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Title in Portuguese: Elaboração e caracterização de compósitos de matriz derivada do cardanol reforçados com fibras de manicária saccifera (tururi)
Title: Elaboration and characterization of matrix composites derived from cardanol reinforced with manicária saccifera fibers (tururi)
Author: Pereira, João Paulo da Silva
Advisor(s): Mazzetto, Selma Elaine
Keywords: Compósitos
Cardanol
Manicária saccifera
Mecânicas
Issue Date: 2017
Citation: PEREIRA, João Paulo da Silva. Elaboração e caracterização de compósitos de matriz derivada do cardanol reforçados com fibras de manicária saccifera (tururi).2017.87 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: Atualmente, a busca por materiais mais leves, resistentes e sustentáveis, incentivou o estudo e a elaboração de produtos mais “verdes” que possam substituir com eficiência os materiais derivados do petróleo. O desenvolvimento destes materiais com propriedades similares as sintéticas, aliada a possibilidades de utilizar resíduos, acompanhado de recursos naturais potencializou o desenvolvimento e elaboração dos materiais de alto desempenho. Nesse contexto, o desenvolvimento de materiais que melhorem e otimize os convencionais de origem fóssil se destaca, dentre eles os compósitos, resultado da interação de uma matriz e um agente de reforço que, muitas vezes, não são biodegradáveis. Por isto, a utilização de matrizes poliméricas e de fibras naturais como agentes de reforço derivados da biomassa é crescente, pois são renováveis e abundantes. A elaboração de novos materiais utilizando resíduos oriundos da biomassa vem atraindo o interesse do mercado, por isso, o presente trabalho propõe desenvolver novos compósitos e averiguar suas propriedades termomecânicas. Para tal, uma matriz termorrígida foi elaborada empregando o cardanol como alternativa aos fenóis derivados do petróleo. Essa matriz foi reforçada com fibra de tururi (20% em massa), esse reforço foi utilizado no seu estado natural e tratadas quimicamente (NaOH 2,5 e 5% m/v). As fibras utilizadas como agente de reforço foram caracterizadas por: Análise lignocelulósica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Difração de raios-X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TGA) e biodegradação em solo simulado. As técnicas utilizadas para caracterizar o cardanol foram: Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massa (CG-MS) e FTIR. Já os compósitos, foi utilizado: Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), TGA, Ensaio Universal de Tração, Análise Dinâmico Mecânica (DMA) e biodegradação em solo simulado. Os resultados revelaram que o tratamento químico realizado proporcionou a deslignificação das fibras, aumentou a cristalinidade e biodegradação significativa do reforço. A cura da matriz polimérica ocorreu em temperatura inferior a degradação do agente de reforço. Os compósitos elaborados apresentaram propriedades termomecânicas superiores a matriz termorrígida e baixa biodegradação em solo simulado. Todos os compósitos apresentaram propriedades mecânicas satisfatória comparadas a matriz e baixa biodegradação, proporcionando materiais resistentes aos organismos decompositores sem agredir ao meio ambiente, pois são praticamente constituídos de biomassa.
Abstract: Nowadays, the search for lighter, more resistant and sustainable materials has stimulated the study and development of greener technologies that can efficiently replace petroleum derived materials. The development of these materials similar to synthetic, with the possibility of reuse of waste, along with natural resources, has helped in the development of high performance materials. In this context, the development of materials better than the conventional ones of petrochemical origin, stands out, among them composites, result of the interaction of a matrix and a reinforcing agent that are often not biodegradable. For this reason, the use of polymer matrices and natural fibers as reinforcement agents derived from biomass is increasingly increasing because they are renewable and abundant. The development of new materials using biomass residues comes attracting market interest, that is why, the present work proposes to develop new composites and to verify its thermo-mechanical properties. For such, a thermoset matrix was elaborated employing cardanol as an alternative to petroleum-derived phenols. This matrix was reinforced with tururi fiber (20% by mass), this reinforcement was used in its natural state and chemically treated (NaOH 2.5 and 5% m / v). The fibers used as reinforcing agent were characterized by: lignocellulosic analysis, Scanning Electron Microscopy (SEM), Dispersive energy spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TGA) and biodegradation in simulated soil. The techniques used to characterize cardanol were: Chromatography coupled to mass spectrometry (CG-MS) and FTIR. The composites was used: Differential scanning calorimetry (DSC), TGA, Universal Traction Test, Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and biodegradation in simulated soil. The results revealed that the chemical treatment provided resulted in the delignification of the fibers, increased crystallinity and significant biodegradation of the reinforcement. The curing of the polymer matrix occurred at a temperature below the degradation of the reinforcing agent. The composites presented thermomechanical properties superior to the matrix and low biodegradation in simulated soil. All composites presented satisfactory mechanical properties compared to matrix and low biodegradation providing materials resistant to decomposing organisms without attacking the environment, since they are practically made up of biomass.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/29695
metadata.dc.type: Dissertação
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