The influence of the coconut fiber treated as reinforcement in PHB (polyhydroxybutyrate) composites

This study evaluated how the treatment of coconut fiber (CF) affected the fiber itself and the composites prepared with treated and in nature coconut fiber used as reinforcement in PHB (polyhydroxybutyrate) as a polymeric matrix. The coconut fiber in nature (CFi) underwent to a thermochemical treatment (CFt) with hot water (80 °C). The efficiency of treatment was evaluated by FT-IR analysis. The FT-IR and scanning electron microscope results showed partial removal of impurities such as waxes. The composites of (PHB/CFi or PHB/CFt) with weight rate of 90/10 and 80/20 were characterized by thermal and morphological properties. Thermogravimetric analysis showed that the presence of fiber in the PHB matrix improved thermal stability of the composite. The SEM analysis of the microstructure showed ta good interfacial adhesion between the PHB and coconut fiber especially when treated fiber was used

The recycling of sugarcane fiber/polypropylene composites

Mechanical recycling is utilized to reuse waste and obtain other plastic products via the reprocessing of a material in industrial equipment. Natural fiber composites have become more popular in recent years; however, these composites' mechanical behavior remains less well-understood than single polymers’ behavior after recycling. Therefore, the objective of this work was to study the degradation of different sugarcane fibers/polypropylene composites using new grinding and injection processes and to evaluate the mechanical properties of these materials using analysis of variance (ANOVA). This work reveals the mechanical behaviors of recycled natural fiber composites that contain thermal stabilizer additives. Polypropylene composites reinforced with differently treated bagasse and straw fibers (10 and 20 wt%/PP) were obtained through melt mixing using a high-intensity thermokinetic mixer and were subsequently injected. The recycled composites exhibited decreased tensile strength relative to the original composites. However, when thermal stabilizers were added, the mechanical properties were maintained or increased, depending on the fiber and additive types

Thermal properties of recycled polystyrene composite reinforced with cellulose from sugarcane bagasse

O poliestireno expandido (EPS) é um polímero reciclável amplamente utilizado na fabricação de embalagens para isolamento acústico, proteção de bens de consumo duráveis e na indústria da construção civil. O PS é facilmente reciclável com o aumento da temperatura, podendo dar origem a novos materiais. Entretanto suas propriedades térmicas podem ser afetadas, principalmente se acrescidos de fibras naturais. Diante desse contexto, esse trabalho tem como objetivo estudar as propriedades térmicas dos compósitos de poliestireno reciclado reforçados com fibra de celulose do bagaço de cana-de-açúcar. Os compósitos de PS reciclados contendo 10 e 20% (m/m) de celulose de bagaço foram obtidos por extrusão e caracterizados por análise térmica: Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Dinâmico-Mecânica (DMA) e Temperatura de Deflexão Térmica (HDT). Os resultados mostraram que as fibras ricas em lignina residual atuaram como reforço melhorando a rigidez do material com a adição das fibras, bem como promoveram o aumento da temperatura de deflexão térmica. Já a estabilidade térmica dos compósitos é intermediária entre a fibra e matriz, diminuindo com o aumento do teor de fibras. Portanto, conclui-se que a utilização de EPS como matriz na obtenção de compósitos reforçados com fibras naturais é viável e sugere o uso deste resíduo como uma excelente alternativa para o setor de reciclagem.Expanded polystyrene (EPS) is a recyclable polymer widely used in the manufacture of packaging for acoustic insulation, protection of durable consumer goods and in the construction industry. The PS is easily recyclable with increasing temperature, giving new materials. However, thermal properties can be affected, mainly if added of natural fibers. In this context, this work objective to study the thermal properties of recycled polystyrene composites reinforced with cellulose fibers from sugarcane bagasse. The recycled composites of PS reinforced 10 and 20 wt% cellulose bagasse were obtained by extrusion, and characterized by thermal analysis thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA) and heat deflection temperature (HDT). The results showed that the fibers rich in residual lignin act as reinforcement improving the stiffness of the material with the addition of the fibers, as well as promoted the increase of the heat deflection temperature for the composites. The thermal stability of the composites is intermediate between the fiber and matrix, decreasing with the increase of fibers content. Therefore, it is concluded that the use of EPS as a matrix in the obtainment composites reinforced with natural fibers is viable and suggest the use of this residue as an excellent alternative for the recycling industry

