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Previous issue date: 2012-08-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / The use of natural fibers, as possible alternative reinforcement for synthetic fibers such as glass fibers, in polymer composites meets the requirement for development of new materials with environmentally sustainable technology. Such composites are especially attractive for engineering applications, such as in automobile industry, as these new materials can meet the requirements for adequate mechanical performance whilst exploiting the low density of natural fibers. As the mechanical fatigue durability is of fundamental importance in this area, the main objective of this work is to study the mechanical fatigue properties of polypropylene homopolymer (PP) composites with hybrid reinforcement of coconut fiber (CoF) and mineral filler talc (T), used to obtain a better balance between mechanical properties and lower density. Thus, PP composites with hybrid FCo/T reinforcement and compatibilized with maleated PP (PP-g-MAH) were prepared by twin-screw extrusion at various concentrations and test specimens injection molded for short-term mechanical properties characterization (tensile, flexural, impact and DMTA tests). The PP hybrid composite with the best balance of mechanical properties of stiffness, strength and reduced density was formulated with 30%FCo, 20%T and 3%PPg- MAH (wt %). This hybrid composite, along with its references composites with only FCo (30%) and only talc (20%), besides unmodified PP, were all submitted to fatigue testing carried out under cyclic sinusoidal tensile loading in tension controlled mode (frequency: 3 and 6 Hz and R = 0.1). The experimental results showed that all composites, both hybrid and reference composites, presented higher number of cycles to failure in comparison to the matrix PP polymer, probably due to reduction of mechanical hysteresis with increased content of reinforcement. However, extrapolation of the S-N fatigue curves indicates that all analyzed composites would present a fatigue resistance lower than the endurance limit observed for the unmodified PP polymer. / A utilização de fibras vegetais como possível reforço alternativo às fibras sintéticas, como as fibras de vidro, em compósitos poliméricos atende a nova exigência de desenvolvimento de materiais com tecnologia ambientalmente sustentável. Tais compósitos podem atender à busca por novos materiais em setores industriais, como o automobilístico, pois estes atendem às necessidades de adequado desempenho mecânico e explorando a baixa densidade destas fibras. Como durabilidade mecânica sob fadiga é de fundamental importância nesta área, este trabalho tem como objetivo principal avaliar o desempenho mecânico sob fadiga de compósitos de polipropileno homopolímero (PP) com reforço conjunto de fibra de coco (FCo) e talco (T); reforço híbrido que possibilita um balanço superior de propriedades mecânicas e de baixa densidade. Assim, compósitos de PP com diversas concentrações total e relativa de reforço híbrido de FCo/T, compatibilizados com PP maleado (PP-g-MAH), foram preparados por extrusão (dupla rosca) e corpos de prova moldados por injeção para avaliar o desempenho mecânico de curta duração sob tração, flexão, DMTA e impacto e, numa etapa posterior, as de longa duração sob fadiga mecânica. O compósito híbrido que apresentou o melhor balanço de propriedades mecânicas de curta duração (rigidez, resistência e densidade) foi o PP reforçado com 30% de FCo, 20% de T e 3% de PP-g-MAH (porcentagens em massa). Este compósito híbrido e os compósitos referências (PP/30%FCo/3%PP-g-MAH e PP/20%T), além da matriz de PP, foram posteriormente avaliados sob fadiga. Os ensaios de fadiga mecânica foram conduzidos sob carregamento cíclico senoidal sob tração e em modo de tensão controlada (frequência de 3 e 6 Hz e R=0,1). Os resultados experimentais mostraram que os compósitos, híbrido e referências, falharam em um número de ciclos superior àquele apresentado por PP matriz, provavelmente devido à redução da histerese mecânica da matriz de PP com aumento no teor do reforço. No entanto, a extrapolação das curvas S-N de fadiga indica que todos os compósitos avaliados devem apresentar uma resistência à fadiga inferior à resistência limite de fadiga observada no PP não modificado.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/882 |
| Date | 13 August 2012 |
| Creators | Antunes, Marcela Caroline |
| Contributors | Sousa, José Alexandrino de |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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