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Trab. Final Mat. e Proc. de Fabricação

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by

Flávia Piocopi

on 20 February 2014

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Transcript of Trab. Final Mat. e Proc. de Fabricação


Comportamento Térmico, Mecânico e Morfológico
de Compósitos de Polietileno de Alta Densidade
Reciclado com Fibra de Piaçava
Seminário de Materiais e Processos de Fabricação
Prof. Sílvio Aparecido Verdério Júnior

Claudia M. C. Bonelli, A. Elzubair, João C. Miguez Suarez - Departamento de Engenharia Mecânica e de Materiais, IME
Eloisa B. Mano - Instituto de Macromoléculas Professora Eloisa Mano, UFRJ
Flávia Andrade Piocopi (RA 11030208)
Carolina Corrêa Crês (RA 933449)
Juliana Fernandes Pereira (RA 11033509)
Rodrigo Marques Zen (RA 832812)
Virgínia Rubia Alves Ferreira Xavier de Moraes (RA 11030526)

Objetivos
○ Fardos recebidos de da região de São
Gabriel da Cachoeira (AM)
○Fibra é picotada obtendo-se 500 g fragmentos
○ Lavagem em água corrente
○ Secagem em estufa à 100°C por 24h
○ Estudo de fibras naturais como reforçadores para termoplásticos
○ Utilização de termoplásticos reciclados
○ Utilização de recursos naturais brasileiros disponíveis
○ Contribuir para a despoluição ambiental
○ Fabricação de placas de baixo custo para estruturas sob pequeno esforço
○ Atender as exigências do mercado de materiais alternativos
Porquê reciclar?
○ Lenta degradação no meio ambiente
○ Alto volume de embalagens pós-consumidas

Fibras naturais mais usadas em compósitos
Juta
Rami
Linho
Sisal
Materiais escolhidos
HDPE-r
(polietileno de alta densidade reciclado)
Fibra de piaçava da Amazônia
(Leopoldinia piassaba)
○ Um dos materiais plásticos encontrados
em maior quantidade nos resíduos urbanos
○ Alta durabilidade
○ Resistência à corrosão
○ Dúctil
○Fácilmente reciclado



○ Processo mais comum é a reciclagem mecânica (moagem, derretimento, corte
e granulação)
Reciclagem do HDPE
○ Alto teor de lignina (~ 45%)
○ Reforçadora em
compósitos de matriz polimérica
(poliéster e polietileno)
○ Alta rentabilidade
○ Planta abundante no territorio
brasileiro
○ Fibra longa, resistente, lisa, textura impermeável e de alta flexibilidade
Análises e Ensaios
Obrigado pela atenção!
Processo de fabricação do compósito
○ imersas em 100 ml de solução 5% m/m de silano em metanol
○ impregnadas a vácuo po 30 min.
○ imersas em 150 ml de solução metanólica à temperatura ambiente até evaporação do solvente
○ secagem em estufa à 100°C por 5h
1ª forma de
tratamento das fibras
(fibra-tms)
+
metanol
silano
○ impregnadas diretamente por agitação manual com silano na proporção 1/3 (p/p) silano/ fibra
2ª forma de
tratamento das fibras
(fibra-ts)
○ Compósitos com fibra tratada e não tratada
○ Proporções 95/5, 90/10 e 85/15
Fibra
não tratada
(fibra-nt)
câmara de mistura Haake a 160ºC por 5 min com rotação de 60 rpm.
Fusão de PVC em câmara de mistura Haake
Placas de 15 cm de lado foram moldadas por compressão
em prensa hidráulica
Carver à temperatura
de 190 °C e pressão
de 0,24 MPa
por 5 min
Resfriamento rápido: banho de água e gelo (temperatura de 10 °C)
por 10 min
○ Equipamento Shimadzu TGA-50
○ Amostras de ~ 10 mg
○ Atmosfera de nitrogênio
○ Taxa de aquecimento de 20 °C/min
○ Máquina universal
de ensaios Instron
○ Célula de 1 kN
○ Velocidades de teste
○ Flexão 1,7 mm/min
○ Tração 10 mm/min
○microscópio eletrônico de varredura modelo JSM 5800LV JEOL
○a partir de amostras de compósito fraturadas em nitrogênio líquido e cobertas com fina camada de ouro.
Análise termogravimétrica (TGA)
Realização de ensaios de flexão(ASTM D790) e tração (ASTM D638)
Análise morfológica
Microfotografia do compósito HDPE-r / fibra tratada com silano 85/15
Microfotografia do compósito HDPE-r / fibra não tratada 85/15
○Compósitos de HDPE-r com fibra de piaçava tratada apenas com silano apresentaram melhor desempenho mecânico do que a tratada com solução metanólica e a fibra não tratada

○Melhores resultados com 15% de fibra com silano

○Leve diminuição na estabilidade térmica não o influenciando drasticamente


Conclusões
análise morfológica
ensaio de tração e flexão
Análise térmica
○ Ocorre uma nítida separação
entre a matriz e o reforço, resultante, provavelmente, da
baixa compatibilidade entre os dois componentes.
○ Mostra uma maior rugosidade na interface matriz-reforço, indicando que a adição de silano à fibra aumenta a compatibilidade entre HDPE-r e a piaçava e, em conseqüência, a adesão interfacial e as propriedades mecânicas.
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