Propriedades de flexão e impacto de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras lignocelulósicas curtas
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i3.26612Palavras-chave:
Fibras vegetais; Materiais compósitos; Ensaio de tração; Ensaio de impacto.Resumo
Os materiais compósitos destacam-se por possibilitarem o desenvolvimento de novos materiais que sejam ambientalmente corretos, cujos processos de fabricação e rejeitos sejam cada vez menos nocivos, associado à boas propriedades mecânicas. Neste contexto, este trabalho buscou investigar o comportamento mecânico em flexão e impacto de compósitos de matriz poliéster com a inclusão de fibras curtas de sisal, piaçava, palha da costa, malva e juta dispostas aleatoriamente. As propriedades mecânicas de flexão foram avaliadas de acordo com a norma ASTM D 790 e as de tenacidade ao impacto Charpy com a norma ASTM D 6110. Os resultados demonstraram que quando submetidos aos esforços de flexão, os compósitos apresentaram resistência de 112,12 MPa para a matriz plena e 35,21; 34,45; 27,29; 25,89 e 20,56 MPa com a inclusão de fibras de sisal, piaçava, palha da costa, malva e juta, respectivamente. Já para o ensaio de impacto apresentaram valores de 31,50 kJ/m² para a matriz plena e 57,06; 52,52; 48,03; 38,02; 37,65 kJ/m² com a inclusão de fibras de sisal, piaçava, palha da costa, malva e juta, respectivamente. Em seguida foi analisada a superfície de fratura dos compósitos com microscópio afim de correlacionar os aspectos de fratura com as propriedades mecânicas.
Referências
Acosta, R.; Calle Trujillo, G.; Marulanda Arévalo, J. L. (2021). Synthesis and mechanical behavior of composite material reinforced with Guadua fiber and with a polyurethane or polyester matrix. BioResources. 16 (4), 8049-8059. https://doi.org/ 10.15376/biores.16.4.8049-8059.
Adekomaya, O.; Jamiru, T.; Sadiku, R.; Huan, R. (2017). Negative impact from the application of natural fibers. Journal of clean production. 143, 843-846. https://doi.org/ 10.1016/J.JCLEPRO.2016.12.037.
American Society for Testing and Materials. ASTM D 790. (2010). Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials. Philadelphia: ASTM.
American Society for Testing and Materials. ASTM D 6110. (2010). Standard Test Method for Determining the Charpy Impact Resistance of Notched Specimens. Philadelphia: ASTM.
Angrizani, C. C.; Zattera, A. J.; Freire, E.; Santana, R. M. C. (2006). Influência do comprimento da fibra de sisal e do seu tratamento químico nas propriedades de compósitos com poliéster. In: 17º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais. Foz do Iguaçu, PR, Brasil.
Asim, M.; Abdan, K.; Jawaid, M.; Nasir, M.; Dashtizadeh, Z.; Ishak, M. R.; Enamul, M. H. (2015). A Review on Pineapple Leaves Fibre and Its Composites. Hindawi Publishing Corporation International Journal of Polymer Science. 1-16. https://doi.org/10.1155/2015/950567.
Asyraf, M. R. M.; Ishak, M. R.; Sapuan, S. M.; Yidris, N.; Ilyas, R. A.; Rafidah, M.; Razman, M. R.; Deng, Yulin. (2020). Potential Ap-plication of Green Composites for Cross Arm Component in Transmission Tower: A Brief Review. International Journal of Polymer Science. 1–15. https://doi.org/10.1155/2020/8878300.
Aziz, S.H.; Ansell, M.P.; Clarke, S.J.; Panteny, S.R. (2005). Modified polyester resins for natural fibre composites. Composites Science and Technology. 65(3-4), 525-535. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2004.08.005.
Candido, V.S.; Silva, A.C.R.; Simonassi, N.T.; Luz, F.S.; Monteiro, S.N. (2017). Toughness of polyester matrix composites reinforced with sugarcane bagasse fibers evaluated by Charpy impact tests. Journal of Materials Research and Technology. 6, 334-338. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.06.001.
Costa, D. C. L., Costa, H. A. de O., Castro, A. P. S., Cruz, E. C., Azancort Neto, J. L., & Cruz, B. C. C. da. (2020). The dimensions of Mathematical and Computational Modeling prescribed to Environmental Management. Research, Society and Development, 9(10), e6939109013, https://doi.org/10.33448/rsd-v9i10.9013.
