Avaliação das propriedades mecânicas e térmicas de um compósito polimérico reforçado por particulados de sabugo de milho triturado
The utilization of natural lignocellulosic fibers acquired through the vegetables and plants is increasingly recognized as an environmentally correct alternative to replacing non-recyclable materials. An example of this are the granules and bran of the corn cob, a type of waste that can be found in...
| Autor principal: | Ferreira, Edson Aparecido |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2019
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4549 |
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riut-1-45492019-11-12T06:00:53Z Avaliação das propriedades mecânicas e térmicas de um compósito polimérico reforçado por particulados de sabugo de milho triturado Evaluation of the mechanical and thermal properties of a polymeric composite with loads of crushed corn Ferreira, Edson Aparecido Moreno, Joao Roberto Sartori http://lattes.cnpq.br/2121271692037520 Moreno, Joao Roberto Sartori http://lattes.cnpq.br/2121271692037520 Gotardo, Ricardo Augusto Mascarello http://lattes.cnpq.br/3660408788864383 Lima Filho, Antonio de Pádua http://lattes.cnpq.br/4362075940686138 Polímeros Termogravimetria Compostos poliméricos Polymers Thermogravimetry Polymeric composites CNPQ::ENGENHARIAS Engenharia Mecânica The utilization of natural lignocellulosic fibers acquired through the vegetables and plants is increasingly recognized as an environmentally correct alternative to replacing non-recyclable materials. An example of this are the granules and bran of the corn cob, a type of waste that can be found in large quantities throughout the world and that are frequently used in animal feeding and/or fertilization of land. This lignocellulosic residue, the granules and the bran of the corn cob, has been studied as polymeric composites, reinforced by them. Due to the fact that the granules of corn cob can be found in large quantity, we aim, in this work, to study the feasibility of the use of crushed corn cob, employed as a filler particulate reinforcement in a composite material with a polyester resin polymeric matrix, so that it might be possible to determine its applicability in different areas of engineering. Three different particle sizes of this reinforcement were used: fine particles (PF) with 44μm, medium particles (MP) with 850 μm and large particles (LP) with 2360 μm, in percentages of 0%, 5%, 10% and 20% in weight. The reinforcements were selected through hand sieving and blending the resin manually to obtain the evidence specimens. Such dosages were important in order to investigate and compare the influence of reinforcements on mechanical and thermal properties of the composite material. The mechanical characterization of the composites were made by mechanical property testing (tensile, flexion and impact). Also, the morphological analyzes of pure resin (polyester) and the composites were performed by scanning electron microscopy (SEM). On the other hand, the thermal conductivity analysis was performed by the compensated hot plate device method, and the thermal characterization was performed by thermogravimetry (TGA). As observed in the results of mechanical property testing (tensile, flexion and impact), specimens with presence of 5% of fine particle of the corn cob show greater resistance than the ones with large particle and medium particle, which reinforces the relevance of the applicability of this material in the industry. Fractographic analyzes of the composites obtained through SEM indicated low mechanical adhesion load / matrix, with little evidence of transfer of effective tensions between phases. In terms of homogeneity of the mixture, the most viable particle size is the fine particle (FP). The composites obtained proved to be viable for thermal applications, with thermal conductivity lower than 0.25 W / m, being classified as thermal insulation of good quality. Thus, it can be emphasized that this composite showed a good thermal stability, can have its relevant applications, as thermal insulators, or as structural elements that are subject to light mechanical loading for composites with fine particle (FP) or medium particle (MP). O aproveitamento de fibras naturais lignocelulósicas adquiridas à base de vegetais e plantas está sendo cada vez mais reconhecido como uma alternativa ambientalmente correta para substituir materiais não recicláveis. Exemplos disto são os grânulos e o farelo do Sabugo de Milho, resíduos estes que são encontrados em grande quantidade em todo o mundo e que frequentemente são subutilizados na alimentação de animais e /ou fertilização de terras. Estes resíduos lignocelulósicos os “grânulos e o farelo” do sabugo de milho, vem sendo estudado como compósitos poliméricos, por eles reforçados. Devido ao fato do sabugo de milho ser encontrado em grande quantidade, objetivou-se, neste trabalho, estudar a viabilidade do uso do sabugo de milho triturado, empregado como reforço particulado em um material compósito de matriz polimérica com resina de poliéster, de forma que venha a ser possível sua aplicabilidade em diferentes áreas da engenharia. Foram empregados três diferentes granulometrias deste reforço, no formato de partículas finas (PF) com 44 μm, partículas médias (PM) com 850 μm e partículas grandes (PG) com 2360 μm, em percentuais de 5%, 10% e 20% em peso. Os reforços foram selecionados através do peneiramento manual e misturados à resina manualmente para a obtenção dos corpos de prova. Tais dosagens foram importantes, para investigar e comparar a influência do reforço nas propriedades mecânicas