ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO E CARACTERISTICAS ESTRUTURAIS DE COMPÓSITOS POLIMÉRICOS COM FIBRAS DE JUTA

ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO E CARACTERISTICAS ESTRUTURAIS DE COMPÓSITOS POLIMÉRICOS COM FIBRAS DE JUTA

Tamires I. M. Botelho - [e-mail]

Jean Valdir Uchôa Teixeira – [e-mail]

Fernanda Malato Praxedes – [e-mail]

Vera Lucia Dias da Silva - [e-mail]

Syme Souza – [e-mail]

1 - Instituto Federal do Pará – IFPA, Campus Belém – PA.

Resumo: Neste trabalho foram produzidos compósitos de matriz de resina poliéster reforçados com fibra de juta variando o percentual. A importância das fibras naturais como reforço para polímeros vem aumentando significativamente nas últimas décadas, devido a fatores como o alto preço das fibras sintéticas e à busca crescente por materiais de baixo custo que sejam provenientes de fontes renováveis de matérias-primas, possuam boas propriedades mecânicas e térmicas e não causem danos ambientais. Foram considerados duas variações de 4% e 6% de fibra de juta, utilizando-se um equipamento de tração, foram realizados ensaios para a determinação das seguintes propriedades, de acordo com a norma ASTM D638: força máxima (N), limite de resistência (Mpa), deslocamento (mm) e deformação (mm). Dessa maneira realizou-se a caracterização física e mecânica das fibras. O resultado mostrou-se que teve maior efeito sobre a resistência á tração e força máxima, os compósitos com percentual de 6% se comparada com as de 4%. A resistência á tração dos compósitos de 6% aumentaram cerca de 6,11% ao de 4%. Assim como a força máxima compósitos de 6% aumentou cerca de 9,87 % em relação ao de 4%. Para a deformação o valor foi de 89,73% superior a fibra de 4%. Através das análises fractográfica é possível à visualização da aderência da resina poliéster como matriz, nos compósitos. A utilização dos reforços sem tratamento apresentaram bons níveis de resistência á tração, e semelhantes às demais fibras vegetais encontradas na literatura e usadas tradicionalmente na região.

Palavras-chave: Fibras Vegetais, Resina Polimérica, Reforço de Compósitos, Caracterização Mecânica e Sustentabilidade.

ANALYSIS OF MECHANICAL BEHAVIOR AND STRUCTURAL FEATURES COMPOSITE POLYMERIC WITH FIBER JUTA

Abstract: In this work we were produced composite of polyester resin matrix reinforced with jute fiber varying percentage. The importance of natural fibers as reinforcement for polymers has significantly increased in recent decades due to factors such as the high price of synthetic fibers and the growing demand for low-cost materials that are from renewable sources of raw materials, have good mechanical properties and thermal and do not cause environmental damage. We considered two variations of 4% and 6% of jute fiber, using a draw equipment, experiments were conducted to determine the following properties according to ASTM D638: maximum strength (N) tensile strength (MPa) stroke (mm) deformation (mm). It there was the physical and mechanical fibers. The result showed that had the greatest effect on the resistance to traction and maximum strength, the composite with a percentage of 6% compared with 4%. The resistance to traction of 6% composites increased by about 6,11%  to 4%. As the maximum strength of composites increased by about 6% compared to 9,87% to 4%. For deformation is 89,73%   higher than 4% fiber. Through fractographic analysis it is possible to visualize the adherence of the polyester resin as matrix in the composites. The use of reinforcements without treatment showed good tensile strength levels, and similar to other vegetable fibers found in the literature and traditionally used in the region.

Keywords: Plant fiber; Polymer; Reinforcing composites; Mechanical characterization and Sustainability.

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1. INTRODUÇÃO

O interesse pelo uso de fibras lignocelulósicas está relacionado a suas propriedades e características destacando seu baixo custo, baixa densidade, boas propriedades mecânicas, flexibilidade no processamento e uso de sistemas simples quando o tratamento da superfície é necessário [1-2]. Além disso, as fibras vegetais são fontes renováveis, amplamente distribuídas, disponíveis, moldáveis, não abrasivas, porosas, viscoelásticas, biodegradáveis, combustíveis e reativas. Devido a estas excelentes propriedades, as fibras naturais têm sido utilizadas em setores têxteis, papéis, compósitos e aplicações químicas. Quanto à reatividade química, as fibras lignocelulósicas apresentam grupos hidroxila acessíveis, podendo reagir com outros grupos funcionais polares, como por exemplo, os presentes nas resinas fenólicas [1-3]. As principais dificuldades associadas ao uso de fibras naturais estão relacionadas ao seu baixo módulo elástico, termoplasticidade, susceptibilidade à degradação microbiológica e falta de estabilidade dimensional [3].

Neste contexto, existe um interesse crescente na utilização de materiais lignocelulósicos (fibras de juta, sisal, coco, banana e curauá) como reforço em compósitos de matrizes poliméricas. O interesse da utilização das fibras vegetais está relacionado ao seu baixo custo, densidade menor do que as fibras de vidro, além de serem oriundas de fontes renováveis, não abrasivas [4], e disponíveis em território nacional. Dentre as fibras vegetais, a fibra de juta é uma das mais usadas como reforço de matrizes termoplásticas e termofixas por seu baixo custo e propriedades mecânicas adequadas. A juta pode ser plantada nas calhas dos rios, não provocando desmatamento, sendo que seu ciclo de plantio leva seis meses e coincide com os períodos de cheia e vazante dos rios. Devido à importância econômica regional desse tipo de cultura e da grande produção nacional, sua utilização em compósitos poliméricos mostra-se como uma alternativa economicamente viável e tem sido amplamente estudada por vários  grupos de pesquisa[5].

Visando o aproveitamento de recursos naturais disponíveis em território nacional e buscando-se alternativas que sejam economicamente viáveis para o reforço de matrizes poliméricas, utilizaram-se fibras de juta sem tratamento para a produção de compósitos com resina poliéster. Os compósitos das fibras de juta nos percentuais de 4% e 6% foram avaliados e comparados às propriedades mecânicas dos compósitos através dos ensaios de tração e a fractográfia para a visualização da superfície e análise da adesão interfacial entre matriz e as fibras de juta não tratadas, uma vez que ocorreram menor porosidade e melhoria das propriedades mecânica.