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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Aguardando Data da Autorização para Disponibilizar o Arquivo com Texto Completo
Autor: Fernandes, Felipe Cicaroni
Título: Compósitos de poliamida-6 e fibras de celulose branqueada e semi-branqueadas preparados por extrusão
Ano: 2014
Orientador: Prof. Dr. Marco-Aurelio De Paoli
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Compósitos poliméricos , Poliamida-6, Fibras vegetais
Resumo: No atual cenário energético e ambiental, as fibras vegetais vêm surgindo como alternativa promissora às fibras de vidro, utilizadas como reforço em compósitos poliméricos. Essa estratégia apresenta vantagens, tais como: redução da densidade do compósito, menor desgaste abrasivo do equipamento de processamento e menor impacto ambiental. É possível obter compósitos termoplásticos reforçados com fibras vegetais com propriedades mecânicas comparáveis aos compósitos com fibra de vidro, desde que se use o método de processamento adequado. Nesse trabalho, foram desenvolvidos compósitos de poliamida-6 reforçados com fibras de celulose, provenientes do Eucalyptus sp. A poliamida-6 é uma matriz especialmente desafiadora devido à sua alta temperatura de processamento, que se sobrepõe com a de termodegradação das fibras. A seleção das condições corretas de processamento por extrusão permitiu a obtenção de compósitos com incorporação de até 40 wt % de fibras, sendo 30 wt % a formulação com melhor balanço entre densidade e ganho de propriedades mecânicas de tração, flexão e impacto. Estudos de XPS mostraram que a umidade natural da fibra promove a interação fibra/matriz, como proposto em trabalhos anteriores. Em uma segunda etapa, avaliou-se o efeito estabilizante causado pela presença de lignina nas fibras. Estudos anteriores mostraram que a lignina possui estruturas químicas semelhantes às dos estabilizantes primários comerciais, atuando como antioxidante. Isso foi possível utilizando fibras que passaram por processo incompleto de branqueamento. Através de um ensaio de envelhecimento acelerado, observou-se que, quanto maior o teor de lignina na fibra menor é a formação de compostos carbonílicos na superfície do corpo de prova, indicando efeito estabilizante. A presença da lignina não altera significativamente as propriedades mecânicas e térmicas desses compósitos. Conclui-se que, compósitos de poliamida-6 reforçados com 30 wt % de fibras de celulose branqueada ou semi-branqueada são capazes de competir com os compósitos tradicionais com fibra de vidro, e a presença de lignina na fibra pode diminuir a necessidade da utilização de estabilizantes comerciais.
Abstract: In the current energy and environmental scenario, vegetal fibers are emerging as a promising alternative to glass fibers used as reinforcement in polymer composites. This strategy presents advantages, such as: reduction in the density of the composite, less abrasive wear to the processing equipment and lower environmental impact. Using the adequate processing condition, it is possible to produce thermoplastic composites reinforced with vegetable fibers with mechanical properties comparable to those of the glass fiber composites. In the present work, we developed polyamide-6 composites reinforced with cellulose fibers derived from Eucalyptus sp. Polyamide-6 is an especially challenging matrix due to its high processing temperature, which overlaps the temperature of thermodegradation of the fibers. The selection of the correct processing conditions for extrusion permitted the production of composites with incorporation of fibers up to 40 wt %, and 30 wt % formulation showed the best balance between density and of tensile, flexural and impact resistance mechanical properties. XPS studies showed that the natural moisture in the fibers promotes the fiber/matrix interaction, as proposed in previous works. In sequence, we assessed the stabilizing effect caused by the presence of lignin in the fibers. Previous studies have shown that lignin presents chemical structure similar to the commercially used primary stabilizers, acting as antioxidant. This was made possible by using fibers which have undergone an incomplete bleaching process. Through an accelerated weathering test, we observed that the higher the content of lignin in the fiber, the lower the formation of carbonyl compounds on the test sample surface, indicating a stabilization effect caused by lignin. The presence of lignin did not significantly affect the mechanical and thermal properties of the composites. In conclusion, polyamide-6 composites reinforced with 30 wt % of bleached or semi- bleached cellulose fibers are capable of competing with traditional glass fiber composites, and the presence of lignin in fibers may decrease the necessity for the use of commercial stabilizers.
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