the field of composites reinforced by natural fibers like (jute, sisal, coir, hemp etc). Natural fibers are an important alternative, offering several advantages such their abundant, biodegrability, light weight, renewability, are not toxic, presents low cost application compared with synthetic fibers and may be easily modified by chemical treatment. The present work aimed the study, preparation and characterization of composites of phenolic resin (matriz) based on CNSL, reinforced by natural fibers of coir and jute. Superficial modification on the fibers were carried out through alkali treatment (mercerization) NaOH 5% and NaOH 10% (75 0C) and bleaching with sodium hipoclorite (NaClO/H20 1:1) (60 0C). All the fibers composites were prepared by open mold. The composites and fibers were characterized by analysis techniques such mechanical tensile strength (elongation at break, young’s modulus, resistant at break); TG/DTG (Thermogravimetry); DSC (Differential Scanning Calorimetric); DRX (Difractrogram X - Ray); dielectric properties (Dielectric Conductivity, Dielectric Loss) and SEM (Scanning Electron Microscopy) investigation on the surface modification in fibers and composites after chemical treatment. The results to coir and jute fibers composites showed an increase of mechanical properties. The best mechanical performance was generally obtained for composites of jute and coir after NaOH 5% and NaOH 10% showing an enhancement of mechanical properties resistant at break (28%) and (48%) respectively. IV The thermal degradation behavior of composites and coir - jute fibers under a nitrogen atmosphere showed an increase of thermal stability after alkaline treatment NaOH 5% e 10 % compared with untreated fibers. To jute fibers it was observed an improvement of (218-228 0C) to coir fibers this increased it was (259- 276 0C). The same thermal stability was evaluated to composites of theses fibers after alkaline treatment NaOH 5% and NaOH 10%. To jute fibers composites the best results were (302-3060C) while coir composites were (288-310 0C). From the results obtained, it is possible to conclude that alkaline treatment contribute to significant improvement of thermal behaviour of the composites The SEM investigation showed significant improvement on surfaces of jute and coir fibers after chemical treatment. The alkali treatment, removed non-celluloic components from fibers surface, expoding their internal fibrillar structure. As a consequence the treatment promoted an increase on interfacial adhesion between coir and jute fibers reinforced phenolic resin composite / Nos últimos anos, houve um acelerado desenvolvimento na área de compósitos reforçados por fibras naturais, como (juta, sisal, coco, linho etc.) Fibras naturais são uma importante alternativa, pois apresentam as seguintes vantagens: abundância, biodegrabilidade, baixo peso, regenerabilidade, não são tóxicas, apresentam baixo custo de aplicação comparado com as fibras sintéticas e podem ser modificadas por tratamento químico. O presente trabalho teve por objetivo a preparação e caracterização de compósitos suportados, em matriz fenólica derivadas do LCC, reforçados por fibras naturais de coco e juta. Foram conduzidas modificações superficiais nas fibras através de tratamento alcalino (mercerização) NaOH nas concentrações 5% e 10% (75 0C) e branqueamento com hipoclorito de sódio (NaClO/H20 1:1) (60 0C). Os compósitos foram preparados por moldagem aberta com fibras de coco e juta para todos os tratamentos. As propriedades mecânicas, térmicas, dielétricas bem como as investigações superficiais das fibras antes e após o tratamento químico e interface dos compósitos foram investigados pelas técnicas de ensaios de tração (elongação à ruptura, módulo elástico, resistência à ruptura); TG/DTG (Termogravimetria/Derivada); DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial); DRX (Difratograma de Raios X); propriedades dielétricas, (Perda Dielétrica, Condutividade Dielétrica) e MEV (Microscopia de Varredura Eletrônica). Fibras de coco, juta e compósitos apresentaram um aumento global das propriedades mecânicas após o tratamento químico com NaOH 5% e 10% .Os melhores resultados foram aqueles observados para os compósitos de juta após tratamento com NaOH 5% onde se observou um aumento de 28% na resistência à ruptura, já para os compósitos de coco os melhores resultados foram os após tratamento com NaOH 10% com aumento de 48%. Os resultados de análise termogravimétrica em atmosfera inerte mostraram processos de estabilidade térmica para as fibras e compósitos após o II tratamento químico com NaOH 5% e 10 % respectivamente. Para as fibras de juta observou-se um aumento de (218-228 0C) para as de coco o aumento foi de (259- 276 0C). Os compósitos de juta e coco também apresentaram um aumento na estabilidade térmica após o tratamento químico, onde os melhores resultados obtidos foram: compósitos de juta (302-3060C) após tratamento com NaOH 5%, e os de coco (288-310 0C) após tratamento com NaOH 10%. Esses resultados comprovaram que o tratamento alcalino de fato proporcionou uma melhora da estabilidade térmica dos compósitos. As análises de investigação superficial das fibras de juta e coco apresentaram claramente modificações estruturais como conseqüência da remoção parcial de constituintes após o tratamento químico. Para os compósitos dessas fibras, foi observado que após o tratamento químico, com a remoção de componentes não celulósicos, ocorreu de fato uma melhor adesão, ou seja, interface agente de reforço/matriz fenólica.

