Preparation and characterization of poly(vinyl chloride)/virgin and treated sisal fiber composites

Abstract

Mechanical property changes, thermal stability, and water absorption capacity of poly(vinyl chloride) (PVC)/sisal fiber composites were assessed with respect to the effect of maleic anhydride chemical treatments of the sisal fiber, for five different sisal fiber contents, varying from 0 to 30% by weight in the composite. The composites prepared with the untreated sisal exhibited higher tensile modulus and hardness than the unloaded resin, while elongation and tensile strength were reduced. The deterioration in the mechanical properties of PVC blended with sisal fiber is attributed to the presence of moisture, interfacial defects at the fiber and polymer interface, and fiber dispersion in the PVC matrix. The amount of absorbed water is a function of the amount of fiber in the composite (F0 ¼ 0 phr, F5 ¼ 0.77 phr, and F20 ¼ 4.83 phr). The comparison of the results of characterization of F5, F20, and F30 formulations prepared with the untreated fibers and the treated ones showed a reduction in absorbed water after the chemical treatment of fiber with maleic anhydride (F0 ¼ 0 phr, F5 ¼ 0.28 phr, and F20 ¼ 2.99 phr), thus improving the mechanical properties of composites prepared with the treated sisal.

Compósitos de PVC rígido e fibras de bananeira: Efeito do tratamento da fibra

“…O tratamento com anidrido maleico também pode reduzir a absorção de água das fibras de bananeiras por que os grupos hidroxilas hidrofílicos presentes nas fibras reagem com o grupamento do anidrido maleico para formar ligações ésteres reduzindo a capacidade de absorção de água da fibra [23]. Djidjelli e colaboradores [8] também observaram um decréscimo na absorção de água em compósitos de PVC e fibras de sisal tratadas com anidrido maleico. As curvas da análise de termogravimetria (TG) e as correspondentes primeira derivada (DrTG) dos compósitos de PVC/FB com diferentes tratamentos são apresentadas na Figura 2 e os resultados são exemplificados na Tabela 2.…”

“…Este comportamento pode estar relacionado com a falta de adesão entre matriz-fibra, conforme observado nas micrografias apresentadas da Figura 3. Djidjelli e colaboradores [8] também relacionaram este decréscimo à baixa dispersão das fibras na matriz e baixa adesão entre as fibras e a matriz. Esse comportamento também observado por Sombatsompop et al [24] em compósitos de PVC/serragem e Martins e colaboradores [10] para PVC e fibras de sisal.…”

“…Também não foi observado uma alteração significativa do módulo de Young com adição da fibra de bananeira não tratada e tratada. Este comportamento pode estar relacionado com o fato do PVC utilizado ser rígido, pois os autores que observaram um aumento significativo do módulo de Young em compósitos de PVC com fibras naturais utilizaram matrizes plastificadas e os valores máximos alcançados nos compósitos obtidos são próximos aos observados neste trabalho [8][9][10][11] com PVC rígido. …”

“…O procedimento experimental utilizado neste estudo foi baseado no apresentado por Djidjelli e colaboradores [8]. A reação foi realizada sob refluxo a 140ºC por 2h numa solução da fibra de bananeira em xileno contendo anidrido maleico (5% m/m) e peróxido de benzoila (0,5%m/m).…”

“…Hoje já são utilizadas fibras de sisal, bambu, bagaço de cana-de-açúcar, curauá, madeira, fibra de bananeira, entre outras. O emprego de fibras naturais como reforço em matriz polimérica, tanto utilizando materiais termofixos como as resinas de poliésteres, epóxis e fenólicas como termoplásticos, principalmente o polipropileno (PP), polietileno (PE) [6,7] e poucos estudos utilizam o poli (cloreto de vinila) (PVC) flexível [8][9][10][11][12][13][14] e rígido [15,16]. Zainudin et al [15] avaliaram a degradação térmica de compósitos de PVC rígido e fibra de bananeira, e foi observado que a adição das fibras não altera o processo de degradação térmica do PVC.…”