Costa, D. C. L., Meneses, L. A. de, Lima, M. L. V. de, Costa, H. A. de O., Reis, A. C. F., Pinheiro, H. F. B., Costa, E. F. da., Silva, A. R. dos S. da., Reis, A. C. F., Raiol, F. M., & Santos, R. C. P. dos. (2022). Thermoelectric generation with reduced pollutants made possible by bio-inspired computing. Research, Society and Development, 11(1), e7611124568. https://doi.org/10.33448/rsd-v11i1.24568
Costa, D. S. (2016). Estudo da influência de resíduos gerados pela indústria de mineração nas propriedades de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras naturais. 229 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Universidade Federal do Pará, Belém, Brasil.
Costa, H. A. de O., Costa, D. C. L., & Meneses, L. A. de. (2021a). Interdisciplinarity Applied to the Optimized Dispatch of Integrated Electricity and Natural Gas Networks using the Genetic Algorithm. Research, Society and Development, 10(2), e42110212641, https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12641.
Costa, H. A. de O., Gomes, L. L., & Costa, D. C. L. (2021b). Genetic algorithm and particle swarm applied in electric system optimization. Research, Society and Development, 10(10), e166101018871, https://doi.org/10.33448/rsd-v10i10.18871.
De, S. K.; White, J. R. (1996). Short Fibre-Polymer Composites. Wood head, Publishing Limited England, pg 2, 3, 64, 65.
Dias, R.S.M.; Gomes, I.d.S.; Vilhena, E.S.; Pereira, L.C.O.; Lopes, C.E.P.; Vilhena, E.S.; Oliveira, A.B.S.; Ribeiro, M.M.; Silva, S.C.; Araújo, L.R.; Bitencourt Júnior, A.H.S.; Fujiyama, R.T. (2019). Fabricação de materiais compósitos sanduíche reforçados com fibra de jute e resíduos de madeira. Brazilian Journal of Development. 5, 6376-6384. DOI:10.34117/bjdv5n6-141.
Fu, S.; Lauke, B.; Mäder, E.; Hu, X.; Yue, C.Y. (1999). Fracture Resistance of Short Glass-Fiber-Reinforced and Short-Carbon-Fiber-Reinforced Poly-propylene under Charpy Impact Load and its Dependence on Processing. Journal of Materials Processing Technologies. 89, 501-507. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(99)00065-5.
Fornari Junior, C. C. M. (2017). Fibras Vegetais para Compósitos Poliméricos. 1. ed. Ilhéus: Editus UESC. v. 1. 198p.
Hadi, A.E.; Hamdan, M.H.M.; Siregar, J.P.; Junid, R.; Tezara, C.; Irawan, A.P.; Fitriyana, D.F.; Rihayat, T. (2021). Application of Mi-cromechanical Modelling for the Evaluation of Elastic Moduli of Hybrid Woven Jute–Ramie Reinforced Unsaturated Polyester Composites. Polymers. 13, 2572. https://doi.org/10.3390/polym13152572.
Khalid, M.Y.; Al Rashid, A.; Arif, Z.U.; Ahmed, W.; Arshad, H.; Zaidi, A.A. (2021). Natural fiber reinforced composites: Sustainable materials for emerging applications. Results in Engineering. 11, 100263. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2021.100263.
Klemm, D.; Philipp, B.; Heinze, T.; Heinze, U.; Wagenknecht, W. (1998). Comprehensive Cellulose chemistry. Weinheim: Wiley – VCH, v.1. 260.
Marchi, B.Z.; Oliveira, M.S.; Bezerra, W.B.A.; De Sousa, T.G.; Candido, V.S.; Da Silva, A.C.R.; Monteiro, S.N. (2021). Ubim Fiber (Geonoma baculífera): A Less Known Brazilian Amazon Natural Fiber for Engineering Applications. Sustainability. 14, 421. https://doi.org/10.3390/su14010421
Monteiro, S.N., Lopes, F.P.D.; Barbosa, A.P.; Bevitori, A.B.; da Silva, I.L.A.; Costa, L.L. (2011). Natural Lignocellulosic Fibers as Engineering Materials—An Overview. Metallurgical and Materials Transactions. A. 42, 2963-2974. https://doi.org/doi:10.1007/s11661-011-0789-6.
