Compósito de PP reforçado com fibra de bambu : uso de ácidos orgânicos como agentes de acoplamento

Conforme definição, os materiais compósitos são compostos por uma fase continua chamada matriz e uma fase dispersa chamada reforço. O interesse pelo reforço a partir de fibras lignocelulósicas têm sido retomado nos últimos anos, pois existe uma necessidade global direcionada ao uso de recursos naturais, renováveis e com caraterísticas de biodegradabilidade como opção àqueles provenientes de fontes fósseis. Neste sentido, o objetivo deste estudo é desenvolver compósitos termoplásticos com matriz de polipropileno (PP) reforçados com fibras de bambu (FB) e avaliar a influência da incorporação de ácidos orgânicos como agentes de acoplamento. Tendo em conta que as propriedades dos compósitos dependem das propriedades das fases constituintes, do tamanho, teor e distribuição da fase dispersa e da interface entre matriz e reforço, o presente trabalho foi dividido em três etapas: a primeira com a finalidade de avaliar as propriedades físicas, morfologia e estabilidade térmica da FB com reforço em compósitos PP/FB; na segunda etapa foi avaliado o tamanho e o teor da fibra, para isto foram usadas formulações com duas granulometrias (500 m e 250 m) e três proporções mássicas de PP/FB (70/30, 80/20. 90/10), resultando seis grupos que foram avaliadas por ensaios físicos, mecânicos, térmicos e reológicos, além de ser avaliada a estabilidade dos compósitos frente ao envelhecimento natural durante seis e doze meses. Nesta etapa, o compósito com maior teor de fibra, e menor tamanho de partícula 70PP/30FB(250) foi o que apresentou melhor desempenho mecânico, desta maneira, foi o selecionado para a seguinte etapa. Na terceira etapa se procedeu a avalição do uso de agentes de acoplamento de origem orgânica no compósito. Foram confeccionados compósitos sem agentes de acoplamento PP/FB e com agentes de acoplamento: PP/FB/MA (com polipropileno graftizado com anidrido maléico), PP/FB/CI (com ácido cítrico), PP/FB/LA (com ácido láurico) e PP/FB/PA (com ácido palmítico). Os compósitos foram caracterizados a partir de ensaios mecânicos, físicos, térmicos e reológicos, também foi avaliada sua estabilidade frente ao envelhecimento natural. Resultados indicaram que o uso de agentes de acoplamento (polipropileno graftizado com anidrido maleico e os ácidos orgânicos avaliados) influenciou em melhores propriedades mecânicas dos compósitos PP/FB. Entre os ácidos orgânicos, o ácido cítrico e o palmítico apresentaram comportamento similar ao do agente de acoplamento comercial (MA), nas propriedades mecânicas de impacto e propriedades térmicas, destacando-se o ácido cítrico para uma maior estabilidade térmica do compósito e bom desempenho mecânico, evidenciando-se no maior módulo de flexão. Desta maneira o uso de ácidos carboxílicos podem ser uma opção promissora frente ao uso de agentes de acoplamento de origem sintética.As is known, composite materials are composed of a continuous phase called matrix and a dispersed phase called reinforcement, the interest in reinforcement from lignocellulosic fibers has been resumed in recent years, as there is a global need directed to the use of natural resources, renewable and with biodegradability characteristics as an option to those from fossil sources. In this sense, the objective of this study was to obtain a thermoplastic composite material with a polypropylene (PP) matrix and reinforced with bamboo fibers (FB) and the use of coupling agents of organic origin. The properties of the composites depend on the properties of the constituent phases, the size, concentration and distribution of the dispersed phase and the interface between matrix and reinforcement, the present work was divided into three stages: the first with the purpose of evaluating the physical properties, morphology and stability of FB with reinforcement in PP/FB composites; the second step with the purpose of evaluating the size and fiber concentration, formulations with two particle sizes (500 m and 250 m) and three mass proportions of PP / BF (70/30, 80/20. 90/10) were used, resulting in six groups that were evaluated by physical, mechanical tests , thermal and rheological tests, in addition to these tests, the stability of the composites obtained against natural aging during six and twelve months was also evaluated. At this stage, the results showed better results for the composite with higher fiber content and smaller particle size 70/30/(250), was the one that showed the best mechanical performance, so it was the one selected for the next stage. For the third step of the experiment, the composite that showed the best results in the previous step was selected and with this proceeded to evaluate the use of coupling agents of organic origin. Carboxylic acids (citric acid, lauric acid, palmitic acid) were tested and compared with the commercial coupling agent of synthetic origin, polypropylene graftized with maleic anhydride (MA). The composites were made without coupling agents PP/BF and with coupling agents: PP/BF/MA (with MA), PP/BF/CI (with citric acid), PP/FB/LA (with lauric acid ), PP/FB/PA (with palmitic acid), were evaluated from mechanical, physical, thermal and rheological tests, in addition to their stability in the face of natural aging. Results indicated that the use of coupling agents (polypropylene graftized with maleic anhydride and the organic acids evaluated) influenced the better mechanical properties of PP / FB composites. Among organic acids, citric and palmitic acid showed a behavior similar to that of the commercial coupling agent (MA), in the impact and thermal mechanical properties, highlighting the citric acid for greater thermal stability of the composite and good mechanical performance, detaching in the greater flexural modulus. Thus, the use of carboxylic acids can be a promising option compared to the use of coupling agents of synthetic origin

