[pt] Resinas epóxi do éter diglicidílico de bisfenol A (DGEBA) são amplamente usadas como matriz de materiais compósitos. No entanto, o principal monômero utilizado para a sua produção, o Bisfenol A (BPA), apresenta significativos efeitos negativos na saúde humana. Implicações ambientais que limitam o uso BPA fazem necessária a substituição dos monômeros base para a preparação de resinas epóxi por outros mais seguros e ambientalmente sustentáveis. Por outro lado, resinas epóxi preparadas a partir de fontes renováveis constituem uma alternativa ao uso de resinas derivadas do petróleo na produção de materiais compósitos. Assim, óleos naturais derivados de fontes vegetais são considerados uma matéria-prima alternativa para a obtenção de resinas epóxi de base biológica por causa da sua disponibilidade e uma ampla variedade de possibilidades para transformações químicas. Além disso, materiais compósitos fabricados a partir de resinas termo-endurecíveis de origem vegetal e fibras lignocelulósicas como material de reforço, poderiam contribuir com a produção sustentável de materiais de baixo custo e menor densidade que possuam propriedades estruturais funcionais. Neste trabalho propõe-se a preparação de laminados utilizando como matriz resinas epóxi biobaseadas obtidas a partir de óleo de soja epoxidado e cardanol epoxidado (proveniente da casca de castanha de caju) e fibras lignocelulósicas de bucha (Luffa cylindrica) como reforço. Os efeitos estruturais, morfológicos e térmicos de tratamentos superficiais de hornificação, mercerização e acetilação nas fibras foram estudados usando espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e análise termogravimétrica (TGA). Compósitos DGEBA/Bucha e Resina natural/Bucha foram fabricados pelo método lay-up manual e suas propriedades mecânicas foram avaliadas por meio de ensaios de flexão em três pontos e da técnica não destrutiva de excitação por impulso (TEI). Esta técnica também foi utilizada para a determinação experimental dos módulos dinâmicos e das propriedades de amortecimento dos compósitos durante o envelhecimento por UV e por absorção de água. O comportamento dinâmico-mecânico dos compósitos foi avaliado por meio da análise dinâmico-mecânica (DMA). Resinas preparadas com 50 por cento de cardanol epoxidado e 50 por cento de resorcinol curadas com diamina de isoforona apresentaram melhores propriedades térmicas e mecânicas, comparados com sistemas com óleo de soja epoxidado, com uma temperatura de transição vítrea média de 74 graus Celsius e módulo de armazenamento de 880,5 MPa, constituindo uma alternativa mais sustentável para a fabricação de materiais compósitos pela substituição do sistema bisfenol A clássico analisado também neste trabalho, com valores Tg igual a 77,5 graus Celsius e E linha igual a 849 MPa. A adição de fibras de bucha em forma de manta permitiu a obtenção de compósitos com modos de fratura controlada. Além disso, foi observada uma melhora na aderência na interfase fibra-resina em compósitos com 30 por cento de fibras de bucha mercerizada. / [en] Diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) currently represents the most widely used type of epoxy resin in the world in several applications. However, the main monomer used for its production, Bisphenol A (BPA) is considered an endocrine disruptor with estrogenic activity that has significant negative effects on human health. Environmental implications and laws limiting the use of BPA in several countries make it necessary to replace the base monomers for the preparation of epoxy resins with safer and more environmentally sustainable ones. Epoxy resins prepared from renewable sources are an alternative to the use of petroleum resins in the production of composite materials. Thus, natural oils derived from vegetable sources are considered as an alternative raw material for obtaining biologically based epoxy resins because of their availability, their relatively low price and a wide variety of possibilities for chemical transformations. On the other hand, composite materials made from thermosetting resins of vegetable origin and lignocellulosic fibers as reinforcement material could contribute to the sustainable production of low cost and lower density materials that have functional structural properties. This work proposes the preparation of composite materials, using biobased epoxy resins obtained from epoxidized soybean oil and epoxidized cardanol from cashew nuts as well as lignocellulosic (Luffa cylindrica) fibers modified by surface treatments of hornification, mercerization and acetylation. The structural, morphological and thermal effects of surface treatments on the fibers were studied using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TGA). DGEBA/Luffa and Biobased resin/Luffa fiber composites were fabricated by the manual lay-up method and their mechanical properties were evaluated by three-point bending tests and the non-destructive impulse excitation technique (TEI). This technique was also used for the experimental determination of the dynamic modules and the damping properties of the laminates obtained during UV aging and water absorption. The effect of the introduction of the binder fibers and the different treatments performed on the fibers on the dynamic-mechanical behavior of the composites was performed by dynamic-mechanical analysis (DMA). Resins prepared with 50 percent epoxidized cardanol and 50 percent resorcinol cured with isophorone diamine presented better thermal and mechanical properties, compared to systems with epoxidized soybean oil, with an average glass transition temperature of 74 degrees Celsius and a storage modulus of 880, 5 MPa, constituting a sustainable alternative for the manufacture of composite materials by replacing the classic bisphenol A system also analyzed in this work, with values Tg equal to 77.5 degrees Celsius and E line equal to 849 MPa. The addition of luffa fibers allowed the production of composites with controlled fracture modes. In addition, an improvement in the fiber-resin interface adhesion was observed in composites with 30 percent mercerized fibers.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:31211 |
| Date | 28 August 2017 |
| Creators | DIANA CAROLINA PARADA QUINAYA |
| Contributors | JOSE ROBERTO MORAES D ALMEIDA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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