Obtenção e caracterização de compósitos biodegradáveis a partir de resíduos agroenergéticos

The search for a new paradigm of preserving the environment and using natural products, has contributed to a greater interest in the use of materials derived from biomass. In this way, polymeric composites with vegetable fibers appear as an alternative in the field of materials for engineering applications. In this study, the main objective was to produce biodegradable composite materials from sugarcane straw and resin based on castor oil. The fibers were used in two sizes: 0 <fibers ≤4,27mm and 4,27 <fibers <10mm; resin in the proportion of 10%, 15% and 20%. The preparation method was carried out according to NBR 14810-2: 2018, using the compression molding technique at room temperature. Physical tests were carried out: moisture, density and swelling; mechanical tests: static bending, elasticity and compression. The morphological test was evaluated: scanning electron microscopy; and the composite biodegradability test, over a three-month period. The results showed that the values of the physical tests met the minimum limits established by the standard, resulting in 8,72% swelling of the composite material. In the mechanical test, the composite with less fiber and 20% resin was more resistant in the flexion test with a capacity of 3,69 N/mm², and in the compression test with 2,98 N/mm². To validate the results, the statistic was performed with significance at 5% by the F test, compared to the means by the Scott-knott test of the treatments performed. However, the performance of the smaller fiber composites was superior to the larger fiber composites, since the smaller fibers presented more compactness, in addition, the higher the percentage of resin used the more resistant the composite. The morphological analysis showed a wide interaction at the matrix/reinforcement interface. The biodegradation test showed that over the months the composites started to lose weight, which shows the improvement of the degradation. Therefore, the composite made of sugar cane straw and castor oil-based resin has great potential in the market, as it is developed from renewable sources, it is considered biodegradable and low cost in relation to composites produced from fibers synthetic.A busca por um novo paradigma de preservar o meio ambiente e utilizar produtos naturais, vem contribuindo para um maior interesse na utilização de materiais derivados da biomassa. Deste modo, os compósitos poliméricos com fibras vegetais surgem como uma alternativa no campo dos materiais para aplicações de engenharia. Neste estudo, o principal objetivo foi produzir materiais compósitos biodegradáveis a partir da palha de cana-de-açúcar e resina à base do óleo de mamona. As fibras foram utilizadas em dois tamanhos: 0< fibras ≤4,27mm e 4,27< fibras <10mm; resina na proporção de 10%, 15% e 20%. O método de preparação foi realizado conforme a NBR 14810-2:2018, utilizando-se a técnica de moldagem por compressão a temperatura ambiente. Foram realizados os ensaios físicos: umidade, densidade e inchamento; os ensaios mecânicos: flexão estática, elasticidade e compressão. Avaliou-se o ensaio morfológico: microscopia eletrônica de varredura; e o ensaio de biodegradabilidade do compósito, no período de três meses. Os resultados mostraram que os valores dos ensaios físicos atenderam os limites mínimos que estabelece a norma, resultando em 8,72% o inchamento do material compósito. No ensaio mecânico, o compósito de menor fibra e 20% de resina foi mais resistente no teste de flexão com capacidade de 3,69 N/mm², e no ensaio de compressão com 2,98 N/mm². Para validação dos resultados, foi realizada a estatística com significância a 5% pelo teste F, comparado as médias pelo teste Scott-knott dos tratamentos realizados. Entretanto, os desempenhos dos compósitos de menor tamanho de fibra foram superiores aos compósitos de maior tamanho de fibra, uma vez que, as fibras menores apresentaram mais compactas, além disso, quanto maior o percentual de resina utilizado mais resistente o compósito. A análise morfológica apresentou ampla interação na interface entre matriz/reforço. O ensaio de biodegradação mostrou-se que no decorrer dos meses os compósitos foram perdendo peso de massa, o que mostra o aprimoramento da degradação. Portanto, o compósito feito da palha de cana-de-açúcar e resina à base de óleo de mamona possuem um grande potencial no mercado, por serem desenvolvidos a partir de fontes renováveis, é considerado biodegradável e baixo custo em relação aos compósitos produzidos de fibras sintéticas

AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICA DE MATERIAIS COMPÓSITOS A PARTIR DE RESÍDUOS AGROENERGÉTICOS (PALHA DA CANA-DE-AÇÚCAR SACCHARUM OFFICINARUM E RESINA À BASE DO ÓLEO DE MAMONA)

The study aimed to produce biodegradable composite materials from sugar cane straw and castor oil-based resin. The fibers were used in two sizes: 0 &lt;fibers ≤4.27mm and 4.27 &lt;fibers &lt;10mm; resin in the proportion of 10%, 15% and 20%. The preparation method was carried out according to NBR 14810-2: 2018, using the compression molding technique at room temperature. Physical assays were carried out: moisture and swelling; mechanical assays: static bending and compression. The morphological assay was evaluated: scanning electron microscopy; and the composite biodegradability assay, over a three-month period. In order to validate the results, the statistic graphic was performed with significance at 5% by the F test, compared to the means by the Scott-knott test of the physical and mechanical treatments. The results showed that the values of the physical assays have met the minimum limits established by the standard, resulting in 8.72% swelling of the composite material. In the mechanical assay, the composite with less fiber and 20% resin was more resistant in the bend test with a capacity of 3.69 N/mm², and in the compression assay with 2.98 N/mm². The morphological analysis showed a wide interaction at the matrix/reinforcement interface. The biodegradation assay showed that over the months the composites started to lose weight, which shows the improvement of the degradation. Therefore, the composite produced has great potential in the market, it is considered biodegradable and of low cost compared to composites produced from synthetic fibers.A busca por um novo paradigma em preservar o meio ambiente e utilizar produtos naturais que contribuem para um maior interesse na utilização de materiais compósitos poliméricos com fibras vegetais. O estudo teve como objetivo produzir material compósito a partir da palha de cana-de-açúcar e resina à base do óleo de mamona. As fibras foram utilizadas em duas faixas de tamanhos: 0&lt; fibras ≤4,27mm e 4,27&lt; fibras &lt;10mm; e resina na proporção de 10%, 15% e 20%. As partículas obtidas possuem a forma de projeção quadrada. O método de preparação foi realizado conforme a NBR 14810-2:2018, utilizando-se a técnica de moldagem por compressão a temperatura ambiente. Foram realizados os ensaios físicos: umidade, densidade e inchamento; e os ensaios mecânicos de: elasticidade, flexão e compressão. Avaliou-se o ensaio morfológico: microscopia eletrônica de varredura; e o ensaio de biodegradabilidade do compósito, no período de três meses. Para validação dos resultados, foi realizada a estatística com significância a 5% pelo teste F, comparado as médias pelo teste Scott-knott dos tratamentos físicos e mecânicos. Os resultados mostraram que os valores dos ensaios físicos atenderam os limites mínimos que estabelece a norma, resultando em 8,72% o inchamento do material compósito. No ensaio mecânico, o compósito de menor fibra e 20% de resina foi mais resistente no teste de flexão com capacidade de 3,69 N/mm², elasticidade com 211,32 N/mm² e no ensaio de compressão com 2,98 N/mm². A análise morfológica apresentou ampla interação na interface entre matriz/reforço. O ensaio de biodegradação mostrou-se que no segundo mês houve uma redução no peso do material compósito, o que mostra o aprimoramento da degradação. Portanto, o compósito produzido possui um grande potencial no mercado, pode ser utilizado na fabricação de mesas, cadeiras e paredes, além de possuir um baixo custo em relação aos compósitos produzidos de fibras sintéticas