Title

AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE COMPÓSITOS POLIMÉRICOS REFORÇADOS COM FIBRAS DE JUTA

EVALUATION OF THE MECHANICAL BEHAVIOR OF POLYMERIC COMPOSITES REINFORCED WITH JUTE FIBERS

Authorship

Filho, Edwillson Gonçalves de Oliveira; Fujiyama, Roberto Tetsuo; Silva, Alisson Clay Rios da; Candido, Verônica Scarpini; Monteiro, Sergio Neves

Filho, Edwillson Gonçalves de Oliveira

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Fujiyama, Roberto Tetsuo

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Silva, Alisson Clay Rios da

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Candido, Verônica Scarpini

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Monteiro, Sergio Neves

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DOI

10.5151/2594-5327-33469

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Abstract

A utilização de fibras naturais como reforço para compósitos poliméricos substituindo fibras sintéticas vem crescendo nas últimas décadas para diferentes setores industriais devido apresentarem propriedades únicas. Com isso, avaliou-se a produção de materiais compósitos reforçados com fibras vegetais em uma matriz polimérica constituída de resina poliéster insaturada tereftálica. O processo de fabricação realizado foi o manual (hand lay-up), utilizando molde de silicone, na presença de fibras de juta (Corchorus capsularis Linn) em forma de fios. Foram determinadas as dimensões e as distribuições de frequência das fibras naturais. A caracterização mecânica dos compósitos foi estudada por meio da realização de ensaios de tração. As fibras utilizadas no experimento estavam na condição in natura e tratadas quimicamente. Para a verificação da resistência e rigidez das amostras, foram utilizadas máquinas de ensaio universal AROTEC. Fez-se o ensaio de tração dos corpos-de-prova reforçados com fibras descontínuas e orientadas aleatoriamente, utilizando comprimentos de 5, 10, 15 mm, para frações mássicas variando conforme a capacidade volumétrica do molde. Além disso, foi realizada uma análise fractográfica no microscópio eletrônico de varredura (MEV), para analisar detalhadamente as superfícies de fratura das amostras ensaiadas e entender os mecanismos de falha de cada material. Observou-se uma adesão interfacial muito fraca e não apresentando uma fração mássica apropriada para maximizar as propriedades mecânicas dos mesmos. Os resultados também foram comparados com dados encontrados na literatura, correlacionando com outros trabalhos com fibras vegetais e sintéticas.

The use of natural fibers as reinforcement for polymeric composites replacing synthetic fibers has been growing in the last decades for different industrial sectors because they have unique properties. Thus, the production of composite materials reinforced with vegetable fibers was evaluated in a polymer matrix constituted of terephthalic unsaturated polyester resin. The manufacturing process was the hand lay-up, using a silicone mold, in the presence of jute fibers (Corchorus capsularis Linn) in the form of yarns. The dimensions and frequency distributions of the natural fibers were determined. The mechanical characterization of the composites was studied through tensile tests. The fibers used in the experiment were in the in natura condition and chemically treated. For the verification of the strength and stiffness of the samples, AROTEC universal test machines were used. The tensile test of specimens reinforced with discontinuous fibers and randomly oriented fibers was used, using lengths of 5, 10, 15 mm, for mass fractions varying according to the volumetric capacity of the mold. In addition, a fractographic analysis was performed in the scanning electron microscope (SEM), to analyze in detail the fracture surfaces of the samples tested, in order to understand the fault mechanisms of each material. Very poor interfacial adhesion was observed and did not exhibit an appropriate mass fraction to maximize the mechanical properties thereof. The results were also compared with data found in the literature, correlating with other works with vegetal and synthetic fibers.

Keywords

Compósito, Fibras naturais, Tratamento superficial, Ensaio de tração, Fractográfia, Sustentabilidade

Composites, Natural fibers, Surface treatment, Tensile test, Fractography, Sustainability