Title

PROPRIEDADES MECÂNICAS E CARACTERÍSTICAS DA FRATURA POR FLEXÃO DE COMPÓSITOS DE RESINA EPÓXI INCORPORADA COM FIBRAS DE COCO MERCERIZADAS

MECHANICAL PROPERTIES AND FRACTURE CHARACTERISTICS OF BEND TESTED EPOXY COMPOSITES INCORPORATED WITH ALKALI TREATED COIR FIBERS

Authorship

Júnior, Helvio P. G. Santafé; Costa, Lucas Lopes da; Monteiro, Sergio Neves; Almeida, Luciana L. Pereira de

Júnior, Helvio P. G. Santafé

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Costa, Lucas Lopes da

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Monteiro, Sergio Neves

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Almeida, Luciana L. Pereira de

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DOI

10.5151/2594-5327-16449

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Abstract

Fibras extraídas de cascas de coco vêm sendo utilizadas em regiões temperadas e tropicais, particularmente em países do terceiro mundo como o Brasil, para fabricação de compósitos como painéis para construção civil e estofamento de veículos adquirindo assim um elevado valor agregado na indústria automobilística. O objetivo deste trabalho foi investigar as propriedades mecânicas e as características da fratura de compósitos com matriz de resina epóxi estequiométrica incorporada com até 30% em volume de fibras longas e alinhadas de casca de coco tratadas com NaOH. Fibras de coco foram mercerizadas em 0,1% de solução de NaOH durante 1 minuto e 10% de solução durante 1 hora. Ensaios de flexão e análise por microscopia eletrônica de varredura deram suporte experimental a esta investigação comparativa entre os dois tipos de tratamentos com as diferentes concentrações. Os resultados mostraram que as fibras de coco, mesmo longas e alinhadas e tratadas, não acarretaram efeito de reforço, uma vez que não houve aumento na resistência à flexão da matriz epoxídica. Observou-se ainda que compósitos com fibras tratadas com maior concentração de NaOH e maior tempo, apresentaram menor a resistência à flexão que as fibras tratadas com menor concentração e menor tempo. Os mecanismos de nucleação de trincas na fraca interface fibra/ matriz bem como o obstáculo causado pelas longas fibras de coco à propagação destas trincas são responsáveis pelo comportamento mecânico e características da fratura dos compósitos.

Fibers extracted from the husk of the coconut, known as coir fibers, are being used in temperate and tropical regions, particularly in third world countries like Brazil, to fabricate composites for civil construction panels and automobile cushions, with a high aggregated value in the car industry. The objective of this work was to investigate the mechanical properties and the fracture characteristics of stoichiometric epoxy matrix composites incorporated with up to 30% in volume of alkali treated, NaOH mercerized, continuous and aligned coir fibers. The coir fibers were mercerized at two different solutions: 0.1% NaOH for 1 min and 10% NaOH for 1 hour. Three points bend tests and scanning electron microscopy analysis supported this experimental investigation for comparison between the two different treatments and non-treated coir fiber composites. The results showed that the treated coir fibers did not provide a reinforcement effect since the flexural strength of the epoxy matrix was not increased. It was also observed that composites with fibers treated with higher concentration of NaOH for longer time presented smaller flexural strength than those treated with lower concentration and time. The crack nucleation mechanism at the weak fiber/matrix interface as well as the obstacle caused by the continuous coir fibers to the propagation of these cracks are the mechanisms responsible for the composites mechanical behavior and fracture characteristics.

Keywords

Fibra de coco; Compósito epoxídico; Mercerização com NaOH; Ensaio de flexão; Análises da fratura.

Coir fiber; Epoxy composite; NaOH mercerization; Bend test; Fracture analysis.