Cada vez mais a preocupação com o meio ambiente tem estimulado o uso de polímeros biodegradáveis em substituição aos sintéticos, esses inertes à degradação em diferentes meios. As propriedades dos polímeros biodegradáveis podem ser melhoradas com o uso de fibras como reforço, na forma de compósitos, e a interação matriz/fibra pode ser melhorada com o emprego de agentes de acoplamento. Estudos de compósitos que utilizam polímeros biodegradáveis e fibras naturais tem despertado o interesse acadêmico e tecnológico por apresentar características desejáveis para determinadas aplicações, e pós-uso, biodegradar. Como desafio, este estudo propõe o desenvolvimento e a caracterização mecânica, térmica e morfológica de compósitos utilizando o poli(ácido lático)(PLA), fibra de buriti e triacetin como agente de acoplamento. Para o desenvolvimento dos compósitos, as fibras de buriti foram utilizadas na condição moída e cortada nos tamanhos de 2,5, 5,0 e 7,5 cm, com o emprego 20% em massa de fibra, sendo posteriormente testadas nas concentrações de 10 e 30% em massa. O triacetin foi avaliado nos compósitos nas concentrações de 2,5 e 5,0% em massa. Os compósitos foram processados em duas extrusoras, monorosca e duplarosca, sendo os corpos de prova produzidos por injeção e compressão. Os resultados foram avaliados pelas propriedades mecânicas de resistência à tração, à flexão, morfológicas por microscopia electrônica de varredura (MEV) e otica (MO), térmicas por termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) e, químicas por espectroscopia do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). O teor ótimo entre condição e concentração de fibra bem como de agente foi testado em dois ambientes distintos, solo simulado e ambiente marinho simulado, com o objetivo de avaliar a degradação biológica dos desenvolvimentos. Em relação aos diferentes comprimentos testados de fibra de buriti, não constatou-se diferenças nas propriedades mecânicas e térmicas, sendo as propriedades e dimensões finais das fibras semelhantes aos resultados da fibra moída. As propriedades mecânicas dos compósitos com 30% de fibra de buriti mostraram-se semelhantes as do PLA virgem, resultados atribuídos ao teor de fibra e a interação obtida entre a fibra/matriz usando 5% em massa de triacetin, maior percentual testado. Com relação às propriedades térmicas, observou-se que a presença da fibra de buriti diminui a estabilidade térmica dos compósitos, porém aumenta a cristalinidade. A exposição do compósito com 30% de fibra de buriti e 5% de triacetin apresesentou comportamento distinto nos dois ambientes de degradação em que foi testado. Os ambientes de degradação propostos propiciaram alterações fisicas, químicas, térmicas e morfológicas nos compósitos, possibilitando concluir que após a análise dos resultados de índice de cristalinidade, índice de carbonila, massa residual e morfologia, para 60 dias de exposição, a fibra de buriti e o triacetin favorecem a degradação biológica do PLA, promovendo a hidrólise do mesmo em tempos inferiores aos do PLA virgem, sendo a hidrólise mais acentuada no ambiente marinho simulado, nas composições, dimensões e meios específicos deste estudo. Por fim, conclui-se que o emprego de compósitos de polímeros biodegradáveis com fibras de origem natural, neste estudo PLA/buriti, em substituição a polímeros inertes a degradação é viável do ponto de vista técnico e ambiental. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-07-10T17:28:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Vanessa Cristina Brambilla.pdf: 6489766 bytes, checksum: 0018e3618fc26504150952f4409d8706 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-10T17:28:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Vanessa Cristina Brambilla.pdf: 6489766 bytes, checksum: 0018e3618fc26504150952f4409d8706 (MD5) / Nowadays, preoccupation with the environment has stimulated the use of biodegradable polymers substituting the synthetic ones, which are harder to degrade under different conditions. However, the properties of the biodegradable polymers can be improved by using fibers as reinforcement, in the form of composites and the interaction of matrix/fiber can be improved using agents of coupling. Studies about composites that use biodegradable polymers and natural fibers has attracted the academic and technological interest showing desirable characteristics for some applications and, post use, they biodegrade. As a challenge, the present study offers the development and the mechanical, thermic and morphological characterization of composites using the poly(lactic acid) (PLA), buriti fiber and triacetin as coupling agents. For the composites development, the buriti fibers were grounded and cut in sizes of 2,5; 5,0 and 7,5 cm mass with the use of 20% fiber mass, being after tested in concentration of 10 and 30 % mass. The triacetin was valued in the composites with