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Type: DISSERTAÇÃO
Degree Level: Mestrado
Title: Uso de fibras de curaua como agente de reforço para poliamida 6
Title Alternative: Curaua fiber as reinforcement for polyamide 6
Author: Santos, Paulo Aparecido dos, 1958-
Advisor: De Paoli, Marco-Aurelio, 1949-
Paoli, Marco-Aurelio De
Abstract: Resumo: O emprego de fibras vegetais para o reforço de resinas plásticas não é novo; contudo, houve preferência pelas fibras de vidro e cargas minerais como materiais de reforço com alto desempenho, devido às fibras vegetais possuírem grande volume ( baixa densidade aparente ), pouca estabilidade térmica e alta absorção de umidade. Na última década, porém, o interesse pelas fibras vegetais aumentou novamente, devido às seguintes vantagens: são provenientes de fontes renováveis; são bio-degradáveis; são recicláveis; representam uma nova fonte de renda para população rural e trazem economia de energia por meio da redução de peso dos componentes. Este trabalho avaliou a utilização da fibra de Curauá, em compósitos com poliamida-6, visando a substituição da fibra de vidro em aplicações automotivas. Inicialmente, foram preparadas amostras em misturador interno empregando-se um planejamento fatorial 4 x 2 com as variáveis: teor de fibra de 0, 20, 30 ou 40 wt % e comprimento de fibra de 0,1 ou 10 mm. As amostras com fibra de Curauá curta e com menor teor de fibra apresentaram melhor balanço de valores de tensão e módulo elástico nos testes de tração realizados. Em seguida, foram obtidas amostras com 20 wt % de fibra curta com tratamento superficial por plasma de N2 ou O2, ou lavadas com solução de NaOH por 30 min ou por 2 h, com o objetivo de aumentar a adesão entre a fibra e a matriz de poliamida-6. Posteriormente, foi realizado o processamento em duas diferentes extrusoras dupla-rosca inter-penetrante co-rotante, das amostras com 20 wt % de fibra de Curauá curta ou longa; com ou sem tratamento. Também foi estudado o efeito da ausência de secagem dos componentes antes da extrusão. Em corpos de prova injetados com essas amostras foram feitos ensaios de tração, flexão, impacto, temperatura de deflexão térmica, absorção de umidade, contração de moldagem, densidade e envelhecimento em estufa. Concluiu-se que: é possível preparar um compósito de poliamida-6 com 20 wt % de fibra de Curauá, desde que seja usado o equipamento adequado; a não secagem dos componentes antes da extrusão não afeta as propriedades mecânicas do compósito e até favorece a adesão fibra/matriz; o tratamento superficial das fibras com solução de NaOH é mais efetivo que por plasma de N2. As propriedades de tração e flexão deste compósito são melhores que as da poliamida-6 pura; porém, inferiores às da reforçada com fibra de vidro. Entretanto, sua menor densidade e sua resistência ao impacto e deflexão térmica comparáveis às da poliamida-6 reforçada com fibra de vidro, podem viabilizar a substituição desta em aplicações específicas

Abstract: The utilization of vegetal fibers as reinforcement for plastic resins is not new; nevertheless, there was a preference to use glass fiber and mineral fillers as high performance reinforcements, due to large volume ( low apparent density ), poor thermal stability and high moisture absorption of vegetal fibers. However, over the last decade, the interest for such material has increased again, because of recognized advantages such as: they come from renewable raw material sources; they are biodegradable; recyclable; they bring new jobs for the rural population and enable energy economy through the components weight reduction. This work has evaluated the utilization of Curauá fibers in polyamide-6 composites, aiming at glass fiber replacement in automotive applications. Initially, samples have been prepared in a internal mixer applying a 4 x 2 design of experiment plan with the following variables: fiber content of 0, 20, 30 or 40 wt % and fiber length of 0.1 or 10 mm. Samples with smaller content and shorter Curauá fiber have shown best balance among tensile strength and elastic modulus tests. Then, samples with 20 wt % of short fibers have been treated with N2 or O2 plasma, or washed with NaOH solution for 30 min or 2 h, focusing on enhancing adhesion between the fiber and polyamide-6 matrix. After that, samples with 20 wt % of short or long fiber, with or without pre-treatment have been compounded in two different co-rotating inter-meshing twin-screw extruders. The effect of not drying raw materials before compounding was also evaluated. Subsequently, test specimens have been injection molded with those samples and submitted to tensile, flexural, impact, heat deflection temperature, moisture absorption, mold shrinkage, density and thermal aging tests. In conclusion, it is possible to prepare polyamide-6 with 20 wt % of Curauá composite, when an appropriate compounding equipment is used. Raw materials without drying before compounding have not affected composite¿s mechanical properties and indeed have improved fiber / matrix interfacial adhesion. Surface treatment with NaOH proved to be more effective than N2 plasma. Tensile and flexural properties of this composite are better than unfilled polyamide-6; but lower than glass fiber reinforced polyamide-6. However, its impact resistance and heat deflection temperature similar to the glass fiber reinforced polyamide-6 and its lower density, can enable it to replace this latter in specific non-critical applications
Subject: Ananas erectifolius
Fibras naturais
Poliamidas
Termoplásticos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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