Obtenção e caracterização de composites de HIPS reforçado com fibras tratadas provenientes do bagaço de laranja pera
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Data
Orientador
Pereira, Paulo Henrique Fernandes 
Coorientador
Cioffi, Maria Odila Hilário
Pós-graduação
Curso de graduação
Guaratinguetá - FEG - Engenharia de Materiais
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
As fibras naturais têm chamado a atenção de pesquisadores de todo o mundo para sua utilização como reforço alternativo de matrizes poliméricas devido ao seu baixo custo e a sua biodegradabilidade em relação às fibras sintéticas. Assim, o bagaço de laranja pera tornou-se um material de grande interesse para ser utilizado como matéria prima, principalmente porque
o Brasil é um dos maiores produtores, gerando cerca de 9,5 milhões de toneladas do resíduo desse fruto por ano. O objetivo deste trabalho foi obter as fibras do bagaço de laranja pera in natura (FN), polpa acetosolv (PA), primeiro branqueamento (F1B) e segundo branqueamento (F2B), utilizá-las como reforço para confecção de compósitos com matriz de poliestireno de alto impacto (HIPS) em diferentes proporções de fibra/matriz para agregar valor a esta matéria prima e estudar a influência dos tratamentos químicos nas propriedades físicas, químicas, térmicas, morfológicas e mecânicas dos materiais preparados. A FN, PA, F1B e F2B foram obtidas através da polpação acetosolv utilizando ácido acético 93% (v/v) e ácido clorídrico 0,3% (v/v) seguida de branqueamentos com hidróxido de sódio 4% (m/v) e peróxido de hidrogênio 30% (v/v) e foram caracterizadas pela composição química, microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), termogravimetria (TGA) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). O ácido foi recuperado após a obtenção da PA e o resíduo obtido no processo foi caracterizado por TGA e FTIR. A FN, PA e F2B foram misturadas com o HIPS nas proporções fibra/matriz de 5, 10 e 15% e as misturas foram processadas pela moldagem por injeção. Os compósitos FN/HIPS, PA/HIPS, F2B/HIPS e o HIPS puro foram caracterizados por TGA, calorimetria exploratória diferencial (DSC) e ensaio de tração para analisar o efeito dos tratamentos químicos e das diferentes proporções de reforço na matriz de HIPS. A F2B obteve 78,1% de celulose pela composição química, morfologia lisa e sem elevações, índice de cristalinidade de 67,5% e temperatura inicial de degradação de 350 ºC. O resíduo da PA contém lignina e hemicelulose e temperatura inicial de degradação de 130 ºC. A adição de 15% de PA à matriz proporcionou aumento de 48% no módulo elástico, diminuição de 13% na resistência a tração e de 57% na estabilidade térmica em relação ao HIPS puro. A Tg do HIPS puro reduziu de 98 ºC para 93 ºC na F2B/HIPS 15%. Portanto, foi comprovada a eficácia dos tratamentos químicos na remoção dos componentes amorfos obtendo a celulose branqueada do bagaço de laranja pera e o compósito obtido mais adequado foi o PA/HIPS 15%.
Resumo (inglês)
Natural fibers have gained attention from researchers around the world for their use as an alternative reinforcement of polymeric matrices due to their low cost, and their biodegradability
relative to synthetic fibers. Thus, pear orange bagasse has become a material of great interest to be used as raw material, mainly because Brazil is one of the largest producers, which
generates about 9.5 million tons of this waste per year. The objective of this work was to obtain the fibers from fresh orange pear (FN), acetosolv pulp (PA), first bleaching (F1B), and second
bleaching (F2B) fibers, using them as reinforcement for making polystyrene matrix composites. High impact polystyrene (HIPS) in different fiber / matrix ratios to add value to raw materials,
and study the influence of chemical treatments on the physical, chemical, thermal, morphological and mechanical properties of prepared materials. FN, PA, F1B and F2B were obtained by acetosolv pulping using 93% (v/v) acetic acid, and 0.3% (v/v) hydrochloric acid followed by 4% (w/v) sodium hydroxide bleaching and hydrogen peroxide 30% (v/v) and were characterized by chemical composition, scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TGA/DTG) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Acetic acid was recovered after PA, and the residue obtained in the process was characterized by TGA/DTG, and FTIR. FN, PA, and F2B were mixed with HIPS in fiber/matrix ratios of 5, 10 and 15%, and the mixtures were processed by injection molding. The FN/HIPS, PA/HIPS, F2B/HIPS, and pure HIPS composites were characterized by TGA/DTG, differential exploratory calorimetry (DSC), and tensile testing to analyze the effect of chemical treatments, and the different reinforcement proportions on the matrix HIPS. F2B obtained 78.1% cellulose by chemical composition, smooth, and no elevation morphology, crystallinity of 67.5%, and degradation temperature of 350 ºC. The residue contains lignin, and hemicellulose and degradation temperature of 130 °C. The addition of 15% PA to the matrix provided a 48% increase in elastic modulus and a 13% decrease in tensile strength, and 57% in thermal stability over pure HIPS. Tg in pure HIPS went from 98 °C to 93 °C in F2B/HIPS 15%. Therefore, the efficiency of chemical treatments in the removal of amorphous components was verified by obtaining the bleached pulp from orange pomace, and the most suitable composite obtained was PA/HIPS 15%.
Descrição
Palavras-chave
Celulose, Materiais compostos, Fibras
Idioma
Português
Citação
SANTOS, Liziane Beatriz Ubirajara. Obtenção e caracterização de compósitos de HIPS reforçado com fibras tratadas provenientes do bagaço de laranja pera. Orientadores: Paulo Henrique Fernandes Pereira; Maria Odila Hilário Cioffi. 2019. 77 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) - Faculdade de Engenharia e Ciências, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2019.