concentrations of 10 and 30% mass. The composites were processed in two extruders, single and double screw. The specimens were produced by injection and compression. The results of this study were valued by the mechanic properties for tensile and flexural strength, morphological by scanning electron microscopy (SEM), thermal by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), and chemical by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The fine content between condition and concentration of good fiber and the agent fiber was tested in two different environments, simulated soil and marine simulated soil, with the purpose of evaluating the biological degradation of the developments. In relation to the different lengths of buriti fiber tested, it was not observed differences in the mechanical and thermal properties, being the final fiber properties and dimensions similar to the results of the ground fiber. The mechanical properties of the composites with 30% of buriti fiber, appeared similar to those of the PLA virgin, these results were assigned to the fiber content and the interaction obtained between the matrix fiber using 5% in triacetin mass, the largest percentage tested. Related to the thermal properties, it was observed that the presence of buriti fiber decreases the thermal stability of the composites, but it increases the crystallinit. The exposition of the composite with 30% buriti fiber and 5% of triacetin showed different behavior in the two environment degradation it was tested. The proposed degradation environments made physical, chemical, thermal and morphological modifications in the composites, enabling to conclude that after the analysis of the results of the crystallinit , index of carbonila, residual mass and morphology, for 60 days of exposition, the buriti fiber and the triacetin improved the PLA biological degradation, making its hydrolysis in less time than the PLA virgin, being the hydrolysis more accented in the simulated marine environment, in the compositions, dimensions and specific means of this study. At last, we come to the conclusion that the use of composites of biodegradable polymers with natural fibers, in this study PLA/ buriti, substituting inert to degradation polymers is technically and environmental viable.

Cada vez mais a preocupação com o meio ambiente tem estimulado o uso de polímeros biodegradáveis em substituição aos sintéticos, esses inertes à degradação em diferentes meios. As propriedades dos polímeros biodegradáveis podem ser melhoradas com o uso de fibras como reforço, na forma de compósitos, e a interação matriz/fibra pode ser melhorada com o emprego de agentes de acoplamento. Estudos de compósitos que utilizam polímeros biodegradáveis e fibras naturais tem despertado o interesse acadêmico e tecnológico por apresentar características desejáveis para determinadas aplicações, e pós-uso, biodegradar. Como desafio, este estudo propõe o desenvolvimento e a caracterização mecânica, térmica e morfológica de compósitos utilizando o poli(ácido lático)(PLA), fibra de buriti e triacetin como agente de acoplamento. Para o desenvolvimento dos compósitos, as fibras de buriti foram utilizadas na condição moída e cortada nos tamanhos de 2,5, 5,0 e 7,5 cm, com o emprego 20% em massa de fibra, sendo posteriormente testadas nas concentrações de 10 e 30% em massa. O triacetin foi avaliado nos compósitos nas concentrações de 2,5 e 5,0% em massa. Os compósitos foram processados em duas extrusoras, monorosca e duplarosca, sendo os corpos de prova produzidos por injeção e compressão. Os resultados foram avaliados pelas propriedades mecânicas de resistência à tração, à flexão, morfológicas por microscopia electrônica de varredura (MEV) e otica (MO), térmicas por termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) e, químicas por espectroscopia do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). O teor ótimo entre condição e concentração de fibra bem como de agente foi testado em dois ambientes distintos, solo simulado e ambiente marinho simulado, com o objetivo de avaliar a degradação biológica dos desenvolvimentos. Em relação aos diferentes comprimentos testados de fibra de buriti, não constatou-se diferenças nas propriedades mecânicas e térmicas, sendo as propriedades e dimensões finais das fibras semelhantes aos resultados da fibra moída. As propriedades mecânicas dos compósitos com 30% de fibra de buriti mostraram-se semelhantes as do PLA virgem, resultados atribuídos ao teor de fibra e a interação obtida entre a fibra/matriz usando 5% em massa de triacetin, maior percentual testado. Com relação às propriedades térmicas, observou-se que a presença da fibra de buriti diminui a estabilidade térmica dos compósitos, porém aumenta a cristalinidade. A exposição do compósito com 30% de fibra de buriti e 5% de triacetin apresesentou comportamento distinto nos dois ambientes de