Obtenção e caracterização de compósito de polipropileno reciclado reforçado com fibras de cana-de-açúcar
| dc.contributor.author | Presotto, Gianluca Francisco | |
| dc.date.accessioned | 2025-09-01T10:39:05Z | |
| dc.date.available | 2025-09-01T10:39:05Z | |
| dc.date.issued | 2025-09-01 | |
| dc.description | Trabalho de Conclusão do Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestruturae Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial para à obtenção do título de bacharel em Engenharia de Materiais. | |
| dc.description.abstract | O debate sobre uso de materiais poliméricos e as implicações negativas de seu descarte inadequado tem se intensificado na última década, pesquisadores de diversos países buscam alternativas para mitigar seus danos no meio ambiente. A reciclagem pode atenuar o efeito dos descartes de materiais plásticos, tida como um processo de baixo custo e facilmente aplicável, se mostra eficaz para diminuir a. Alinhado com a sustentabilidade, as fibras naturais se mostram materiais promissores, seu baixo custo e boas propriedades motivam estudos para sua utilização combinada com matrizes poliméricas em materiais compósitos. O presente trabalho teve como objetivo principal a produção e caracterização de compósitos de polipropileno (PP) reciclado reforçados com fibras de bagaço de cana-de-açúcar, avaliando-se a eficiência de tratamentos químicos superficiais aplicados às fibras para otimizar a compatibilidade com a matriz polimérica. As fibras foram submetidas a processos de secagem, moagem, peneiramento e tratamentos químicos sequenciais de mercerizarão com solução alcalina e acetilação utilizando ácido acético e anidrido acético. Os compósitos foram preparados com fibras tratadas e não tratadas em concentrações de 5%, 10% e 15% através de mistura em moinho gira-jarro. O processamento se deu por moldagem por injeção em molde com dimensões especificas para ensaios mecânicos. As caracterizações realizadas incluíram análise termogravimétrica (TGA/DTG), calorimetria exploratória diferencial, espectroscopia no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios mecânicos de tração. Os resultados demonstraram que os tratamentos químicos foram eficazes em modificar as propriedades superficiais das fibras, conforme evidenciado pela maior estabilidade térmica, modificação das bandas no infravermelho, além de modificações na superfície das fibras visíveis no MEV. As análises morfológicas dos compósitos revelaram melhor adesão matriz-fibra nos materiais com fibras tratadas, com redução significativa dos espaços vazios na interface. Os ensaios mecânicos revelaram que os compósitos formados com as fibras tratadas apresentaram limite de resistência a tração ligeiramente maior do que aqueles com fibras não tratadas, de 19,4 MPa e 17,1 MPa, indicando viabilidade para aplicações de média exigência mecânica. As análises térmicas dos compósitos evidenciaram a manutenção das propriedades térmicas do PP com a adição de fibras tratadas. O trabalho demonstra uma rota promissora para agregar valor ao bagaço de cana-de-açúcar e reduzir passivos plásticos, contribuindo para princípios de economia circular e sustentabilidade ambiental. Resumen El debate sobre el uso de materiales poliméricos y las implicaciones negativas de su disposición inadecuada se ha intensificado en la última década, y los investigadores de diversos países buscan alternativas para mitigar sus daños en el medio ambiente. El reciclaje, considerado un proceso de bajo costo y de fácil aplicación, puede atenuar los efectos de los desechos plásticos y ha demostrado ser eficaz para reducirlos. En sintonía con la sostenibilidad, las fibras naturales se presentan como materiales prometedores; su bajo costo y buenas propiedades motivan estudios para su utilización en combinación con matrices poliméricas en materiales compuestos. El presente trabajo tuvo como objetivo principal la producción y caracterización de compuestos de polipropileno (PP) reciclado reforzados con fibras de bagazo de caña de azúcar, evaluando la eficacia de tratamientos químicos superficiales aplicados a las fibras para optimizar la compatibilidad con la matriz polimérica. Las fibras fueron sometidas a procesos de secado, molienda, tamizado y tratamientos químicos secuenciales de mercerización con solución alcalina y acetilación utilizando ácido acético y anhídrido acético. Los compuestos fueron preparados con fibras tratadas y no tratadas en concentraciones de 5%, 10% y 15% mediante