e térmicas do material compósito. As caracterizações mecânicas dos compósitos foram feitas pelos ensaios de (tração, flexão e impacto). Já as análises morfológicas da resina pura (poliéster) e dos compósitos, foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por outro lado, a análise da condutividade térmica foi realizada pelo método dispositivo de placa quente compensada, e a caracterização térmica por Termogravimetria (TGA). Conforme observado nos resultados dos ensaios de (tração, flexão e impacto), os corpos de prova com presença de 5% de partícula fina do sabugo de milho apresentam uma maior resistência frente à partícula média e à partícula grande, o que reforça a relevância quanto à aplicabilidade deste material na indústria. As análises fractográficas dos compósitos obtidas através da MEV indicaram baixa adesão mecânica carga/matriz para os compósitos com partículas grandes, com poucos indícios de transferência efetiva de tensões entre as fases. Em termos de homogeneidade da mistura, a granulometria mais viável é a partícula fina (PF). Os compósitos obtidos se demonstraram viáveis para aplicações térmicas, com condutividade térmica inferior a 0,25 W/m, classificando-se como um isolante térmico de boa qualidade. Assim, podemos ressaltar que este compósito demonstrou uma boa estabilidade térmica, podendo ter suas aplicações relevantes, como isolantes térmicos, ou como elementos estruturais que estejam sujeitas a um carregamento mecânico leve para os compósitos com cargas em forma de partícula fina (PF) ou partícula média (PM). 2019-11-11T12:55:26Z 2019-11-11T12:55:26Z 2017-11-13 masterThesis FERREIRA, Edson Aparecido. Avaliação das propriedades mecânicas e térmicas de um compósito polimérico reforçado por particulados de sabugo de milho triturado. 2017. 149 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Parará, Cornélio Procópio, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4549 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Cornelio Procopio Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Polímeros Termogravimetria Compostos poliméricos Polymers Thermogravimetry Polymeric composites CNPQ::ENGENHARIAS Engenharia Mecânica Ferreira, Edson Aparecido Avaliação das propriedades mecânicas e térmicas de um compósito polimérico reforçado por particulados de sabugo de milho triturado |
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The utilization of natural lignocellulosic fibers acquired through the vegetables and plants is increasingly recognized as an environmentally correct alternative to replacing non-recyclable materials. An example of this are the granules and bran of the corn cob, a type of waste that can be found in large quantities throughout the world and that are frequently used in animal feeding and/or fertilization of land. This lignocellulosic residue, the granules and the bran of the corn cob, has been studied as polymeric composites, reinforced by them. Due to the fact that the granules of corn cob can be found in large quantity, we aim, in this work, to study the feasibility of the use of crushed corn cob, employed as a filler particulate reinforcement in a composite material with a polyester resin polymeric matrix, so that it might be possible to determine its applicability in different areas of engineering. Three different particle sizes of this reinforcement were used: fine particles (PF) with 44μm, medium particles (MP) with 850 μm and large particles (LP) with 2360 μm, in percentages of 0%, 5%, 10% and 20% in weight. The reinforcements were selected through hand sieving and blending the resin manually to obtain the evidence specimens. Such dosages were important in order to investigate and compare the influence of reinforcements on mechanical and thermal properties of the composite material. The mechanical characterization of the composites were made by mechanical property testing (tensile, flexion and impact). Also, the morphological analyzes of pure resin (polyester) and the composites were performed by scanning electron microscopy (SEM). On the other hand, the thermal conductivity analysis was performed by the compensated hot plate device method, and the thermal characterization was performed by thermogravimetry (TGA). As observed in the results of mechanical property testing (tensile, flexion and impact), specimens with presence of 5% of fine particle of the corn cob show greater resistance than the ones with large particle and medium particle, which reinforces the relevance of the applicability of this material in the industry. Fractographic analyzes of the composites obtained through SEM indicated low mechanical adhesion load / matrix, with little evidence of transfer of effective tensions between phases. In terms of homogeneity of the mixture, the most viable particle size is the fine particle (FP). The composites obtained proved to be viable for thermal applications, with thermal conductivity lower than 0.25 W / m, being classified as thermal insulation of good quality. Thus, it can be emphasized that this composite showed a good thermal stability, can have its relevant applications, as thermal insulators, or as structural elements that are subject to light mechanical loading for composites with fine particle (FP) or medium particle (MP). |
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FERREIRA, Edson Aparecido. Avaliação das propriedades mecânicas e térmicas de um compósito polimérico reforçado por particulados de sabugo de milho triturado. 2017. 149 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Parará, Cornélio Procópio, 2017. |
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