Efeito do tratamento alcalino de fibras de juta no comportamento mecânico de compósitos de matriz epóxi

Abstract

Resumo: Neste trabalho foi avaliada a influência do tratamento químico de fibras vegetais nas propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas de resina epóxi reforçada com tecidos de fibras de juta. As fibras foram modificadas a partir de solução de hidróxido de sódio, e caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e resistência à tração. As análises de FTIR e MEV evidenciaram, respectivamente, que o tratamento alcalino promoveu a remoção parcial da hemicelulose e modificou a morfologia das fibras de juta. Amostras dos compósitos com fibras tratadas e não tratadas foram confeccionadas a partir da laminação manual seguida da moldagem por compressão. Compósitos com fibras tratadas apresentaram propriedades mecânicas e módulo de armazenamento maiores do que as da resina epóxi sem reforço e compósitos com fibras sem tratamento. As micrografias de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram que compósitos com fibras tratadas possuem menor quantidade de vazios e menor quantidade de pull-out, sugerindo maior adesão com a matriz polimérica do que os compósitos com fibras sem tratamento. Palavras-chave: Compósito polimérico, resina epóxi, fibra de juta, adesão fibra-matriz, tratamento químico. The Influence of Alkaline Treatment on Jute Fiber-Reinforced Epoxy Resin CompositeAbstract: This study was aimed at evaluating the efficiency of chemical treatment on the dynamic mechanical and mechanical properties of composite materials with jute fibers and epoxy matrix resin. The surfaces of the jute fibers were modified by contact with sodium hydroxide solutions, and characterized through scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and tensile strength testing. The FTIR and SEM analysis evidenced that the alkaline treatment promoted removal of the hemicellulose and modification in the morphology of the jute fibers, respectively. Polymeric composites with untreated and treated jute fiber were prepared through hand lay-up process followed by compression molding. The treated jute fiber composites displayed higher mechanical properties and storage modulus values than the epoxy resin and untreated fiber composites. The scanning electron micrographs (SEM) revealed that treated jute fiber composites have less voids and pull-out, suggesting a better adhesion with the polymeric matrix than untreated fiber composites. Keywords: Polymeric composites, epoxy resin, jute fibers, adhesion fiber-matrix, chemical treatment. IntroduçãoA investigação de materiais de fontes naturais e renováveis para aplicações em produtos vêm se intensificando nos últimos anos. A conscientização dos consumidores da preservação ambiental e constantes mobilizações de órgãos que atuam em defesa do meio ambiente vêm despertando a atenção de autoridades, que começam a legislar em prol do desenvolvimento sustentável. Somado a este fato, o alto grau de competitividade hoje existente em um mercado globalizado gera uma necessidade cada vez maior n...

Efeito do tratamento alcalino de fibras de curauá sobre as propriedades de compósitos de matriz biodegradável

“…A pesquisa realizada por Pires et al [24] sobre o efeito do tratamento alcalino de fibras de juta no comportamento mecânico de compósitos de matriz epóxi mostrou que a modificação química das fibras de juta com tratamento alcalino foi evidenciada pela técnica de infravermelho, devido à remoção da hemicelulose. Os compósitos com fibras tratadas apresentaram aumento nas propriedades mecânicas em relação à resina sem reforço e aos compósitos com fibras sem tratamento.…”

Physicochemical, Mechanical and Morphologic Characterization of Purple Banana Fibers

“…Vegetable fibers, when incorporated into polymers, can be processed by many conventional methods, such as extrusion, injection, calendering, laminating, pressing and others 1 . In this context, lignocellulosic fibers have many features that make their use beneficial, such as low density, low cost and high elasticity modulus.…”

Obtenção e caracterização de polímero reforçado com fibras da folha de milho

“…Observou-se que a superfície da fibra sem tratamento é recoberta pelas células de parênquima, que estão relacionadas com a fotossíntese, reserva de várias substân-cias, cicatrização e origem de estruturas adventícias das folhas vegetais. Diversos estudos [2,4,8,11,14] relatam que os resíduos presentes na superfície das fibras vegetais diminuem a adesão, quando estas fibras são utilizadas em materiais compósitos, e por isto, tratamentos químicos são realizados com o objetivo de melhorar as propriedades superficiais das fibras. Comparando-se as micrografias das fibras de sisal, curauá e abacaxi com as fibras das folhas de milho, observam-se características semelhantes, comuns na maioria das fibras vegetais provenientes de folhas.…”

“…Pires [11] destaca que devido à alta solubilidade da hemicelulose mesmo em baixas concentrações de álcali, o tratamento via hidróxido de sódio promove uma maior rugosidade da superfície da fibra, melhorando a aderência mecânica entre fibra e matriz. Condições otimizadas de tratamento asseguram melhores propriedades mecânicas dos compósitos, de um modo geral, o tratamento alcalino causa o inchaço das fibras e remoção parcial da hemicelulose e da lignina, o que promove um melhor empacotamento das cadeias de celulose, que são responsáveis pela cristalinidade da fibra.…”