Influence of coupling agent in mechanical, physical and thermal properties of polypropylene/bamboo fiber composites : under natural outdoor aging

Researches on thermoplastic composites using natural fiber as reinforcement are increasing, but studies of durability over time are scarce. In this sense the objective of this study is to evaluate changes in the properties of polypropylene/bamboo fiber (PP/BF) composite and the influence of the use of coupling agent (CA) in these composites after natural ageing. The PP/BF (70/30 wt) composites and 3% wt CA (citric acid from natural origin and maleic anhydride grafted polypropylene from petrochemical origin) were prepared by using an internal mixer chamber and then injection-molded. The samples were exposed to natural weathering for a total period of 12 months and characterized before and after exposure. All exposed composites experienced a decrease in their properties, however, the use of CA promoted more stability; in mechanical properties, the composites with CA showed lower loss about 23% in Young′s modulus, 18% in tensile stress at break, and 6% in impact strength. This behavior was similar in thermal and physical properties, the result for the CA of natural origin being similar to that of synthetic origin. These results indicate that the use of a CA may promote higher interaction between the fiber and the polymer. In addition, the CAs of organic origin and synthetic origin exhibited similar responses to natural ageing

Compósito de PP reforçado com fibra de bambu : uso de ácidos orgânicos como agentes de acoplamento