mezcla en un molino de jarra rotativa. El procesamiento se realizó por moldeo por inyección en un molde con dimensiones específicas para ensayos mecánicosLas caracterizaciones realizadas incluyeron análisis termogravimétrico (TGA/DTG), calorimetría exploratoria diferencial (DSC), espectroscopía infrarroja (FTIR), microscopía electrónica de barrido (MEB) y ensayos mecánicos de tracción. Los resultados demostraron que los tratamientos químicos fueron eficaces en modificar las propiedades superficiales de las fibras, evidenciado por una mayor estabilidad térmica, modificaciones en las bandas de infrarrojo, además de alteraciones en la superficie de las fibras visibles en el MEB. Los análisis morfológicos de los compuestos revelaron una mejor adhesión matriz–fibra en los materiales con fibras tratadas, con una reducción significativa de los espacios vacíos en la interfase. Los ensayos mecánicos mostraron que los compuestos formados con fibras tratadas presentaron un límite de resistencia a la tracción ligeramente superior al de aquellos con fibras no tratadas, de 19,4 MPa y 17,1 MPa respectivamente, lo que indica viabilidad para aplicaciones de exigencia mecánica media. Los análisis térmicos de los compuestos evidenciaron el mantenimiento de las propiedades térmicas del PP con la adición de fibras tratadas. El trabajo demuestra una ruta prometedora para agregar valor al bagazo de caña de azúcar y reducir los pasivos plásticos, contribuyendo a los principios de economía circular y sostenibilidad ambiental. | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/9283 | |
| dc.language.iso | vi | |
| dc.rights | openAccess | |
| dc.subject | polipropileno | |
| dc.subject | bagaço de cana-de-açúcar | |
| dc.subject | nanocompósitos (materiais) | |
| dc.subject | plásticos | |
| dc.title | Obtenção e caracterização de compósito de polipropileno reciclado reforçado com fibras de cana-de-açúcar | |
| dcterms.abstract | The debate on the use of polymeric materials and the negative implications of their improper disposal has intensified over the last decade, with researchers from various countries seeking alternatives to mitigate their environmental impact. Recycling, considered a low-cost and easily applicable process, can attenuate the effects of plastic waste and has proven to be effective in reducing its impact. Aligned with sustainability, natural fibers have shown to be promising materials, as their low cost and good properties encourage studies on their use in combination with polymeric matrices for composite materials. The present work had as its main objective the production and characterization of recycled polypropylene (PP) composites reinforced with sugarcane bagasse fibers, evaluating the efficiency of surface chemical treatments applied to the fibers to optimize compatibility with the polymeric matrix. The fibers were subjected to drying, grinding, sieving, and sequential chemical treatments of mercerization with alkaline solution and acetylation using acetic acid and acetic anhydride. The composites were prepared with treated and untreated fibers at concentrations of 5%, 10%, and 15% through mixing in a jar mill. Processing was carried out by injection molding in a mold with specific dimensions for mechanical testing. The characterizations performed included thermogravimetric analysis (TGA/DTG), infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), and mechanical tensile testing. The results demonstrated that the chemical treatments were effective in modifying the surface properties of the fibers, as evidenced by greater thermal stability, modification of infrared bands, and modifications in fiber surface visible in SEM. Morphological analyses of the composites revealed better matrix-fiber adhesion in materials with treated fibers, with significant reduction of void spaces at the interface. Mechanical tests showed that the composites formed with treated fibers exhibited a slightly higher tensile strength than those with untreated fibers, 19,4 MPa and 17,1 MPa, respectively, indicating feasibility for medium mechanical demand applications. The thermal analyses of the composites demonstrated the maintenance of the thermal properties of PP with the addition of treated fibers. The work demonstrates a promising route to add value to sugarcane bagasse and reduce plastic liabilities, contributing to principles of circular economy and environmental sustainability. |
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