Title

Análise da resistência a flexão de compósitos poliméricos com adição de residuos de caulim

Analysis of flexural strength of polymeric composites with kaolin residue addition

Authorship

BARROS, LUIZA MARIA GUEDES; CUNHA, LIVIAN BRITO DA; BARBOSA, SINARA DA SILVA; FERNANDES, JENNIFER FERREIRA; SANTOS, ALESSANDRO JOSÉ GOMES DOS; RODRIGUES, EMERSON CARDOSO; COSTA, DEIBSON SILVA DA

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SANTOS, ALESSANDRO JOSÉ GOMES DOS

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RODRIGUES, EMERSON CARDOSO

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DOI

10.5151/2594-4711-44234

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Abstract

O caulim é um mineral abundante no Brasil, cujo beneficiamento gera grandes volumes de resíduos. Nesse contexto, este estudo avaliou o desempenho de compósitos com incorporação de resíduo de caulim, por meio de caracterizações mineralógicas, ensaios mecânicos e análise fractográfica. Os materiais foram produzidos pelo método hand lay-up, utilizando resina de poliéster isoftálica com acelerador de cobalto e catalisador, com teores de residuo de caulim de 10%, 20%, 30% e 40%, sendo moldados conforme a norma ASTM D790-10. A difração de raios X (DRX) evidenciou a predominância da caulinita com traços de quartzo. Nos ensaios de flexão, o teor de 20% apresentou o melhor desempenho (140,34 MPa), seguido de 10% (125,55 MPa), 30% (102,77 MPa) e 40% (92,63 MPa). O compósito com 20% apresentou aumento da resistência e rigidez, indicando atuação do resíduo como reforço, devido à boa dispersão e interação matriz-partícula. Em teores elevados, observou-se redução das propriedades, caracterizando como carga de enchimento. A análise fractográfica por MEV revelou defeitos, como aglomerados e heterogeneidades, principalmente nas maiores concentrações. Conclui-se que a incorporação controlada do resíduo de caulim melhora o desempenho mecânico e representa uma alternativa sustentável para seu aproveitamento.

Kaolin is an abundant mineral in Brazil whose processing generates large volumes of waste. In this context, this study evaluated the performance of composites incorporating kaolin residue through mineralogical characterization, mechanical testing, and fractographic analysis. The materials were produced using the hand lay-up method, employing isophthalic polyester resin with cobalt accelerator and catalyst, with kaolin residue contents of 10%, 20%, 30%, and 40%, molded according to ASTM D790-10 standard. X-ray diffraction (XRD) analysis revealed the predominance of kaolinite with traces of quartz. In the flexural tests, the composite containing 20% residue showed the best performance (140.34 MPa), followed by 10% (125.55 MPa), 30% (102.77 MPa), and 40% (92.63 MPa). The composite with 20% residue exhibited increased strength and stiffness, indicating the reinforcing effect of the residue due to good particle dispersion and matrix–particle interaction. At higher contents, a reduction in mechanical properties was observed, characterizing the residue as a filler material. Fractographic analysis by SEM revealed defects such as agglomerates and heterogeneities, mainly at higher concentrations. It was concluded that the controlled incorporation of kaolin residue improves the mechanical performance of the composites and represents a sustainable alternative for waste reuse.

Keywords

Microestrutura, Interface, Sustentabilidade

Microstructure, Interface, Sustainability