Comportamento térmico de compósitos de poliestireno reciclado reforçado com celulose de bagaço de cana

O poliestireno expandido (EPS) é um polímero reciclável amplamente utilizado na fabricação de embalagens para isolamento acústico, proteção de bens de consumo duráveis e na indústria da construção civil. O PS é facilmente reciclável com o aumento da temperatura, podendo dar origem a novos materiais. Entretanto suas propriedades térmicas podem ser afetadas, principalmente se acrescidos de fibras naturais. Diante desse contexto, esse trabalho tem como objetivo estudar as propriedades térmicas dos compósitos de poliestireno reciclado reforçados com fibra de celulose do bagaço de cana-de- açúcar. Os compósitos de PS reciclados contendo 10 e 20% (m/m) de celulose de bagaço foram obtidos por extrusão e caracterizados por análise térmica: Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise DinâmicoMecânica (DMA) e Temperatura de Deflexão Térmica (HDT). Os resultados mostraram que as fibras ricas em lignina residual atuaram como reforço melhorando a rigidez do material com a adição das fibras, bem como promoveram o aumento da temperatura de deflexão térmica. Já a estabilidade térmica dos compósitos é intermediária entre a fibra e matriz, diminuindo com o aumento do teor de fibras. Portanto, conclui-se que a utilização de EPS como matriz na obtenção de compósitos reforçados com fibras naturais é viável e sugere o uso deste resíduo como uma excelente alternativa para o setor de reciclagem.Expanded polystyrene (EPS) is a recyclable polymer widely used in the manufacture of packaging for acoustic insulation, protection of durable consumer goods and in the construction industry. The PS is easily recyclable with increasing temperature, giving new materials. However, thermal properties can be affected, mainly if added of natural fibers. In this context, this work objective to study the thermal properties of recycled polystyrene composites reinforced with cellulose fibers from sugarcane bagasse. The recycled composites of PS reinforced 10 and 20 wt% cellulose bagasse were obtained by extrusion, and characterized by thermal analysis thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA) and heat deflection temperature (HDT). The results showed that the fibers rich in residual lignin act as reinforcement improving the stiffness of the material with the addition of the fibers, as well as promoted the increase of the heat deflection temperature for the composites. The thermal stability of the composites is intermediate between the fiber and matrix, decreasing with the increase of fibers content. Therefore, it is concluded that the use of EPS as a matrix in the obtainment composites reinforced with natural fibers is viable and suggest the use of this residue as an excellent alternative for the recycling industry

Propriedades mecânicas de compósitos de poliestireno reforçado com celulose de bagaço de cana

