Compósitos de matriz poliéster com fibras de caroá Neoglaziovia variegata: caracterização mecânica e sorção de água

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-26T13:42:32Z No. of bitstreams: 1 MÚCIO MARCOS SILVA NÓBREGA - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 5674260 bytes, checksum: b79349f8d5a305a7090f3fa7ae22559e (MD5) Made available in DSpace on 2018-09-26T13:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MÚCIO MARCOS SILVA NÓBREGA - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 5674260 bytes, checksum: b79349f8d5a305a7090f3fa7ae22559e (MD5) Previous issue date: 2007-11-21 CNPq O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de compósitos poliméricos reforçados com fibras de Caroá Neoglaziovia variegata para avaliação de seu desempenho mecânico, bem como suas características de sorção de água. Foi utilizado como matriz polimérica uma resina de poliéster insaturado e fibras de Caroá originárias do cariri paraibano. Os compósitos foram confeccionados com diferentes teores de fibras, cortadas em tamanhos de aproximadamente 3 cm, e moldados por compressão em molde metálico para avaliação das propriedades mecânicas. A composição de amostras de melhor desempenho mecânico foi escolhida para os ensaios de sorção de água, com amostras de 20x20mm² com 3cm e 6cm de espessura na temperatura de 25°C, 50°C e 70°C. Uma modelagem matemática tridimensional transiente foi usada para predizer a transferência de massa durante a sorção de água destes compósitos. Os resultados indicam que as propriedades mecânicas em tração dos compósitos estudados aumentam com o teor de fibras acima de 24% em massa até um volume crítico, em torno de 30%.Resistência ao impacto aumentou para todas as composições em virtude da eficiência de transferência de tensão para as fibras. Os resultados obtidos para o módulo de elasticidade dos compósitos evidenciam que estes são superiores ao da matriz, para todos os teores abaixo de 45% de fibras, o que é associado às características das fibras. A cinética de sorção de água nos compósitos mostrou ser influenciada pela relação área/volume. Pôde-se observar que em tempos curtos, aproximadamente 100 horas, os corpos com menor relação apresentam uma maior velocidade de sorção. Em tempos longos os compósitos com maior relação área/volume apresentam maiores teores de água sorvida. O teor de umidade de equilíbrio dos compósitos com 30% de fibras de caroá apresentaram valores de 14,48% à 25ºC e 16,52% à 70ºC, para as espessuras de 3 e 6 mm, respectivamente. A modelagem matemática utilizada para a obtenção da solução numérica de sorção de água nos compósitos reforçados por fibras de caroá foi adequada e satisfatória e a técnica de volumes finitos mostrou-se eficiente para discretizar a equação de difusão no sistema de coordenadas cartesianas para um sólido paralelepípedo, possibilitando a análise de fenômenos difusivos transientes nestes sólidos. This research has the objective of developing polymeric composites enhanced with Caroá fibers Neoglaziovia variegata, in order to evaluate its mechanical performance and water sorption. It was used as polymeric matrix an unsaturated polyester resin and Caroá fibers originated from Paraiba state. The composites were made with different fiber contents, cut approximately with 3cm length and molded by compression in a metallic mould in order to evaluate its mechanical properties. The better mechanical composition of the sample was chosen to water sorption test in sample with dimension 20x20mm² and 3cm and 6cm thickness in the temperature of 25°C, 50°C and 70°C. A tri-dimensional transient mathematical modeling was used to predict mass transfer during the water sorption by these composites. Results indicates enhancement of mechanical properties of composites with 24% of mass made of the fibers until a critical volume of 30%. For the impact resistance this increases occurred for all compositions because of the transference of tension for the fibers. The results for elasticity modulus of composite shows that are higher than to the matrix for all fiber contents lower than 45%, which is related with the fiber properties. The water sorption kinetic was related with the area/volume relationship. We can observe that in short period of time, 100 hours, that composites with lower area/volume relationship absorbs water faster. On the order hand, the ones with higher area/volume relationship show more sorption in longer periods of time. The equilibrium moisture content for 30% fiber composite show results of 14.48% in 25°C and 16.52% in 70°C, for 3mm and 6mm thickness respectively. Mathematical models used to obtain numerical solution of water sortion in composites enhanced with Caroá fibers were satisfactory and the finite volume techniques was adequated to discretize the diffusion equation in Cartesian coordinate system for a parallelepiped solids, permitting the analyze of transient diffusive phenomena in this solids.