Modificação de fibra de sisal via carbonização hidrotérmica para aplicação em materiais compósitos

Abstract

RESUMO: A influência da carbonização hidrotérmica (CHT) de fibras de sisal nas propriedades mecânicas de compósitos de matriz polimérica de polipropileno reciclado foi investigada. As fibras foram caracterizadas por termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de Raios X (DRX), espectroscopia na região de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato, absorção de água e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os compósitos, com fibras curtas aleatoriamente distribuídas, processados por extrusão e injeção, foram caracterizados através de ensaios mecânicos de resistência à tração, resistência ao impacto, absorção d’água e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A carbonização hidrotérmica das fibras, comprovada por meio da FTIR, além de aumentar a cristalinidade do material, levou a uma maior adesão na interface fibra-matriz. A adição de 10% e 20% de fibras de sisal com 2 horas de carbonização hidrotérmica produziu um compósito com, respectivamente, um aumento de 17,9% e 32,19%, no módulo de elasticidade, de 9,25% e 52,29% na resistência ao impacto e de 19,06% e 29,85% no limite de escoamento, em comparação ao polímero reciclado.

ABSTRACT: The influence of hydrothermal carbonization (HTC) of sisal fibers on the mechanical properties of polymer matrix composites of recycled polypropylene was investigated. The fibers were characterized by means of thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), X-Ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), contact angle, water absorption and scanning electron microscopy (SEM). The composites, with short fibers randomly distributed, processed by means of extrusion and injection, were characterized by means of tensile strength and impact mechanical tests, water absorption and scanning electron microscopy (SEM). The fibers hydrothermal carbonization, proved with FTIR, besides increasing the material’s crystallinity, caused a larger adherence on the interface fiber/matrix. The addition of 10% and 20% of sisal fibers with 2 hours of hydrothermal carbonization produced a composite with, respectively, an increase of 15.2% and 24.3%, on the no modulus of elasticity, of 8.5% and 34.3% on the resistance to impact and of 16% and 23% on yield stress, in comparison to the recycled polymer.