O EPS (poliestireno expandido) é um polímero resultante da polimerização do estireno em água e é imensamente utilizado para a confecção de embalagens. Em vista disso, é produzido em grandes proporções. Por outro lado, outro importante resíduo produzido é o bagaço de cana-de-açúcar, por conta da grande produção de açúcar e etanol no Brasil. Deste modo, este trabalho propõe o uso destes dois resíduos, combinando as suas propriedades em um único material, um compósito. Para a obtenção das fibras celulósicas, estas foram extraídas do bagaço de cana em meio fortemente alcalino (NaOH), resultando em fibras celulósicas com lignina residual. Os compósitos de PS reforçados com 10 e 20% (m/m) de fibras foram preparados em extrusora mono-rosca, seguido por dupla-rosca e moldagem por injeção. Os compósitos reforçados com as fibras naturais foram avaliados por propriedades mecânicas de tração, flexão e dureza. A superfície fraturada dos compósitos foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Observou-se que a adição de 20% (m/ m) de fibra de celulose ao poliestireno possibilitou um melhoramento das propriedades mecânicas de flexão, tração e dureza em comparação ao PS reciclado. Este resultado indicou melhor transferência de esforço da matriz para as fibras devido à melhora na interface do compósito devido à presença de lignina residual que atuou como agente compatibilizante.The EPS (expanded polystyrene) is a polymer resulting from the polymerization of styrene in water and is greatly used in package manufacturing. Because of that, the entire world produced a large quantity of these residues. Meanwhile, another important agro residue is the sugarcane bagasse, because of the massive sugar and ethanol production in Brazil. Thereby, this work will propose an application of these residues, combining its properties in a single product, a composite. The pulping process in a strongly alkaline medium (NaOH) extracted the cellulosic fibers from sugarcane bagasse, resulting in cellulose fibers with residual lignin. Fibers (10 and 20% by weight) and PS were mixed by extrusion in a single-screw extruder, followed by double-screw, and then injection molding. The natural fiber composites was evaluated by tensile, flexural and hardness mechanical properties. The surface of fractured composites was analyzed by scanning electron microscopy (SEM). As a result, the addition of 20 % wt of fibers to polystyrene improves the flexural, tensile and hardness properties in respect to recycled PS. This result indicates best stress transference of fibers to matrix due to the interface interaction promoted by residual lignin, which actuates as coupling agent

Propriedades térmicas de compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) e fibras de celulose modificadas com nanopartículas de sílica (SiO2)

O objetivo deste trabalho foi caracterizar os compósitos produzidos com o terpolímero acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reforçados com fibras de polpa celulose modificadas com nanopartículas de sílica (SiO2). Primeiramente, as fibras foram modificadas utilizando o processo sol-gel, tendo como precursor da sílica o ortosilicato de tetraetila (TEOS). Adicionalmente, duas concentrações de TEOS e dois tempos de reação foram utilizados para produzir dois tipos de fibras modificadas, FT1 e FT2, logo depois, foi determinado o rendimento de cada processo de modificação. As fibras foram caracterizadas por meio da microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimetria (TGA) e sua derivada (DTG). Depois da obtenção das fibras os compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno reforçados com 10 e 20% (m/m) de fibras de polpa celulose branqueada não modificadas (FNT) e modificadas com nanopartículas de sílica (FT1 e FT2) foram obtidos por extrusão e posteriormente por injeção, depois os compósitos foram caracterizados quanto à densidade, análise térmica (TGA/DTG), temperatura de deflexão térmica (HDT) e a temperatura de amolecimento VICAT. A adição de fibras, de modo geral, proporcionou incremento para a temperatura de deflexão térmica HDT e temperatura de amolecimento VICAT, sendo mais acentuado quando o teor de fibras passou de 10% para 20%. No entanto, o aumento do teor de fibras de 10% para 20%, em comparação ao ABS puro provocou diminuição da temperatura de início de degradação e provocou aumento da densidade.Palavras-chave: compósitos, celulose, nanopartículas de sílica, sol-gel, acrilonitrila-butadieno-estireno

Tensile behavior analysis combined with digital image correlation and mechanical and thermal properties of microfibrillated cellulose fiber/ polylactic acid composites

Microfibrillated cellulose (MFC) employed as reinforcement of polymeric matrices can increase elastic modulus, stiffness and strength of a composite. In this work, the assessment of the mechanical, thermal properties and tensile tests assisted by digital image correlation (DIC) was performed for curaua fiber MFC-reinforced polylactic acid (PLA) composites as a function of MCF content. First, MFC was incorporated into PLA using a solvent exchange technique and subsequent polymer solubilization to produce master batch composites. Then, more PLA was added to obtain composites with 0.5 and 1.5 wt% MFC by using double screw extrusion and injection molding. As a result, the addition of MFC caused the flexural, tensile, indentation, impact and modulus strengths to increase compared to those of pure PLA. The deformation gradient obtained from DIC verified that the 0.5 wt % MFC/PLA composite presented greater homogeneity in relation to load dispersion, corroborating the higher rigidity, maximum stress, and Poisson’s ratio