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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7975
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Avaliação das propriedades do compósito de polipropileno carregado com farinha do bagaço de mandioca |
Título(s) alternativo(s): | Evaluation of the properties from composite of polypropylene loaded with cassava bagasse flour |
Autor: | Bon, Alexsandro Bussinger ![]() |
Primeiro orientador: | Rocha, Marisa Cristina Guimarães |
Primeiro coorientador: | Costa, Helson Moreira da |
Primeiro membro da banca: | Sirqueira, Alex da Silva |
Segundo membro da banca: | Oliveira, Carlos Ivan Ribeiro de |
Resumo: | A busca incessante por novos materiais com custo efetivo pequeno e que ao mesmo tempo não cause dano ao meio ambiente, tornam a utilização de matérias-primas a partir de fontes renováveis como um dos setores mais emergentes das últimas décadas. Neste sentido, as diversas fontes de fibras lignocelulósicas são estudadas por diversos ramos da ciência. No presente trabalho, compósitos de polipropileno (PP) e farinha do bagaço de mandioca (FBM) foram obtidos com o objetivo de avaliar a influência da FBM nas propriedades do PP. Os compósitos foram preparados utilizando primeiramente a extrusora monorosca e, em seguida, a extrusora dupla rosca. O teor adotado da FBM presente nas misturas foi de 0, 5, 10, 15, 20, 25 e 30% (m/m). Foi utilizado um agente compatibilizante (PP-g-MA) com alíquota fixa de 2% (m/m) nas misturas de 5, 15 e 30% (m/m) de FBM para avaliar as propriedades do compósito devido à melhora da adesão interfacial promovida pelo agente compatibilizante. Com o intuito de obter a caracterização do material, foram realizados os ensaios de resistência à tração, resistência à flexão, resistência ao impacto, calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e análise granulométrica. Os resultados obtidos dos compósitos quando submetidos aos ensaios de resistência à tração, mostraram que com a incorporação de teores elevados de FBM ao PP causa um aumento no módulo elástico do polímero termoplástico. A incorporação de FBM em qualquer teor ao polímero causa uma redução da resistência à tração e os teores de 20 e 30% de FBM causaram uma redução da tensão de escoamento. A caracterização dos compósitos por análise termogravimétrica mostrou uma queda acentuada da estabilidade térmica do polipropileno para pequenos teores de FBM (até 15%). Com a incorporação de teores mais elevados de FBM, acima de 15%, ocorreu um aumento na estabilidade térmica. De modo geral, as micrografias obtidas dos compósitos de PP/FBM apresentaram grânulos de amido dispersos na matriz de polipropileno, e na maioria dos casos, a distribuição observada não era homogênea. Os compósitos de PP/FBM/PP-g-MA, de modo geral, apresentaram propriedades mecânicas superiores ao obtido para os compósitos sem o agente compatibilizante, com exceção da resistência ao impacto em que os resultados obtidos foram inferiores do que todos os demais compósitos analisados. O módulo de flexão para o compósito de PP/30%FBM/2%PP-g-MA apresentou um aumento substancial de 83% em relação ao polipropileno puro. O comportamento do difratograma do bagaço de mandioca obtido neste estudo é incomum para o descrito na literatura. Este comportamento analisado foi relacionado às severas condições de secagem industrial. O índice de cristalinidade mensurado para o bagaço de mandioca foi de aproximadamente 16%, estando de acordo com o intervalo de cristalinidade previsto na literatura para este tipo de material. |
Abstract: | The ceaseless search for new materials with small effective cost and at the same time does not cause harm to the environment, make the use of raw materials from renewable sources as one of the most emergent sectors of the last decades. In this sense, the various sources of lignocellulosic fibers are studied by several branches of science. In this work, polypropylene (PP) and cassava bagasse flour (CBF) composites were obtained with the objective of evaluating the influence of CBF on the properties of PP. The composites were prepared using the single-screw extruder first and then the twin-screw extruder. The adopted content of the CBF present in the blends was 0, 5, 10, 15, 20, 25 and 30% (mass/mass). A compatibilizing agent (PP-g-MA) with a fixed rate of 2% (mass/mass) in the 5, 15 and 30% (mass/mass) CBF blends was used to evaluate the properties of the composite due to the improvement of the interfacial adhesion promoted by the compatibilizing agent. In order to obtain the characterization of the material, tensile strength, flexural strength, impact strength, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and granulometric analysis were performed. The results obtained from the composites when submitted to the tests of tensile strength, showed that with the incorporation of high levels of CBF to the PP causes an increase in the elastic modulus of the thermoplastic polymer. The incorporation of CBF at any content of the polymer causes a reduction in tensile strength and the 20 and 30% CBF contents caused a reduction in the yield stress. The characterization of the composites by thermogravimetric analysis showed a marked drop in the thermal stability of polypropylene for small CBF contents (up to 15%). With the incorporation of higher CBF contents, above 15%, an increase in thermal stability occurred. In general, the micrographs obtained of the PP/CBF composites showed dispersed starch granules in the polypropylene matrix, and in most cases the observed distribution was not homogeneous. The PP/CBF/PP-g-MA composites, in general, presented superior mechanical properties to that obtained for the composites without the compatibilizing agent, except for the impact strength in which the results obtained were lower than all the others composites analyzed. The flexural modulus for PP/30%CBF/2%PP-g-MA composite showed a substantial increase of 83% over neat polypropylene. The behavior of the cassava bagasse diffractogram obtained in this study is unusual for that described in the literature. This behavior analyzed was related to the severe conditions of industrial drying. The crystallinity index measured for the cassava bagasse was approximately 16%, being in agreement with the range of crystallinity predicted in the literature for this type of material. |
Palavras-chave: | Polypropylene Cassava bagasse flour Composites Mechanical properties Thermal properties Polipropileno Compositos poliméricos Materiais compostos Farinha de mandioca Polimeros - Misturas - Propriedades mecânicas Polimeros - Misturas - Propriedades térmicas |
Área(s) do CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES |
Idioma: | por |
País: | BR |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais |
Citação: | BON, Alexsandro Bussinger. Avaliação das propriedades do compósito de polipropileno carregado com farinha do bagaço de mandioca. 2019. 97 f. Dissertação (Mestrado em Materiais não-metálicos; Física e mecânica dos materiais) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2019. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7975 |
Data de defesa: | 20-Fev-2019 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais |
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