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Type: Tese
Title: Comportamento físico e mecânico de compósitos feitos de matriz de polietileno verde reforçados por longas fibras de bambu: influência do tratamento físico e químico das fibras nas fibras e nos compósitos
Title in English: Physical and mechanical behavior of composites made of green polyethylene matrix reinforced by long bamboo fibers: influence of the physical and chemical treatment of the fibers on the fibers and on the composites
Authors: Costa, Milene Muniz Eloy da
Advisor: Deus, Ênio Pontes de
Keywords: Bamboo fibers Bambu;Green polyethylene Polietileno;Polymeric composites Compósitos poliméricos;Fiber/matrix adhesion Adesão matricial
Issue Date: 2019
Citation: COSTA, M. M. E. Physical and mechanical behavior of composites made of green polyethylene matrix reinforced by long bamboo fibers: influence of the physical and chemical treatment of the fibers on the fibers and on the composites. 2019. 164 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Brazilian Portuguese: A preocupação ambiental com o uso desregrado de recursos não-renováveis, bem como a disposição inadequada de resíduos no meio, incentivam o desenvolvimento de medidas de conscientização e de alternativas tecnológicas. Diante dessa problemática, surge a necessidade de manufatura de produtos menos agressivos ao meio, seja de acordo com sua matéria-prima ou de acordo com sua pós-utilização. O uso de fibras vegetais aplicadas como reforço em matrizes poliméricas apresenta-se como uma alternativa para a fabricação de produtos industriais em diversas áreas, desde utensílios domésticos e embalagens a produtos da construção civil. A escolha das fibras de bambu foi motivada pela utilização de um reforço de fonte vegetal de fibras longas, com boa resistência mecânica, baixa densidade e baixo custo. Além disso, o trabalho propôs a utilização de uma matriz polimérica produzida a partir de uma fonte renovável vegetal, a cana-de-açúcar. Nesse contexto, a proposta dessa tese foi desenvolver um compósito produzido totalmente por fontes renováveis, avaliando sua aplicabilidade através de caracterização e investigação de algumas propriedades morfológicas, físico-químicas e mecânicas das fibras de bambu, da matriz de polietileno verde e dos compósitos produzidos, e, principalmente, avaliando o efeito de diferentes tratamentos realizados nas fibras sobre as propriedades mecânicas dos compósitos. As caracterizações morfológicas e físico-químicas revelaram uma diminuição de massa das fibras após os tratamentos, bem como variações na densidade, porosidade e tamanho de poros. Também foi observado um aumento de rugosidade na superfície das fibras, sugerindo uma melhor ancoragem mecânica pela matriz polimérica. Os testes de tração mostraram que as propriedades mecânicas (modulo de elasticidade e resistência à tração) das fibras foram melhoradas com alguns tratamentos. A caracterização mecânica dos compósitos destacou que os tratamentos foram eficazes para uma boa adesão entre fibra e matriz polimérica. Para concluir, as investigações experimentais mostraram que os melhores tratamentos foram mercerização e acetilação, indicando que os compósitos produzidos apresentam aplicabilidade para projetos em que, a uma alta taxa de carregamento, suportem fratura frágil.
Abstract: The environmental concern with the unregulated use of non-renewable resources, as well as the inadequate disposal of waste in the environment, encourage the development of awareness measures and technological alternatives. Faced with this problem, there is a need to manufacture products that are less aggressive to the environment, either according to their raw material or according to their post-use. The use of natural fibers applied as reinforcement in polymeric matrices is an alternative for the manufacture of industrial products in various areas, from household utensils and packaging to civil construction products. The choice of bamboo fibers was motivated by the use of a long fiber vegetable source reinforcement, with good mechanical strength, low density and low cost. In addition, the work proposes the use of a polymeric matrix produced from a renewable plant source, sugar cane. In this context, the proposal of this thesis was to develop a composite produced entirely from renewable sources, evaluating its applicability through characterization and investigation of some morphological, physicochemical and mechanical properties of bamboo fibers, green polyethylene matrix and produced composites, and, mainly, evaluating the effect of different treatments performed on fibers on the composites mechanical properties. The morphological and physicochemical characterizations revealed a decrease in fiber mass after treatments, as well as variations in density, porosity and pore size. Also an increase of roughness at the fibers surface was observed, suggesting an improved mechanical anchorage by the polymeric matrix. The tensile tests showed that the mechanical properties (modulus of elasticity and tensile strength) of the fibers were improved with some treatments. The mechanical characterization of the composites highlighted that the treatments were effective for a good adhesion between fiber and polymer matrix. To conclude, the experimental investigations showed that the best treatments were mercerization and acetylation, indicating that the produced composites have applicability for projects which, at a high loading rate, they support fragile fracture.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/53164
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