Obtenção e caracterização de compósitos com matriz polimérica de HIPS reforçados com capim-sapê tratado por acetosolv e branqueamento
Carregando...
Arquivos
Data
2021-02-09
Autores
Dias, Thiago de Souza
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
O desenvolvimento sustentável, amplamente discutido nas últimas décadas, tem influenciado a
produção de materiais já existentes e também o advento de novos materiais. Neste contexto,
este trabalho analisou o efeito do sequenciamento de tratamentos no capim-sapê e sua utilização
como reforço em compósitos poliméricos. Para isto, o Poliestireno de Alto Impacto (HIPS) foi
reforçado com capim-sapê. O capim-sapê foi tratado por acetosolv com ácido acético 93% (v/v)
a 110 °C sob refluxo e depois por branqueamento com hidróxido de sódio (NaOH 4% v/v) e
peróxido de hidrogênio (H2O2 30% v/v) à 70 ºC. As amostras de capim-sapê in natura, acetosolv e branqueado foram analisadas por análise química composicional, análise de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TGA)
e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Para obtenção de cada compósito, uma mistura
do HIPS com 10, 20 e 30% (m/m) das amostras in natura e tratadas foi homogeneizada, triturada e, em seguida, injetada na forma de corpos de prova para ensaios mecânicos. O HIPS puro
foi injetado seguindo o mesmo procedimento. Testes de absorção de água, tração e impacto
foram feitos com o HIPS puro e os compósitos. As análises de TGA e FTIR dos reforços indicaram uma remoção significativa de hemicelulose e lignina, corroborando com a análise química. As micrografias de MEV mostraram um processo de desfibrilação após ambos os tratamentos. Os compósitos apresentaram maior absorção de água à medida que se aumentou a porcentagem de reforço. Os ensaios mecânicos mostraram que a resistência à tração e ao impacto
de todos os compósitos diminuiu se comparados ao HIPS puro. Os módulos de Elasticidade
aumentaram até 45,8% e 60,4% para os compósitos com 30% de capim-sapê acetosolv e capimsapê branqueado, respectivamente, em comparação ao HIPS puro
The development of new materials has been occurring in the last decades in order to achieve better properties and also less impact in the environment. Then, this work studied the effect of treatments on natural fibers to be used as reinforcements in composites. High Impact Polystyrene (HIPS) was reinforced with Imperata brasiliensis grass. Fibers were firstly treated by acetosolv with acetic acid 93 wt% at 110 °C under reflux and then by bleaching with sodium hydroxide (NaOH 4% w/v) and hydrogen peroxide (H2O2 30%v/v). Raw fibers, acetosolv fibers and bleached fibers were analyzed by Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). To manufacture each composite, a mixture of the polymer with 10, 20, and 30% (w/w) of acetosolv fiber and bleached fiber were homogenized, ground, and then injected. Pure HIPS were injected following the same sequence. Tensile and impact tests were done with the pure HIPS and the composites samples. TGA and FTIR analysis of the fibers indicated a significant removal of hemicellulose, and lignin, corroborating with chemical analysis. SEM micrographs showed a defibrillation process after both treatments supporting previous statements. Regarding the mechanical analyses, tensile and impact strength of all composites decreased when compared to pure HIPS. Elasticidade’s Moduli increased up to 45.8% and 60.4% for the composites with 30% of acetosolv and bleached fibers, respectively, when compared to pure HIPS
The development of new materials has been occurring in the last decades in order to achieve better properties and also less impact in the environment. Then, this work studied the effect of treatments on natural fibers to be used as reinforcements in composites. High Impact Polystyrene (HIPS) was reinforced with Imperata brasiliensis grass. Fibers were firstly treated by acetosolv with acetic acid 93 wt% at 110 °C under reflux and then by bleaching with sodium hydroxide (NaOH 4% w/v) and hydrogen peroxide (H2O2 30%v/v). Raw fibers, acetosolv fibers and bleached fibers were analyzed by Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). To manufacture each composite, a mixture of the polymer with 10, 20, and 30% (w/w) of acetosolv fiber and bleached fiber were homogenized, ground, and then injected. Pure HIPS were injected following the same sequence. Tensile and impact tests were done with the pure HIPS and the composites samples. TGA and FTIR analysis of the fibers indicated a significant removal of hemicellulose, and lignin, corroborating with chemical analysis. SEM micrographs showed a defibrillation process after both treatments supporting previous statements. Regarding the mechanical analyses, tensile and impact strength of all composites decreased when compared to pure HIPS. Elasticidade’s Moduli increased up to 45.8% and 60.4% for the composites with 30% of acetosolv and bleached fibers, respectively, when compared to pure HIPS
Descrição
Palavras-chave
Capim-sapê, Acetosolv, Branqueamento, HIPS, Imperata brasiliensis grass, Bleaching, Polymer Composites, Materiais compostos, Compósitos poliméricos, Processos químicos