degradação em que foi testado. Os ambientes de degradação propostos propiciaram alterações fisicas, químicas, térmicas e morfológicas nos compósitos, possibilitando concluir que após a análise dos resultados de índice de cristalinidade, índice de carbonila, massa residual e morfologia, para 60 dias de exposição, a fibra de buriti e o triacetin favorecem a degradação biológica do PLA, promovendo a hidrólise do mesmo em tempos inferiores aos do PLA virgem, sendo a hidrólise mais acentuada no ambiente marinho simulado, nas composições, dimensões e meios específicos deste estudo. Por fim, conclui-se que o emprego de compósitos de polímeros biodegradáveis com fibras de origem natural, neste estudo PLA/buriti, em substituição a polímeros inertes a degradação é viável do ponto de vista técnico e ambiental. / Nowadays, preoccupation with the environment has stimulated the use of biodegradable polymers substituting the synthetic ones, which are harder to degrade under different conditions. However, the properties of the biodegradable polymers can be improved by using fibers as reinforcement, in the form of composites and the interaction of matrix/fiber can be improved using agents of coupling. Studies about composites that use biodegradable polymers and natural fibers has attracted the academic and technological interest showing desirable characteristics for some applications and, post use, they biodegrade. As a challenge, the present study offers the development and the mechanical, thermic and morphological characterization of composites using the poly(lactic acid) (PLA), buriti fiber and triacetin as coupling agents. For the composites development, the buriti fibers were grounded and cut in sizes of 2,5; 5,0 and 7,5 cm mass with the use of 20% fiber mass, being after tested in concentration of 10 and 30 % mass. The triacetin was valued in the composites with concentrations of 10 and 30% mass. The composites were processed in two extruders, single and double screw. The specimens were produced by injection and compression. The results of this study were valued by the mechanic properties for tensile and flexural strength, morphological by scanning electron microscopy (SEM), thermal by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), and chemical by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The fine content between condition and concentration of good fiber and the agent fiber was tested in two different environments, simulated soil and marine simulated soil, with the purpose of evaluating the biological degradation of the developments. In relation to the different lengths of buriti fiber tested, it was not observed differences in the mechanical and thermal properties, being the final fiber properties and dimensions similar to the results of the ground fiber. The mechanical properties of the composites with 30% of buriti fiber, appeared similar to those of the PLA virgin, these results were assigned to the fiber content and the interaction obtained between the matrix fiber using 5% in triacetin mass, the largest percentage tested. Related to the thermal properties, it was observed that the presence of buriti fiber decreases the thermal stability of the composites, but it increases the crystallinit. The exposition of the composite with 30% buriti fiber and 5% of triacetin showed different behavior in the two environment degradation it was tested. The proposed degradation environments made physical, chemical, thermal and morphological modifications in the composites, enabling to conclude that after the analysis of the results of the crystallinit , index of carbonila, residual mass and morphology, for 60 days of exposition, the buriti fiber and the triacetin improved the PLA biological degradation, making its hydrolysis in less time than the PLA virgin, being the hydrolysis more accented in the simulated marine environment, in the compositions, dimensions and specific means of this study. At last, we come to the conclusion that the use of composites of biodegradable polymers with natural fibers, in this study PLA/ buriti, substituting inert to degradation polymers is technically and environmental viable.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Nos Ãltimos anos, houve um acelerado desenvolvimento na Ãrea de compÃsitos reforÃados por fibras naturais, como (juta, sisal, coco, linho etc.) Fibras naturais sÃo uma importante alternativa, pois apresentam as seguintes vantagens: abundÃncia, biodegrabilidade, baixo peso, regenerabilidade, nÃo sÃo tÃxicas, apresentam baixo custo de aplicaÃÃo comparado com as fibras sintÃticas e podem ser modificadas por tratamento quÃmico. O presente trabalho teve por objetivo a preparaÃÃo e caracterizaÃÃo de compÃsitos suportados, em matriz fenÃlica derivadas do LCC, reforÃados por fibras naturais de coco e juta. Foram conduzidas modificaÃÃes superficiais nas fibras atravÃs de tratamento alcalino (mercerizaÃÃo) NaOH nas concentraÃÃes 5% e 10% (75 0C) e branqueamento com hipoclorito de sÃdio (NaClO/H20 1:1) (60 0C). Os compÃsitos foram preparados por moldagem aberta com fibras de coco e juta para todos os tratamentos. As propriedades mecÃnicas, tÃrmicas, dielÃtricas bem como as investigaÃÃes superficiais das fibras antes e apÃs o tratamento quÃmico e interface dos compÃsitos foram investigados pelas tÃcnicas de ensaios de traÃÃo (elongaÃÃo à ruptura, mÃdulo elÃstico, resistÃncia à ruptura); TG/DTG (Termogravimetria/Derivada); DSC (Calorimetria ExploratÃria Diferencial); DRX (Difratograma de Raios X); propriedades dielÃtricas, (Perda DielÃtrica, Condutividade DielÃtrica) e MEV (Microscopia de Varredura EletrÃnica). Fibras de coco, juta e compÃsitos apresentaram um aumento global das propriedades mecÃnicas apÃs o tratamento quÃmico com NaOH 5% e 10% .Os melhores resultados foram aqueles observados para os compÃsitos de juta apÃs tratamento com NaOH 5% onde se observou um aumento de 28% na resistÃncia à ruptura, jà para os compÃsitos de coco os melhores resultados foram os apÃs tratamento com NaOH 10% com aumento de 48%. Os resultados de anÃlise termogravimÃtrica em atmosfera inerte mostraram processos de estabilidade tÃrmica para as fibras e compÃsitos apÃs o II tratamento quÃmico com NaOH 5% e 10 % respectivamente. Para as fibras de juta observou-se um aumento de (218-228 0C) para as de coco o aumento foi de (259- 276 0C). Os compÃsitos de juta e coco tambÃm apresentaram um aumento na estabilidade tÃrmica apÃs o tratamento quÃmico, onde os melhores resultados obtidos foram: compÃsitos de juta (302-3060C) apÃs tratamento com NaOH 5%, e os de coco (288-310 0C) apÃs tratamento com NaOH 10%. Esses resultados comprovaram que o tratamento alcalino de fato proporcionou uma melhora da estabilidade tÃrmica dos compÃsitos. As anÃlises de investigaÃÃo superficial das fibras de juta e coco apresentaram claramente modificaÃÃes estruturais como conseqÃÃncia da remoÃÃo parcial de constituintes apÃs o tratamento quÃmico. Para os compÃsitos dessas fibras, foi observado que apÃs o tratamento quÃmico, com a remoÃÃo de componentes nÃo celulÃsicos, ocorreu de fato uma melhor adesÃo, ou seja, interface agente de reforÃo/matriz fenÃlica. / In recent years there was a rapid development in the field of composites reinforced by natural fibers like (jute, sisal, coir, hemp etc). Natural fibers are an important alternative, offering several advantages such their abundant, biodegrability, light weight, renewability, are not toxic, presents low cost application compared with synthetic fibers and may be easily modified by chemical treatment. The present work aimed the study, preparation and characterization of composites of phenolic resin (matriz) based on CNSL, reinforced by natural fibers of coir and jute. Superficial modification on the fibers were carried out through alkali treatment (mercerization) NaOH 5% and NaOH 10% (75 0C) and bleaching with sodium hipoclorite (NaClO/H20 1:1) (60 0C). All the fibers composites were prepared by open mold. The composites and fibers were characterized by analysis techniques such mechanical tensile strength (elongation at break, youngâs modulus, resistant at break); TG/DTG (Thermogravimetry); DSC (Differential Scanning Calorimetric); DRX (Difractrogram X - Ray); dielectric properties (Dielectric Conductivity, Dielectric Loss) and SEM (Scanning Electron Microscopy) investigation on the surface modification in fibers and composites after chemical treatment. The results to coir and jute fibers composites showed an increase of mechanical properties. The best mechanical performance was generally obtained for composites of jute and coir after NaOH 5% and NaOH 10% showing an enhancement of mechanical properties resistant at break (28%) and (48%) respectively. IV The thermal degradation behavior of composites and coir - jute fibers under a nitrogen atmosphere showed an increase of thermal stability after alkaline treatment NaOH 5% e 10 % compared with untreated fibers. To jute fibers it was observed an improvement of (218-228 0C) to coir fibers this increased it was (259- 276 0C). The same thermal stability was evaluated to composites of theses fibers after alkaline treatment NaOH 5% and NaOH 10%. To jute fibers composites the best results were (302-3060C) while coir composites were (288-310 0C). From the results obtained, it is possible to conclude that alkaline treatment contribute to significant improvement of thermal behaviour of the composites The SEM investigation showed significant improvement on surfaces of jute and coir fibers after chemical treatment. The alkali treatment, removed non-celluloic components from fibers surface, expoding their internal fibrillar structure. As a consequence the treatment promoted an increase on interfacial adhesion between coir and jute fibers reinforced phenolic resin composite.