[pt] Os compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras se destacam em
diversas aplicações industriais, devido as suas características, como baixo custo,
baixa densidade e boa resistência mecânica. Porém, o ambiente ao qual o compósito
será exposto e a variação de temperatura a qual o compósito é submetido, irão
exercer influência no comportamento do material. Estudos sobre as características
microestruturais e o comportamento mecânico de compósitos poliméricos com
fibras de luffa (Luffa cylindrica) e híbridos (fibra de vidro/luffa) em ambientes
úmidos são recentes e, para os compósitos de luffae, principalmente, para os
híbridos poucas pesquisas foram realizadas. Assim, com a finalidade de obter
materiais com diferentes propriedades e comportamentos, foram fabricados e
estudados compósitos com matriz epóxi reforçada com fibras de vidro, fibra de
luffae híbridos vidro-luffa. O ensaio de envelhecimento foi realizado em amostras
submersas em água destilada em duas temperaturas de envelhecimento (25°C e
60°C). O tempo total de envelhecimento foi de 4 meses (120 dias). Para a avaliação
da degradação mecânica foram realizados ensaios não-destrutivos (termografia e
ensaio sonoro) e ensaios destrutivos (impacto). O processo de absorção de água nos
compósitos também foi avaliado. O presente estudo tem como relevância o
preenchimento de lacunas de conhecimento do comportamento de híbridos
vidro/luffa, notadamente em ambiente úmido com variação de temperatura. Como
resultado, observou-se que o ensaio de envelhecimento indicou que os valores de
absorção máxima dos compósitos de fibra de vidro, luffa e híbrido, assim como,
seus respectivos coeficientes de difusão mostraram-se condizentes com os valores encontrados na literatura. Os compósitos de fibra de luffa foram os que
apresentaram maior valor de absorção. Já os resultados do ensaio de impacto,
permitiram identificar os modos de falha e avaliar o efeito entre as temperaturas de
envelhecimento. Os compósitos de fibra de vidro tiveram pouca variação da
resistência ao impacto antes e após o envelhecimento a 25ºC e a 60ºC. Já os
compósitos de fibra de luffa e híbrido apresentaram uma variação considerável
antes e após o envelhecimento a 25ºC e 60ºC. O ensaio sonoro permitiu avaliar o
efeito do envelhecimento sobre o módulo de elasticidade e o fator de perda. O
resultado do ensaio sonoro dos compósitos híbridos mostrou que o módulo de
elasticidade e o fator de perda não tiveram diferenças significativas entre os tempos
de envelhecimento indicando que a hibridização atuou de modo eficiente para
proteger as fibras de luffa. O ensaio de termografia foi usado como uma nova
abordagem para avaliar a condutividade térmica dos compósitos. Por fim, conclui-se que a hibridização foi eficiente, pois os compósitos híbridos apresentaram
características em relação a absorção, resistência ao impacto e condutividade
térmica, intermediárias aos compósitos de fibra de vidro e fibra de luffa e,
principalmente a hibridização reduziu de modo significativo a degradação do
compósito de luffa quando exposto a ambiente úmidos, além de proporcionar uma
alternativa de projeto mais ambientalmente amigável. / [en] Polymer matrix composites reinforced with fibers stand out in various
industrial applications due to their characteristics such as low cost, low density, and
good mechanical strength. However, the environment to which the composite will
be exposed and the temperature variation to which the composite is subjected will
influence the material s behavior. Studies on the microstructural characteristics and
mechanical behavior of polymer composites with Luffa cylindrica fibers and hybrid
fibers (glass/luffa) in humid environments are recent, and few studies have been
carried out for the Luffa and, especially, the hybrid composites. Thus, in order to
obtain materials with different properties and behaviors, composites were
fabricated and studied with an epoxy matrix reinforced with glass fibers, Luffa
fibers, and glass-Luffa hybrids. The aging test was carried out on samples
submerged in distilled water at two aging temperatures (25°C and 60°C). The total
aging time was 4 months (120 days). Non-destructive tests (thermography and
sound test) and destructive tests (impact) were performed to evaluate mechanical
degradation. The water absorption process in the composites was also evaluated.
The present study is relevant to filling knowledge gaps in the behavior of glass/luffa
hybrids, especially in a humid environment with temperature variation. As a result,
it was observed that the aging test indicated that the maximum absorption values of
the glass, Luffa, and hybrid fiber composites, as well as their respective diffusion
coefficients, were consistent with the values found in the literature. The Luffa fiber
composites had the highest absorption value. The results of the impact test allowed
for the identification of failure modes and the evaluation of the effect between aging temperatures. The glass fiber composites had little variation in impact strength
before and after aging at 25°C and 60°C. The Luffa and hybrid fiber composites
showed considerable variation before and after aging at 25°C and 60°C. The sound
test allowed for the evaluation of the aging effect on the modulus of elasticity and
loss factor. The sound test results for the hybrid composites showed that the
modulus of elasticity and loss factor had no significant differences between aging
times, indicating that hybridization efficiently protected the luffafibers. The
thermography test was used as a new approach to evaluate the thermal conductivity
of the composites. Finally, it is concluded that hybridization was efficient because
the hybrid composites had characteristics regarding absorption, impact resistance,
and thermal conductivity that were intermediate between glass and Luffa fiber
composites, and mainly hybridization significantly reduced the degradation of the
Luffa composite when exposed to humid environments, as well as providing a more
environmentally friendly design alternative.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:64554 |
| Date | 31 October 2023 |
| Contributors | JOSE ROBERTO MORAES D ALMEIDA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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