Conforme definição, os materiais compósitos são compostos por uma fase continua chamada matriz e uma fase dispersa chamada reforço. O interesse pelo reforço a partir de fibras lignocelulósicas têm sido retomado nos últimos anos, pois existe uma necessidade global direcionada ao uso de recursos naturais, renováveis e com caraterísticas de biodegradabilidade como opção àqueles provenientes de fontes fósseis. Neste sentido, o objetivo deste estudo é desenvolver compósitos termoplásticos com matriz de polipropileno (PP) reforçados com fibras de bambu (FB) e avaliar a influência da incorporação de ácidos orgânicos como agentes de acoplamento. Tendo em conta que as propriedades dos compósitos dependem das propriedades das fases constituintes, do tamanho, teor e distribuição da fase dispersa e da interface entre matriz e reforço, o presente trabalho foi dividido em três etapas: a primeira com a finalidade de avaliar as propriedades físicas, morfologia e estabilidade térmica da FB com reforço em compósitos PP/FB; na segunda etapa foi avaliado o tamanho e o teor da fibra, para isto foram usadas formulações com duas granulometrias (500 m e 250 m) e três proporções mássicas de PP/FB (70/30, 80/20. 90/10), resultando seis grupos que foram avaliadas por ensaios físicos, mecânicos, térmicos e reológicos, além de ser avaliada a estabilidade dos compósitos frente ao envelhecimento natural durante seis e doze meses. Nesta etapa, o compósito com maior teor de fibra, e menor tamanho de partícula 70PP/30FB(250) foi o que apresentou melhor desempenho mecânico, desta maneira, foi o selecionado para a seguinte etapa. Na terceira etapa se procedeu a avalição do uso de agentes de acoplamento de origem orgânica no compósito. Foram confeccionados compósitos sem agentes de acoplamento PP/FB e com agentes de acoplamento: PP/FB/MA (com polipropileno graftizado com anidrido maléico), PP/FB/CI (com ácido cítrico), PP/FB/LA (com ácido láurico) e PP/FB/PA (com ácido palmítico). Os compósitos foram caracterizados a partir de ensaios mecânicos, físicos, térmicos e reológicos, também foi avaliada sua estabilidade frente ao envelhecimento natural. Resultados indicaram que o uso de agentes de acoplamento (polipropileno graftizado com anidrido maleico e os ácidos orgânicos avaliados) influenciou em melhores propriedades mecânicas dos compósitos PP/FB. Entre os ácidos orgânicos, o ácido cítrico e o palmítico apresentaram comportamento similar ao do agente de acoplamento comercial (MA), nas propriedades mecânicas de impacto e propriedades térmicas, destacando-se o ácido cítrico para uma maior estabilidade térmica do compósito e bom desempenho mecânico, evidenciando-se no maior módulo de flexão. Desta maneira o uso de ácidos carboxílicos podem ser uma opção promissora frente ao uso de agentes de acoplamento de origem sintética.As is known, composite materials are composed of a continuous phase called matrix and a dispersed phase called reinforcement, the interest in reinforcement from lignocellulosic fibers has been resumed in recent years, as there is a global need directed to the use of natural resources, renewable and with biodegradability characteristics as an option to those from fossil sources. In this sense, the objective of this study was to obtain a thermoplastic composite material with a polypropylene (PP) matrix and reinforced with bamboo fibers (FB) and the use of coupling agents of organic origin. The properties of the composites depend on the properties of the constituent phases, the size, concentration and distribution of the dispersed phase and the interface between matrix and reinforcement, the present work was divided into three stages: the first with the purpose of evaluating the physical properties, morphology and stability of FB with reinforcement in PP/FB composites; the second step with the purpose of evaluating the size and fiber concentration, formulations with two particle sizes (500 m and 250 m) and three mass proportions of PP / BF (70/30, 80/20. 90/10) were used, resulting in six groups that were evaluated by physical, mechanical tests , thermal and rheological tests, in addition to these tests, the stability of the composites obtained against natural aging during six and twelve months was also evaluated. At this stage, the results showed better results for the composite with higher fiber content and smaller particle size 70/30/(250), was the one that showed the best mechanical performance, so it was the one selected for the next stage. For the third step of the experiment, the composite that showed the best results in the previous step was selected and with this proceeded to evaluate the use of coupling agents of organic origin. Carboxylic acids (citric acid, lauric acid, palmitic acid) were tested and compared with the commercial coupling agent of synthetic origin, polypropylene graftized with maleic anhydride (MA). The composites were made without coupling agents PP/BF and with coupling agents: PP/BF/MA (with MA), PP/BF/CI (with citric acid), PP/FB/LA (with lauric acid ), PP/FB/PA (with palmitic acid), were evaluated from mechanical, physical, thermal and rheological tests, in addition to their stability in the face of natural aging. Results indicated that the use of coupling agents (polypropylene graftized with maleic anhydride and the organic acids evaluated) influenced the better mechanical properties of PP / FB composites. Among organic acids, citric and palmitic acid showed a behavior similar to that of the commercial coupling agent (MA), in the impact and thermal mechanical properties, highlighting the citric acid for greater thermal stability of the composite and good mechanical performance, detaching in the greater flexural modulus. Thus, the use of carboxylic acids can be a promising option compared to the use of coupling agents of synthetic origin

Efecto del intemperismo natural del sur del Brasil en el desempeño mecánico de la madera plástica de PP/bambú

Spa: La obtención de madera plástica a partir de residuos de bambú, surge como una alternativa de solución que permite reaprovechar la gran cantidad de residuos generados en los diferentes procesos de industrialización de este material,también se presenta como un material que puede substituir el uso de la madera convencional. El objetivo del presente trabajo es evaluar la influencia del intemperismo natural en la resistencia mecánica y nivel de degradación del composite de polipropileno (PP) con fibra de bambú (FB). Los composites PP/FBen las proporciones másicas de: 70/30, 80/20 e 90/10 fueron preparados por extrusión. Los cuerpos de prueba (CP) fueron moldeados por inyección. Un grupo de CP’s fueron expuestos a intemperismo natural en la ciudad de Porto Alegre, al sur de Brasil, por un periodo de 6 meses. Los ensayos mecánicos fueron realizados en los CPs antes y después de la exposición. Resultados de los ensayos mecánicos presentaron una tendencia a la pérdida de desempeño mecánico. Se concluye que la resistencia mecánica de estos materiales, sin ningún tipo de tratamiento de protección, a la acción de la intemperie (alto índice UV e mayor frecuencia de lluvia) en el periodo evaluado, puede presentar cambios. También se concluye que los composites que en su composición másicatenían mayor porcentaje de fibra, presentaron mayor rigidez, que inclusive fue aumentada con la exposición a intemperismo