Efeito da utilização de fibras lignocelulósicas (Açaí e Curauá) em compósitos com matriz de resina poliéster insaturado

Abstract

Resumo: A crescente necessidade do consumo de tecnologias limpas fortalece as pesquisas focadas nos materiais obtidos de fontes renováveis. As fibras lignocelulósicas apresentam inúmeras vantagens como baixa densidade, custo atrativo, serem biodegradáveis e não serem abrasivas. O presente trabalho apresenta o estudo da utilização de fibras lignocelulósicas (açaí e curauá) como substituintes da comumente empregada fibra de vidro, em compósitos utilizando como matriz polimérica a resina poliéster insaturado. Com o objetivo de obter-se uma adesão satisfatória entre as fibras e a matriz, as fibras foram submetidas a tratamentos alcalinos com 5 % m/m de NaOH e com adição de 1 % m/m de NaBH4 na função de agente protetor. Os compósitos foram confeccionados contendo 6,5 % de volume das fibras de açaí, curauá e vidro (comparativo), sendo divididos em compósitos contendo fibras puras, in natura, e com os tratamentos alcalinos; e em compósitos híbridos das fibras vegetais e vidro. Com o intuito de avaliar as propriedades físicas, químicas, morfológicas, térmicas e mecânicas das fibras e dos compósitos, os ensaios como densidade, relação de aspecto, composição química, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), propriedades em tração e flexão, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e absorção de água foram realizados. Foi possível concluir nos ensaios de composição química que após os tratamentos alcalinos houve aumento na concentração de celulose e redução na concentração de hemicelulose nas fibras de açaí e curauá como o esperado, já que a composição amorfa é solúvel em álcalis. Esses resultados foram compatíveis com o TGA que tanto nas fibras como nos compósitos de açaí e curauá apresentaram melhor estabilidade térmica após os tratamentos alcalinos. Já nos ensaios mecânicos não houve melhoria significativa, tanto nos compósitos híbridos quanto após os tratamentos, devido às condições em que foram confeccionados e por conterem fibras curtas, o que fez com que se comportassem como cargas. Os resultados de absorção de água mostraram que os compósitos, apesar de serem reforçados com fibras vegetais, com características de hidrofilicidade, tiveram um percentual baixo de absorção de água comparado com resultados da literatura. Dessa forma conclui-se que a utilização das fibras de açaí e curauá em compósitos poliméricos são viáveis, entretanto em aplicações estruturais, nas quais é necessária melhor resistência mecânica, um método diferente de confecção, utilizando fibras mais longas, alinhadas e em concentração maior é indicado.

Abstract: The growing need of the use of clean technologies strengthens research focused on materials obtained from renewable sources. Lignocellulosic fibers have many advantages such as low density, attractive cost, are biodegradable and are not abrasive . This paper presents the study of the use of lignocellulosic fibers (açai and curauá) as replacements of commonly fiberglass used in composites with polymeric matrix using unsaturated of polyester resin. In order to obtain a satisfactory adhesion between the fibers and the matrix, the fibers were subjected to alkaline treatment with 5% w/w NaOH and with addition of 1% w/w NaBH4 in the function of protective agent. The composites were prepared containing 6.5% volume of acai, curauá and glass fibers and is divided into composites containing pure fiber, and with alkaline treatments; and hybrid composites of fiberglass and lignocellulosic. In order to assess the physical, chemical, morphological , thermal and mechanical properties of fibers and composites , tests such as density , aspect ratio , chemical composition , thermal gravimetric analysis (TGA), infrared spectroscopy (FTIR) , properties in tension and bending, scanning electron microscopy (SEM) and water absorption were performed. It was concluded from tests for chemical composition after the alkali treatment there was an increase in the percentage of cellulose and reduction of percentage hemicellulose in the in açaí and curauá fibers as expected, since the amorphous composition is soluble in alkalis. These results were consistent with the TGA that both the fibers in composites as açai and curauá showed better thermal stability after the alkali treatment. Already in mechanical tests there was no significant improvement in both hybrid composites and after the treatments due to the condition in which they were made and they contain short fibers, which made them behave like loads. The results of water absorption of the composites showed that, despite being reinforced with vegetable fibers, with hydrophilicity characteristics, had a low percentage of water absorption compared with the literature. Thus it is concluded that the use of the acai and curauá fibers in polymer composites are viable, but in structural applications where strength is required, a different method of preparation, using longer and aligned fibers with higher concentration is indicated.