Monteiro, S.N.; Aquino, R. C. M. P.; Lopes, f. P. D.; D'almeida, J.R.M. (2006). Tenacidade ao entalhe por impacto Charpy de compósitos de poliéster reforçados com fibras de piassava. Matéria. Rio de Janeiro-RJ. 11 (3), 204-210. https://doi.org/10.1590/S1517-70762006000300006.
Motas, J.G.; Gorji, N.E.; Nedelcu, D.; Brabazon, D.; Quadrini, F. (2021). XPS, SEM, DSC and Nanoindentation Characterization of Silver Nanoparticle-Coated Biopolymer Pellets. Appl. Sci. 11, 7706. https://doi.org/10.3390/app11167706.
Neves, A.C.C.; Rohen, L.A.; Mantovani, D.P.; Carvalho, J.P.R.G; Vieira, C.M.F.; Lopes, F.P.D.; Simonassi, N.T.; Luz, F.S.; Monteiro, S.N. (2020). Comparative mechanical properties between biocomposites of Epoxy and polyester matrices reinforced by hemp fiber. Journal of materials research and technology. 9 (2), 1296-1304. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.11.056.
Omrani, E.; Menezes, P. L.; Rohatgi, P. K. (2016). State of the art on tribological behavior of polymer matrix composites reinforced with natural fibers in the green materials world. Engineering Science and Technology, an International Journal. 18, 717-736. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2015.10.007.
Peças, P.; Carvalho, V. H.; Salman, H.; Leite, M. (2018). Natural Fibre Composites and Their Applications: A Review. Journal of Composites Science. 2, 66. https://doi.org/10.3390/jcs2040066.
Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. Núcleo de Tecnologia Educacional –UFSM.
Rajak, D.K.; Pagar, D.D.; Menezes, P.L.; Linul, E. (2019). Fiber-Reinforced Polymer Composites: Manufacturing, Properties, and Applications. Polymers. 11, 1667. https://doi.org/10.3390/polym11101667.
Reis, R.H.M.; Garcia Filho, F.C.; Nunes, L.F.; Candido, V.S.; Silva, A.C.R.; Monteiro, S.N. (2021). Impact Resistance of Epoxy Composites Reinforced with Amazon Guaruman Fiber: A Brief Report. Polymers. 13, 2264. https://doi.org/10.3390/polym13142264.
Ribeiro, M. M. (2015). Comportamento em tração/flexão e aspecto fractográfico de matriz poliéster com pó de aerosil e de madeira com a inclusão de fibras curtas de sisal e jute. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Mestrado em Engenharia Mecânica, Belém.
Rodrigues, J. S. (2008). Comportamento mecânico de material compósito de matriz poliéster reforçado por sistema híbrido fibras naturais e resíduos da indústria madeireira. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Mestrado em Engenharia Mecânica, Belém.
Santos, J.K.D.; Dantas Da Cunha, R.; De Amorim Junior, W.F.; Felipe, R.C.T.S.; Braga Neto, J.L.; Freire Júnior, R.C.S. (2020). The variation in low speed impact strength on glass fiber/Kevlar composite hybrids. Journal of Composite Materials. 54, 3009-3019. https://doi.org/ 10.1177/0021998320906205.
Simonassi, N.T.; Pereira, A.C.; Monteiro, S.N.; Margem, F.M.; Deus, J.F.; Vieira, C.M.F.; Drelich, J. (2017). Reinforcement of Polyester with Renewable Ramie Fibers. Materials Research. 20, 51-59. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2016-1046.
Souza, L. G. M.; Silva, E. J.; Souza, L. G. V. M. (2020). Obtaining and Characterizing a Polyester Resin and Cement Powder Composites. Materials Research. 23, 1-8. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2018-0894.
Uppal, N.; Pappu, A.; Patidar, R.; Gowri, V. S. (2019). Synthesis and characterization of short sisal fibre polyester composites. Bulletin of Materials Science, 42(3), 1-8. doi:10.1007/s12034-019-1792-6.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Douglas Santos Silva; Maurício Maia Ribeiro; Jean da Silva Rodrigues; Alessandro de Castro Corrêa; Denis Carlos Lima Costa; Heictor Alves de Oliveira Costa; Fernando José Aguirre Ramos da Silva; Alessandro José Gomes dos Santos; Marcelo Henrique Prado da Silva; Roberto Tetsuo Fujiyama
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.