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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.88.2006.tde-24062015-205553
Documento
Autor
Nome completo
Cristina Gomes da Silva
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2006
Orientador
Banca examinadora
Frollini, Elisabete (Presidente)
Correa, Carlos Alberto Flávio
Polito, Wagner Luiz
Título em português
Fibras celulósicas têxteis em compósitos de matriz fenólica
Palavras-chave em português
Não disponível
Resumo em português
Considerando as inúmeras vantagens de resinas fenólicas, como baixa geração de fumaça, superior resistência ao fogo, buscou-se no presente trabalho a melhora de propriedades deste material pela introdução de fibras vegetais como reforços, originando compósitos. Fibras celulósicas provenientes da indústria têxtil foram utilizadas (fios de algodão, com comprimentos diversificados, e Lyocel, em proporções variadas), a fim de avaliar a capacidade como reforço de matriz fenólica destas fibras, que apresentam vantagens sobre outras, por terem disponibilidade praticamente garantida e pela possibilidade de aquisição continuada de material com propriedades reprodutíveis, devido à demanda e exigências do setor têxtil, respectivamente. Fibras lignocelulósicas, como a de sisal usada no presente trabalho para fins comparativos, ainda não estão disponíveis com tais propriedades, o que pode dificultar a utilização em larga escala para obtenção de compósitos. Adicionalmente, foi avaliada a possibilidade de adição de borracha natural à matriz fenólica, visando melhorar a propriedade de resistência ao impacto deste material, mas os resultados mostraram pouca compatibilidade entre os dois tipos de materiais. As fibras foram caracterizadas quanto à composição química e analisadas via termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raio-X, espectroscopia na região de infravermelho (IV), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e resistência a tração. Os termorrígidos (não reforçados) e compósitos (matriz fenólica reforçada por fibras com distribuição aleatória) foram caracterizados por TG, DSC, IV, MEV, resistência ao impacto Izod e quanto à capacidade de absorção de água. Do conjunto de resultados obtidos, destaca-se que aqueles referentes à resistência ao impacto de compósitos mostraram que, utilizando-se processos adequados para impregnação dos fios de celulose e buscando-se diâmetro médio de fibras e comprimento apropriados, pode-se obter compósitos com resistência ao impacto no mesmo patamar (em torno de 400 J m-1) daqueles reforçados por sisal, uma fibra considerada como excelente reforço para matriz fenólica. No que se refere à fibra de Lyocel, embora os compósitos reforçados com este material tenham apresentado resistência ao impacto menor (valor máximo encontrado em torno de 240 J m-1), quando comparados com aqueles reforçados por algodão ou sisal, a maior porosidade desta fibra quando comparada as outras, permitiu uma difusão mais eficiente da resina fenólica para o interior do reforço, exercendo então uma ação impermeabilizante, conforme demonstrado pela menor absorção de água de compósitos reforçados por Lyocel. Os resultados obtidos são promissores e mostram que fibras têxteis podem ser utilizadas com êxito na preparação de compósitos de matriz fenólica, o que pode representar um avanço para a produção destes materiais em larga escala
Título em inglês
Not available
Palavras-chave em inglês
Not available
Resumo em inglês
Due to the large number of advantages of the phenolic thermosets, as low emission of smoke, high resistance to fire, the improvement of other properties of this material was rearched by the incorporation of natural fibres (reinforcing agents), resulting in composites. Cellullosic fibres derived from industry were used (cotton f bres, with different length, and Lyocell, with different proportions), with the purpose of evaluating the ability as reinforcing agent of the phenolic matrices. These fibres presents some advantages over the synthetic ones, as accessibility and possibility of continuous acquisition of material with reproductible properties, due to the demand and requiements of textile sector, respectively. Lignocellullosic fibres, like the sisal ones used in the present work for comparative reasons, are not available yet with such properties, what can difficult its utilization in large scale for composites processing. Moreover, it was evaluated the possibility of incorporating natural rubber to the phenolic matrix, aiming to improve the property of impact resistance of this material, but the results showed little compatibility between the two components. The fibres were characterized in terms of chemical composition and analysed by thermogravimetry (TG), differential scanning calorymetry (DSC), infrared spectroscopy (IV), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction and tensile strengh. The thermosets (not reinforced) and composites (phenolic matrix reinforced with fibres randomly dispersed) were characterized by TG, DSC, IV, MEV, Izod impact strengh and also the water absorption capacity was evaluated. Overall results, those referred to the impact resistance of composites showed that, with the appropriate processes of impregnation of cellulosic fibres and adjusted length and average diameter values, it can be obtained composites with impact resistance (around 400 J m-1) comparable to those obtained for sisal-reinforced composites, which is considered an excelent reinforcing agent for phenolic matrices. Related to the Lyocell fibre, although the composites reinforced with this material have presented low values of impact strengh (around 240 J m-1), when compared to those reinforced with cotton or sisal, the larger porosity of this fibre allowed a better diffusion of the phenolic resin into its inner, which in turn led to a better waterproof property, as observed by the lower water absorption of Lyocellreinforced composites. The results are promising and show that fibres can be successfully used in the preparation of phenolic matrix composites, what might represent an advance for their wide production
 
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Data de Publicação
2015-08-14
 
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