Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados
| Ano de defesa: | 2024 |
|---|---|
| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de São Carlos
Câmpus Sorocaba |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Palavras-chave em Português: | |
| Palavras-chave em Inglês: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22799 |
Resumo: | Over the years, increasing technological advances have raised concerns about the quantity and proper management of waste generated in different industry sectors. Polymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and carbon fibers are materials widely used in various electronics, automotive, and aeronautics sectors. These materials can also be recycled and reused in the manufacture of new products, promoting the circular economy. Natural fibers, such as jute fibers, belong to a class of materials used as an alternative to replace synthetic fibers and can be combined with recycled polymers such as ABS. In this context, this work aimed to develop hybrid composites using recycled ABS as the matrix and fabrics containing plant fibers and recycled carbon fiber fabrics as the dispersed reinforcing phase. Firstly, a study was carried out on the tensile properties of three types of bidirectional natural fiber fabrics: a jute fiber fabric (single weave, 365 g.cm-2) (T1), a jute fiber fabric (double weave, 445 g.cm-2) (T2) and a jute and cotton fiber fabric (single weave, 360 g.cm-2) (T3). To obtain the recycled carbon fiber fabrics, prepregs containing polymerized epoxy resin were used, which were subjected to heat treatments at different temperatures (450°C, 500°C and 600°C) to establish the best condition to degrade the epoxy resin and recover fabrics with properties suitable for use. The composites were molded using the hot compression method. They were evaluated by mechanical tests (tensile, flexural, and impact), thermogravimetry, water absorption, Fourier transform infrared absorption spectroscopy and scanning electron microscopy. The results showed that T2 and T3 fabrics presented higher tensile strength values and when used as reinforcement in composites, promoted an increase of 21% in tensile strength, 78% in modulus of elasticity, and 19% in flexural strength compared to recycled ABS. Regarding carbon fiber fabrics, the best condition for their recovery was treatment at 500°C for 2 hours, obtaining fibers free of epoxy resin and without apparent degradation. When used as a reinforcement phase, carbon fiber fabrics promoted an increase of 13% in flexural strength and 20% in tensile strength of the composites compared to recycled ABS. Hybridization promoted an increase of up to 16% in flexural strength, 6% in tensile strength, and 43% in impact strength of hybrid composites compared to recycled ABS. Therefore, reusing this type of prepreg containing carbon fibers from industrial waste is a viable alternative to recover high-value materials and reinsert them into the production chain, developing more sustainable products. |
| id |
SCAR_682b69176888fd7bb78ef6fc46bfbc4b |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22799 |
| network_acronym_str |
SCAR |
| network_name_str |
Repositório Institucional da UFSCAR |
| repository_id_str |
|
| spelling |
Hosokawa, Meire NorikoPaiva , Jane Maria Faulstich dehttp://lattes.cnpq.br/7926832511513537http://lattes.cnpq.br/6389207869131944https://orcid.org/0000-0003-2730-367Xhttps://orcid.org/0000-0001-8924-6194https://orcid.org/0000-0002-0224-1604https://orcid.org/0000-0002-0503-9284https://orcid.org/0000-0001-5638-489XFrollini, ElisabeteNunes, Andréa OliveiraSilva, Maria Lúcia Pereira AntunesMenezes, Aparecido Junior dehttp://lattes.cnpq.br/2615524841845182http://lattes.cnpq.br/7620659413250570http://lattes.cnpq.br/9040916399114048http://lattes.cnpq.br/04844263403494832025-09-19T17:54:16Z2024-10-18HOSOKAWA, Meire Noriko. Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados. 2024. Tese (Doutorado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22799.https://hdl.handle.net/20.500.14289/22799Over the years, increasing technological advances have raised concerns about the quantity and proper management of waste generated in different industry sectors. Polymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and carbon fibers are materials widely used in various electronics, automotive, and aeronautics sectors. These materials can also be recycled and reused in the manufacture of new products, promoting the circular economy. Natural fibers, such as jute fibers, belong to a class of materials used as an alternative to replace synthetic fibers and can be combined with recycled polymers such as ABS. In this context, this work aimed to develop hybrid composites using recycled ABS as the