O efeito da modificação química das fibras de curauá nas propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas de compósitos de poliéster

Abstract

A aplicação de fibras naturais como reforço de compósitos poliméricos requer uma investigação mais aprofundada sobre quais tratamentos são mais eficientes para melhorar a interação fibra/matriz, uma vez que, a qualidade do tratamento superficial pode melhorar as propriedades mecânicas dos materiais compósitos. Compósitos de poliéster, essencialmente hidrofóbico, podem apresentar incompatibilidade com a fibra hidrofílica. Neste contexto, diferentes tratamentos químicos foram aplicados às fibras de curauá, avaliando assim seus efeitos sobre as propriedades finais do material. A fibra de curauá (Ananas erectifolius) é extraída de uma planta típica da região amazônica, e vem sendo utilizada por setores da engenharia por apresentar um alto teor de celulose, baixa densidade e alta resistência mecânica. A resina poliéster é um polímero termofixo com grande número de ligações cruzadas que tornam esse polímero resistente mecanicamente mesmo a altas temperaturas. Portanto, o objetivo principal deste trabalho é avaliar o efeito que os tratamentos superficiais sobre as fibras de curauá nas propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas de compósitos de poliéster. Os agentes de tratamento das fibras de curauá foram o Ba(OH)2 10% (m/v), Ca(OH)2 14% (m/v), NaOH 5% (m/v), KOH 10% (m/v) e silano 5% (m/v). As fibras tratadas e in natura foram caracterizadas por meio das análises térmicas, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Depois da obtenção das fibras tratadas, os compósitos reforçados com fibras 10% (m/v)/poliéster foram confeccionados pelo método hand lay up. Além disso, os compósitos foram analisados por meio de ensaios mecânicos de tração, flexão, impacto, análises térmicas e MEV. Todos os tratamentos aplicados às fibras de curauá foram capazes de causar modificações químicas na estrutura da fibra. Pois de uma forma geral, o mesmo padrão de remoção de lignina e hemicelulose foram detectados nas análises térmicas, DRX, FTIR e de caracterização química. Aliás, por meio da análise de DRX, pode-se observar também que houve um aumento do índice de cristalinidade das fibras tratadas. Por fim, a Tg do compósito curauá Ca(OH)2/poliéster foi a maior entre todos os materiais. E o compósito de curauá silano/poliéster apresentou a maior estabilidade térmica entre os compósitos. Além disso, a inserção das fibras tratadas nos compósitos de poliéster, resultaram em melhores propriedades mecânicas de tração e flexão dos compósitos de fibras tratadas em relação aos compósitos de fibra in natura. Na análise das propriedades mecânicas (impacto) observou-se um aumento na resistência ao impacto dos compósitos de fibras tratadas em comparação a matriz pura.