Orientador: Prof. Dr. Derval dos Santos Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / Em estudos recentes tem sido desenvolvidos compósitos reforçados com fibras naturais e minerais, visando aplicações nas áreas aeronáutica, petroquímica, naval, automobilística, construção civil, entre outros. Nesta dissertação buscou-se desenvolver compósitos de polipropileno (PP) com elevados teores (20, 40 e 60%, em massa) de fibras naturais de madeira cambará, de coco, de sisal e de piaçava (fibras naturais vegetais) comparando com compósitos com os mesmos conteúdos de carbonato de cálcio (CaCO3). As amostras foram preparadas utilizando um misturador termocinético de alta intensidade tipo K-Mixer, com o PP como matriz polimérica e aditivos, na fração em massa, de 3% de compatibilizante PP-g-MA, 2,2% aditivos de processamento e 0,12% de antioxidante térmico. As composições preparadas foram caracterizadas por ângulo de contato, densidade, análise termogravimétrica (TGA), propriedades mecânicas, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados da propriedade de módulo de Young mostraram o efeito de reforço na matriz polimérica (cerca 290% superiores ao PP contendo somente os aditivos), ou seja, o aumento da rigidez dos compósitos com todas as fibras, com destaque para as fibras de cambará e sisal, que apresentaram valores para módulo de Young bem superiores aos com CaCO3. Foi observado também uma redução no alongamento na ruptura e deformação máxima com o aumento dos teores das fibras. Os resultados de resistência ao impacto foram superiores para a fibra de sisal, sendo significativamente superiores ao PP aditivado e aos compósitos com CaCO3. As análises termogravimétricas mostraram que houve aumento da estabilidade térmica dos compósitos em todos os teores de fibras, sendo que, este aumento foi de até 21 °C para o compósito com fibra de cambará na fração de 60%, m/m. Nas imagens fotomicrográficas verificou-se que apesar do caráter hidrofílico das fibras e hidrofóbico do PP, os compósitos apresentaram interface não homogênea, no entanto, provavelmente devido ao uso do compatibilizante, algumas propriedades mecânicas foram superiores ao polipropileno. Destaca-se que os compósitos de PP com fibras vegetais mostraram propriedades mecânicas e térmicas similares ou superiores aos compósitos com os mesmos teores de carga mineral. / In recent studies has been developed composites reinforced with natural fibers and minerals, for applications in the aerospace, petrochemical, marine and automotive industries, as well as in construction. In this Master thesis we prepared polypropylene (PP) composites with high contents (20, 40 and 60 wt%) of natural fibers from cambara wood, coir, sisal and piassava and compared their characteristics to those of composites with the same concentrations of calcium carbonate (CaCO3). The samples were prepared using a K-Mixer (high-intensity mixer) with PP as the polymer matrix. Additives were used in the mass fraction of 3 wt% compatibilizer (PP-g-MA), 2.2 wt% processing additive and 0.12 wt% thermal antioxidant. The prepared composites were characterized by contact angle, density, thermogravimetric analysis (TGA), mechanical properties, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The results of Young's modulus showed the effect of reinforcement in the polymeric matrix (approximately 290% greater than the PP containing only additives), increasing the stiffness of composites with all fibers, especially cambara wood and sisal, which presented values for Young's modulus substantially higher than those with CaCO3. The results for elongation at break and maximum deformation properties showed an increase with increased levels of fibers, and the values were highest for the 40 wt% and 60 wt% sisal and piassava fibers. In the Izod impact test, the results were superior for sisal fiber, being significantly higher than for PP and the composite with CaCO3. In the thermogravimetric analysis, the results showed there was an increase in thermal stability of the composites at all fiber concentrations, and this increase occurred up to 21 °C for the composite with cambara fiber fraction of 60 wt%. The SEM images showed that despite the hydrophilic character of the fibers and hydrophobic character of the PP, the composites showed non-homogeneous interfaces. However some mechanical properties were superior to those of polypropylene, probably due to the use of the compatibilizer. Finally, the PP composites with plant fibers had similar or better mechanical and thermal properties than the composites with the mineral filler.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:BDTD:76793 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Passatore, Claudio Roberto |
| Contributors | Rosa, Derval dos Santos, Venâncio, Everaldo Carlos, Savastano Junior, Holmar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, 133 f. : il. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFABC, instname:Universidade Federal do ABC, instacron:UFABC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76793&midiaext=70017, http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76793&midiaext=70018, Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.brphp/capa.php?obra=76793 |
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