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Estudo da cristalização não-isotérmica de Biocompósitos de poli(caprolactona)/fibra de coco

Compósitos de matriz polimérica biodegradável reforçados com fibras vegetais são vantajosos por serem biodegradáveis, de baixo custo e terem boas propriedades mecânicas. Neste trabalho, foram preparados compósitos de matriz de poli(caprolactona) reforçados com fibra de coco, com composição na faixa...

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Main Author: LIMA, Juliana Cisneiros
Other Authors: ALMEIDA, Yeda Medeiros Bastos de
Format: masterThesis
Language: por
Published: Universidade Federal de Pernambuco 2018
Subjects:
Engenharia Química
Compósitos
Fibra vegetal
Modelagem macrocinética
Reologia
Online Access: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/24269
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id ir-123456789-24269
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spelling ir-123456789-242692019-10-26T02:27:16Z Estudo da cristalização não-isotérmica de Biocompósitos de poli(caprolactona)/fibra de coco LIMA, Juliana Cisneiros ALMEIDA, Yeda Medeiros Bastos de CANEDO, Eduardo Luis http://lattes.cnpq.br/9748236148877976 http://lattes.cnpq.br/3865509948244113 Engenharia Química Compósitos Fibra vegetal Modelagem macrocinética Reologia Compósitos de matriz polimérica biodegradável reforçados com fibras vegetais são vantajosos por serem biodegradáveis, de baixo custo e terem boas propriedades mecânicas. Neste trabalho, foram preparados compósitos de matriz de poli(caprolactona) reforçados com fibra de coco, com composição na faixa de 0 a 30% em massa de fibra. Uma parte dos compósitos foi feita com fibra natural e a outra com fibra modificada por mercerização seguida de acetilação. Teve-se como objetivo avaliar a influência da fibra e da sua modificação sobre o comportamento de cristalização dos compósitos, avaliando-se também o impacto sobre parâmetros reológicos e desempenho mecânico de tais materiais. Os compósitos, preparados em misturador interno de laboratório com fibras previamente secas e de granulometria selecionada, passaram por análises de DSC a diferentes taxas de resfriamento e ensaios mecânicos de tração. Com relação à reologia, foi verificado que o aumento no teor de fibra acarreta aumento da viscosidade do material e diminuição do seu índice de pseudoplasticidade; adicionalmente, o uso de fibras modificadas torna o material mais facilmente processável. As análises de DSC demonstraram que a presença de fibra antecipa o processo de cristalização, porém não afeta significativamente a cristalinidade absoluta desenvolvida pela matriz do compósito. A modificação da fibra não influenciou o comportamento de cristalização dos compósitos. A cinética de cristalização não isotérmica do PCL e seus compósitos foi modelada de acordo com o modelo Pseudo-Avrami, ou modelo de Avrami modificado, o qual se mostrou adequado para descrever os dados experimentais. Ensaios mecânicos indicaram que o aumento do teor de fibra de coco gera aumento no módulo de Young do material, tornando-o mais rígido, e gera diminuição na deformação na ruptura. Além disso, compósitos com teor de fibra a partir de 20% suportam tensões maiores que o polímero puro sem se deformar permanentemente, efeito que é potencializado pela modificação da superfície das fibras. CNPQ Biodegradable polymer matrix composites reinforced with vegetal fibres are advantageous due to their biodegradability, low cost and good mechanical properties. In the present work, polycaprolactone matrix composites reinforced with coconut fibre were prepared with fibre content ranging from 0 to 30% in weight. Some of the composites were prepared with natural fibres and some of them were prepared with mercerized and acetylated fibres. The aim of this work was to evaluate the influence of the fibre and its modification on the crystallization behaviour of the composites, also evaluating their impact on rheological parameters and mechanical performance of such materials. The composites, which were prepared in a lab internal mixer with dried and sieved fibres, underwent DSC analyses at different cooling rates and tensile tests. According to rheological analysis, it was verified that an increase in fibre content leads to an increase in the viscosity of the material and a decrease in its pseudoplasticity index; additionally, the use of modified fibres makes the material more easily processable. DSC analyses showed that the presence of the fibre anticipates the crystallization process, however it does not affect considerably the absolute crystallinity developed by the composite matrix. The modification of the fibre did not influence the crystallization behaviour of the composites. The non-isothermal crystallization kinetics of PCL and its composites was modelled according to Pseudo-Avrami model, or modified Avrami model, which was found to be suitable to describe the experimental data. Mechanical tests indicated that an increase in fibre content leads to an increase in Young’s modulus of the material, making it more rigid, and leads to a decrease in the elongation at break. Apart from this, composites with fibre content from 20% can stand higher tensile stress than the pure polymer without permanent deformation, and this effect is intensified by the surface modification applied to the fibres. 2018-04-12T22:46:57Z 2018-04-12T22:46:57Z 2017-02-16 masterThesis https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/24269 por application/pdf Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica
institution REPOSITORIO UFPE
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LIMA, Juliana Cisneiros
Estudo da cristalização não-isotérmica de Biocompósitos de poli(caprolactona)/fibra de coco
description Compósitos de matriz polimérica biodegradável reforçados com fibras vegetais são vantajosos por serem biodegradáveis, de baixo custo e terem boas propriedades mecânicas. Neste trabalho, foram preparados compósitos de matriz de poli(caprolactona) reforçados com fibra de coco, com composição na faixa de 0 a 30% em massa de fibra. Uma parte dos compósitos foi feita com fibra natural e a outra com fibra modificada por mercerização seguida de acetilação. Teve-se como objetivo avaliar a influência da fibra e da sua modificação sobre o comportamento de cristalização dos compósitos, avaliando-se também o impacto sobre parâmetros reológicos e desempenho mecânico de tais materiais. Os compósitos, preparados em misturador interno de laboratório com fibras previamente secas e de granulometria selecionada, passaram por análises de DSC a diferentes taxas de resfriamento e ensaios mecânicos de tração. Com relação à reologia, foi verificado que o aumento no teor de fibra acarreta aumento da viscosidade do material e diminuição do seu índice de pseudoplasticidade; adicionalmente, o uso de fibras modificadas torna o material mais facilmente processável. As análises de DSC demonstraram que a presença de fibra antecipa o processo de cristalização, porém não afeta significativamente a cristalinidade absoluta desenvolvida pela matriz do compósito. A modificação da fibra não influenciou o comportamento de cristalização dos compósitos. A cinética de cristalização não isotérmica do PCL e seus compósitos foi modelada de acordo com o modelo Pseudo-Avrami, ou modelo de Avrami modificado, o qual se mostrou adequado para descrever os dados experimentais. Ensaios mecânicos indicaram que o aumento do teor de fibra de coco gera aumento no módulo de Young do material, tornando-o mais rígido, e gera diminuição na deformação na ruptura. Além disso, compósitos com teor de fibra a partir de 20% suportam tensões maiores que o polímero puro sem se deformar permanentemente, efeito que é potencializado pela modificação da superfície das fibras.
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