Title

RESISTÊNCIA À FLEXÃO DE COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIÉSTER COM A INCLUSÃO DE FIBRAS CURTAS DE JUTA E PIAÇAVA

FLEXURAL STRENGTH OF POLYESTER MATRIX COMPOSITES WITH THE INCLUSION OF SHORT JUTE AND PIASSAVA FIBERS

Authorship

DOUGLAS SANTOS SILVA; JUNIO, RAI FELIPE PEREIRA; MONTEIRO, SERGIO NEVES

DOUGLAS SANTOS SILVA

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JUNIO, RAI FELIPE PEREIRA

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MONTEIRO, SERGIO NEVES

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DOI

10.5151/2594-5327-41778

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Abstract

As fibras naturais lignocelulósicas (FNLs) têm sido amplamente estudadas como alternativas sustentáveis às fibras sintéticas, por serem renováveis, biodegradáveis, economicamente viáveis e apresentarem boas propriedades mecânicas específicas. Neste contexto, o presente estudo avaliou a resistência à flexão de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras curtas de juta e piaçava. As fibras foram utilizadas em sua forma natural, sem tratamento superficial, cortadas em 15 mm e incorporadas à matriz por moldagem manual (hand lay-up), utilizando moldes de silicone, sem aplicação de pressão. Os corpos de prova foram produzidos com fibras descontínuas, distribuídas aleatoriamente, com frações de massa ajustadas ao volume do molde. Os ensaios de flexão indicaram que o compósito de poliéster puro apresentou tensão de flexão de 112,12 ± 17,58 MPa, enquanto os reforçados com juta e piaçava atingiram 59,16 ± 8,37 MPa e 62,48 ± 5,89 MPa, respectivamente, representando reduções de aproximadamente 47% e 44%. A análise fractográfica revelou falhas dominadas por extração de fibras (fiber pull-out), baixa adesão interfacial e presença de vazios internos da moldagem manual. Esses fatores comprometeram a eficiência mecânica dos compósitos, indicando a importância de tratamentos superficiais nas fibras e melhorias no processo de fabricação para otimizar seu desempenho estrutural.

NATURAL LIGNOCELLULOSIC FIBERS (NLFS) HAVE BEEN EXTENSIVELY STUDIED AS SUSTAINABLE ALTERNATIVES TO SYNTHETIC FIBERS DUE TO THEIR RENEWABILITY, BIODEGRADABILITY, COST-EFFECTIVENESS, AND FAVORABLE SPECIFIC MECHANICAL PROPERTIES. IN THIS CONTEXT, THE PRESENT STUDY EVALUATED THE FLEXURAL STRENGTH OF POLYESTER MATRIX COMPOSITES REINFORCED WITH SHORT JUTE AND PIASSAVA FIBERS. THE FIBERS WERE USED IN THEIR NATURAL STATE, WITHOUT SURFACE TREATMENT, CUT TO 15 MM IN LENGTH, AND INCORPORATED INTO THE MATRIX BY HAND LAY-UP MOLDING USING SILICONE MOLDS, WITHOUT APPLIED PRESSURE. THE SPECIMENS WERE PRODUCED WITH RANDOMLY ORIENTED, DISCONTINUOUS FIBERS, WITH FIBER MASS FRACTIONS ADJUSTED TO THE MOLD VOLUME. FLEXURAL TESTS INDICATED THAT THE NEAT POLYESTER COMPOSITE EXHIBITED A FLEXURAL STRENGTH OF 112.12 ± 17.58 MPA, WHEREAS COMPOSITES REINFORCED WITH JUTE AND PIASSAVA REACHED 59.16 ± 8.37 MPA AND 62.48 ± 5.89 MPA, REPRESENTING REDUCTIONS OF APPROXIMATELY 47% AND 44%, RESPECTIVELY. FRACTOGRAPHIC ANALYSIS REVEALED FAILURE MECHANISMS DOMINATED BY FIBER PULL-OUT, POOR INTERFACIAL ADHESION, AND VOIDS RESULTING FROM THE MANUAL MOLDING PROCESS. THESE FACTORS REDUCED THE MECHANICAL EFFICIENCY OF THE COMPOSITES, HIGHLIGHTING THE NEED FOR FIBER SURFACE TREATMENTS AND IMPROVED PROCESSING TECHNIQUES TO ENHANCE STRUCTURAL PERFORMANCE.

Keywords

Fibras naturais lignocelulósicas, Resina poliéster, Ensaio de flexão, Materiais compósitos

Natural lignocellulosic fibers, Polyester resin, Flexural test, Composite materials