Produção de Compósitos Reforçados com Fibras Naturais: Macro e Nano Escalas

Resumo

As fibras naturais, em especial taboa, sisal, coco e curauá têm uma importância social muito forte em países tropicais, especialmente no item de geração de empregos na zona rural e em áreas economicamente deprimidas. Entretanto, o principal desafio para o uso dessas fibras é o desenvolvimento de uma interface fibra/matriz com boas características mecânicas. Estas fibras, após um desenvolvimento tecnológico, representam um material leve, resistente, não abrasivo, renovável, biodegradável e reciclável, características que permitem competir com outros materiais artificiais que tenham problemas de disponibilidade ou ambientais.Além de compósitos desenvolvidos com fibras naturais existem ainda os nanocompósitos que se destacam como uma nova classe de materiais e têm atraído crescente interesse devido suas propriedades fascinantes e peculiares assim como suas aplicações únicas em setores comerciais. Os mesmos podem exibir propriedades melhoradas a níveis de carga muito baixos. Nos nanocompósitos pelo menos uma dimensão das partículas dispersas está em escala nanométrica, com menos de 100nm. Por isso, irão exibir propriedades mecânicas, térmicas, óticas e físico-químicas notavelmente melhoradas quando comparadas aos polímeros puros ou aos compósitos convencionais. De uma maneira geral os nanocompósitos irão apresentar aumento no módulo de Young, módulo de armazenamento, estabilidade térmica, além de propriedades de barreira a gás e boa retardância à chama, podendo também apresentar um maior valor para a temperatura de distorção ao calor (HDT) em até 100ºC, e desta forma estender o uso dos compósitos a ambientes de temperatura mais elevada.Assim, os principais objetivos do presente projeto são:* Aumentar o módulo de tensão e flexão dos compósitos a base de fibras naturais;* Aumentar do teor de fibras naturais para 80% em peso, nos compósitos em macro escalas sem significativas perdas de propriedades físico-mecânicas;* Utilizar fibras naturais com alta relação de aspecto;* Desenvolver aplicações industriais para as fibras naturais;* Melhorar as propriedades da matriz pela adição de nanopartículas;Para o desenvolvimento dos nanocompósitos vão ser utilizadas como nanopartículas nanofibras de celulose e "whiskers de celulose", obtidas a partir das fibras naturais de taboa e sisal. Os nanocompósitos serão obtidos através do processamento no estado fundido, utilizando-se de aditivos e perfil de rosca que maximize a distribuição e a dispersão das nanofibras na matriz polimérica. Visto que a aglomeração das partículas constitui-se em um problema no processamento para os materiais compósitos, fibras quimicamente modificadas serão utilizadas para preparar os mesmos. As nanofibras serão obtidas através de uma combinação de processos químicos e mecânicos, onde os vários componentes (hemicelulose, lignina, entre outros) serão dissolvidos.Será ainda efetuada uma comparação entre os compósitos em macro escala versus os de nano escala a fim de estabelecer os ganhos de propriedades mecânicas obtidos com a introdução de nanofibras em relação aos compósitos reforçados com fibras naturais.