Propriedades mecânicas e comportamento a emissões de voláteis de compósitos de polipropileno/fibras curtas de sílica

Abstract

Resumo: A proteção à saúde humana constitui um dos princípios estabelecidos pelas indústrias automotivas visando ao desenvolvimento e à produção sustentáveis de seus modelos. Desafios residem na redução nos níveis de emissões não só de combustíveis, mas também dos voláteis presentes no interior dos automóveis. A incorporação de fibras curtas de sílica natural amorfa em compósitos de polipropileno foi investigada como uma proposta de desenvolvimento de novos materiais, os quais permitam a redução de peso do veículo e consequente economia de combustível, além de atenderem aos níveis de emissões especificados para componentes internos. Com o objetivo de avaliar o efeito de reforço e a influência do conteúdo de compatibilizante na interface fibra-matriz, amostras com 0 e 20% em peso de fibra, bem como com variações do teor de PP-g-MAH (0, 1, 2 e 4% em peso), foram analisadas. Os resultados satisfatórios obtidos para as propriedades de tensão no escoamento, módulo de flexão, alongamento na ruptura, resistência ao impacto Charpy com entalhe e comportamento a emissões sugerem que a concentração ótima do compatibilizante é de 2%, acima da qual as alterações não foram significativas. Conclui-se que fibras curtas de sílica constituem uma alternativa potencial de reforço para materiais empregados em peças automotivas. Palavras-chave: Fibras curtas de sílica, compósitos de polipropileno, comportamento a emissões de voláteis, compatibilizante interfacial. Mechanical Properties and Volatile Emission Behavior of Short Silica Fibers/Polypropylene CompositesAbstract: The protection to the human health is one of the most important principles guiding the automotive industries for a sustainable development and production of their cars. The challenges to be faced are not only in reducing fuel consumption but also in decreasing the emission from volatiles in the car interior. The incorporation of natural amorphous short silica fibers in polypropylene composites was investigated as a proposal for creating new materials, aimed at reducing the car weight (with a consequent fuel economy), and meeting the emission requirements for interior components. In order to evaluate the influence from the compatibilizer on the fiber-polymer interface, samples with 0 and 20 wt. (%) of silica fibers, as well as with varying contents of PP-g-MAH (0, 1, 2 and 4 wt. (%)), were tested. The satisfactory results obtained for yield stress, flexural modulus, elongation at break, notched Charpy impact strength properties and emission behavior suggest that the optimum compatibilizer content is 2 wt. (%), above which there was no significant change. Therefore, short silica fibers are a potential alternative reinforcement for materials of automotive parts.

Efeito da modificação de superfície de fibras nas propriedades mecânicas de compósitos a base de poli( tereftalato de butileno) reforçado por fibras naturais inorgânicas

“…A presença do grupo organofuncional adequado na superfície da carga inorgânica pode induzir um aumento na afinidade química, elevando a adesão com determinadas matrizes poliméricas [8,9] . Segatelli et al [10] e Silva et al [9] modificaram as FNSA com o agente vinil-trimethoxi silano (VTMS) e as utilizaram como agente de reforço em polipropileno e borrachas de silicone, enquanto Pizzitola [11,12] modificou as FNSA com 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES) e as utilizou como agente de reforço em polipropileno modificado com anidrido maleico. Como resultado, os autores obtiveram um aumento no desempenho mecânico em relação ao compósito sem tratamento nas fibras.…”

“…Como resultado, os autores obtiveram um aumento no desempenho mecânico em relação ao compósito sem tratamento nas fibras. Contudo, os valores de resistência à tração observados em termoplásticos como o PP [11,12] e a PA6 [5] reforçados pelas FNSA ainda estão aquém dos valores observados em compósitos comerciais reforçados com a mesma concentração fibras de vidro curtas. Os compósitos de PP e PA6 com 20% de FNSA apresentaram tensão de ruptura de 42 e 70 MPa, respectivamente, enquanto que compósitos comerciais de PP com 20% de fibra de vidro curta (Gapex®, grade RPP20EU10NA) e PA6 com 15% de fibra de vidro (Technyl®, grade C216400V15) apresentam tensão de ruptura de 68 Mpa e 120 Mpa, respectivamente.…”

Estudo da substituição do nylon por compósito de polipropileno com fibra de vidro

“…Estudos sobre a viabilidade do uso da fibra curta de sílica como agente de reforço em compósito de polipropileno homopolímero aplicada em peças internas automotivas [3] e otimização das propriedades mecânicas do polipropileno injetado e reforçado com fibras longas [4] relatam que a composição de PP e fibra de vidro podem ser amplamente utilizadas no campo industrial, especialmente em aplicações automotivas em função de suas excelentes propriedades mecânicas e baixo custo. Em porcentagem, a participação de materiais poliméricos nos veículos evoluiu de 10% a 13% do peso total do veículo em 1990 para 20% na década de 2000 [5].…”

Obtention and Characterization of Polypropylene, Calcium Carbonate and Poly(ethylene-co-vinyl acetate) Composites

“…It is a lightweight, flexible, excellent chemical resistance polymer and it has a high melting temperature. All these good properties contribute to its extensive range of applications [5]. The use of polypropylene as polymer matrix to obtain composite materials is still the subject of scientific research and technological development, due to the large attractive low cost of these composites for several different applications [5,6].…”

“…All these good properties contribute to its extensive range of applications [5]. The use of polypropylene as polymer matrix to obtain composite materials is still the subject of scientific research and technological development, due to the large attractive low cost of these composites for several different applications [5,6]. The major advantage of introducing fillers on polypropylene is the increase in stiffness of the composites obtained, which is particularly important in applications where these materials are exposed to high temperatures.…”