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Title: Compósitos de matriz estervinílica reforçados com fibras da Luffa cylindrica modificadas superficialmente.
Authors: Siqueira, Éder José
metadata.dc.contributor.advisor: Botaro, Vagner Roberto
Keywords: Fibras vegetais
Mercerização
Processos de fabricação
Engenharia de materiais
Compósitos poliméricos
Issue Date: 2008
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: SIQUEIRA, É. J. Compósitos de matriz estervinílica reforçados com fibras da Luffa cylindrica modificadas superficialmente. 2008. 171 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.
Abstract: Atualmente existe uma procura por novos materiais de engenharia que apresentem uma combinação de resistência, baixa densidade, facilidade de processamento e custos reduzidos. Neste contexto, compósitos de matriz polimérica reforçados por fibras naturais têm sido estudados nos últimos anos devido às suas vantagens de caráter ecológicas e econômicas. Todavia, o uso em potencial desta classe de materiais é às vezes limitado pela baixa compatibilidade apresentada pelas fibras naturais hidrofílicas por matrizes poliméricas de elevado caráter hidrofóbico. Para melhorar a adesividade e molhabilidade das fibras naturais por matrizes poliméricas tratamentos superficiais físicos e químicos destas fibras têm sido propostos possibilitando melhorias nas propriedades mecânicas dos materiais compósitos. O presente trabalho tem como objetivo o preparo e a caracterização de um material compósito de matriz termorrígida estervinílica reforçado com as fibras do fruto da Luffa cylindrica natural e após tratamentos de modificação. Nesse estudo foram utilizados os tratamentos de extração em solventes orgânicos, mercerização e esterificação com os dianidridos BTDA e PMDA. A microestrutura das fibras foi analisada através de ensaios padronizados como: determinação do teor de umidade, cinzas, extrativos, lignina, α-celulose e holocelulose. Após extração com solventes orgânicos as fibras foram mercerizadas e esterificadas com os dianidridos. As alterações foram acompanhadas através de: FTIR, DRX, titulação, MEV, EDS, DSC e TGA. Para o preparo dos materiais compósitos foi utilizada uma proporção de 15% de fibras em relação à matriz estervinílica e a variação de densidade dos materiais foi determinada. A moldagem e cura dos corpos de prova para ensaios mecânicos foram realizadas sob temperatura e pressão ambiente. A matriz e os compósitos reforçados com as fibras modificadas foram analisados através de: FTIR, MEV, EDS, DSC, TGA e ensaio de absorção de água. Ensaios mecânicos padronizados como impacto Charpy, ensaio de tração e DMTA foram realizados para avaliar a resistência mecânica. Os resultados mostraram que em todos os casos os materiais compósitos reforçados com as fibras da Luffa apresentaram melhorias nas propriedades mecânicas e térmicas em relação à matriz estervinílica. Somente como exemplo, uma redução na densidade de 46%, aumento na resistência à tração de 50% e tenacidade sob impacto de 350% foram obtidas para o compósito reforçado com as fibras esterificadas com BTDA.
metadata.dc.description.abstracten: Nowadays exist research for new engineering materials that present resistance, low density, easiness processes and reduced costs. In this class are the polymeric composites reinforced by natural fibers that have been studied in the last years due to the ecological and economical character advantages. Though, the use in potential of this class of materials is sometimes limited by the low compatibility presented by the natural fibers by polymeric matrices of high hydrophobic character. To improve the adhesiveness and wettability of the natural fibers for polymeric matrices physical and chemical superficial treatments of these fibers they have been proposed making possible improvement in the mechanical properties of the materials composites. The present work has as objective the preparation and the characterization of a composite material of vinyl ester thermosetting polymeric matrix reinforced with the fibers of the fruit of the Luffa cylindrica before and after modification treatments as: organic solvents extraction, mercerization and esterification with BTDA and PMDA dianhydrides. The microstructure of the fibers was analyzed through standards as determination of the humidity percentage, ashes, extractives, lignin, cellulose and holocellulose. After extraction with organic solvents, the fibers were mercerized and esterificated with the dianhydrides. The alterations were accompanied through: FTIR, XRD, TGA, SEM, EDS, DSC and titulation. For the preparation of the materials composites a proportion of 15% of fibers was used in relation to the vinyl ester matrix and the variation of density of the materials determined. The molding and cure of the composites for mechanical tests were accomplished under temperature and pressure environment. The matrix with aluminum hydroxide and the composites reinforced with the modified fibers were analyzed for: FTIR, SEM, EDS, DSC, TGA and absorption of water test. Standardized mechanical tests as Charpy impact, stress strenght and DMTA were accomplished to evaluate the mechanical resistance. The results showed that in all the cases the materials composites reinforced with the fibers Luffa presented improvements in the mechanical and thermal properties in relation to the vinyl ester matrix. Only as example, a reduction in the density of 46%, increases in the stress strenght of 50% and impact resistance of 350% were obtained for the composite reinforced with the fibers esterificated with BTDA.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2634
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