Title

Resistência ao impacto de compósitos poliméricos com resíduos da bauxita (lama vermelha) e fibras de sisal (Agave sisalana pierre)

Impact resistance of polymer composites with bauxite residues (red mud) and sisal fibers (Agave sisalana Pierre).

Authorship

FERREIRA, KAUÃ RAMON MOURA; BARBOSA, SINARA DA SILVA; POMPEU, LUIZ GUSTAVO DE SOUZA; FERNANDES, JENNIFER FERREIRA; ARAÚJO, YAN CHRISTIAN SILVA DE; RODRIGUES, EMERSON CARDOSO; COSTA, DEIBSON SILVA DA

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ARAÚJO, YAN CHRISTIAN SILVA DE

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RODRIGUES, EMERSON CARDOSO

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DOI

10.5151/2594-4711-43593

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Abstract

Este trabalho avaliou a influência de resíduos de lama vermelha (LV) e fibras de sisal (FS) nas propriedades mecânicas de impacto de compósitos poliméricos. Foram analisadas frações mássicas de LV (0,10%, 20% e 30%), FS (0% e 5%) e compósitos híbridos. A caracterização do resíduo incluiu o método do picnômetro para massa específica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) para análise morfológica e fractográfica, e ensaios de impacto conforme a norma ASTM D 6110. Os compósitos foram fabricados pelo metodo hand-lay up com resina poliéster isoftálica sob compressão de 1kN O resíduo apresentou massa específica de 2,11 g/cm³ e a fibra 1,42 g/cm³. A MEV revelou partículas finas e porosas na LV e superfície rugosa na FS, contribuindo a adesão à matriz. Nos ensaios de impacto, os compósitos com 10% de LV (19,04 kJ/m²), com FS (38,05 kJ/m²) e os híbridos (37,64 kJ/m²) superaram a matriz plena (16,17 kJ/m²). A fractografia indicou porosidades nos compósitos com LV, enquanto nos compósitos com fibras e híbridos predominou o mecanismo de pull out, elevando a absorção de energia e a resistência. Conclui-se que a lama vermelha e a fibra de sisal são reforços promissores para o desenvolvimento de compósitos com desempenho mecânico superior.

This work evaluated the influence of red mud (RM) waste and sisal fibers (SF) on the impact mechanical properties of polymer composites. Mass fractions of RM (0, 10%, 20%, and 30%), SF (0% and 5%), and hybrid composites were analyzed. The composites were manufactured using the hand-lay-up method with isophthalic polyester resin under 1 kN compression. Characterization included the pycnometer method for specific gravity, scanning electron microscopy (SEM) for morphological and fractographic analysis, and impact tests according to ASTM D 6110. The waste presented a specific gravity of 2.11 g/cm³ and the fiber 1.42 g/cm³. SEM revealed fine and porous particles in the RM and a rough surface in the SF, contributing to adhesion to the matrix. In impact tests, composites with 10% LV (19.04 kJ/m²), with FS (38.05 kJ/m²) and hybrids (37.64 kJ/m²) outperformed the pure matrix (16.17 kJ/m²). Fractography indicated porosities in the composites with LV, while in the composites with fibers and hybrids, the pull-out mechanism predominated, increasing energy absorption and resistance. It is concluded that red clay and sisal fiber are promising reinforcements for the development of composites with superior mechanical performance.

Keywords

Propriedade mecânica, Resíduo industriais, Fibras vegetais

Mechanical properties, Industrial waste, Vegetable fibers