matrix and fabrics containing plant fibers and recycled carbon fiber fabrics as the dispersed reinforcing phase. Firstly, a study was carried out on the tensile properties of three types of bidirectional natural fiber fabrics: a jute fiber fabric (single weave, 365 g.cm-2) (T1), a jute fiber fabric (double weave, 445 g.cm-2) (T2) and a jute and cotton fiber fabric (single weave, 360 g.cm-2) (T3). To obtain the recycled carbon fiber fabrics, prepregs containing polymerized epoxy resin were used, which were subjected to heat treatments at different temperatures (450°C, 500°C and 600°C) to establish the best condition to degrade the epoxy resin and recover fabrics with properties suitable for use. The composites were molded using the hot compression method. They were evaluated by mechanical tests (tensile, flexural, and impact), thermogravimetry, water absorption, Fourier transform infrared absorption spectroscopy and scanning electron microscopy. The results showed that T2 and T3 fabrics presented higher tensile strength values and when used as reinforcement in composites, promoted an increase of 21% in tensile strength, 78% in modulus of elasticity, and 19% in flexural strength compared to recycled ABS. Regarding carbon fiber fabrics, the best condition for their recovery was treatment at 500°C for 2 hours, obtaining fibers free of epoxy resin and without apparent degradation. When used as a reinforcement phase, carbon fiber fabrics promoted an increase of 13% in flexural strength and 20% in tensile strength of the composites compared to recycled ABS. Hybridization promoted an increase of up to 16% in flexural strength, 6% in tensile strength, and 43% in impact strength of hybrid composites compared to recycled ABS. Therefore, reusing this type of prepreg containing carbon fibers from industrial waste is a viable alternative to recover high-value materials and reinsert them into the production chain, developing more sustainable products.Ao longo dos anos, os crescentes avanços na tecnologia têm aumentado a preocupação em relação à quantidade e ao gerenciamento adequado de resíduos gerados em diferentes setores da indústria. Polímeros como o acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) e as fibras de carbono são exemplos de materiais muito utilizados em diversos setores das indústrias de eletroeletrônicos, automotiva e aeronáutica. Esses materiais apresentam também a possibilidade de serem reciclados e reutilizados na fabricação de novos produtos promovendo a economia circular. As fibras vegetais como, por exemplo, as fibras de juta, pertencem à uma classe de materiais que vem sendo utilizada como alternativa para substituir as fibras sintéticas e podem ser combinadas com polímeros reciclados como o ABS. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver compósitos híbridos utilizando ABS reciclado como matriz e tecidos contendo fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados como fase dispersa de reforço. Primeiramente, foi realizado um estudo das propriedades de tração de três tipos de tecidos bidirecionais de fibras vegetais: um tecido de fibras de juta (trama simples, 365g.cm-2) (T1), um tecido de fibras de juta (trama dupla, 445 g.cm-2) (T2) e um tecido de fibras de juta e algodão (trama simples, 360 g.cm-2) (T3). Para obter os tecidos de fibras de carbono reciclados foram utilizados pré-impregnados contendo resina epóxi polimerizada, que foram submetidos à tratamentos térmicos em diferentes temperaturas (450°C, 500°C e 600°C) para estabelecer a melhor condição para degradar a resina epóxi e recuperar tecidos com propriedades adequadas para serem utilizados. Os compósitos foram moldados pelo método de compressão a quente e foram avaliados por ensaios mecânicos (tração, flexão e impacto), termogravimetria, absorção de água, espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados demonstraram que os tecidos T2 e T3 apresentaram maiores valores de resistência à tração e, quando utilizados como reforço em compósitos promoveram acréscimos de cerca de 21% na resistência à tração, 78% no módulo de elasticidade e 19% na resistência à flexão em comparação com o ABS reciclado. Em relação aos tecidos de fibras de carbono a melhor condição para a sua recuperação foi o tratamento a 500°C por 2 horas, obtendo fibras livres de resina epóxi e sem degradações aparentes. Quando utilizadas como fase de reforço, os tecidos de fibras de carbono promoveram aumento de 13% na resistência à flexão e 20% na resistência à tração dos compósitos em relação ao ABS reciclado. A hibridização promoveu aumento de até 16% na resistência à flexão, 6% na resistência à tração e 43% na resistência ao impacto dos compósitos híbridos em comparação com o ABS reciclado. Portanto, a reutilização deste tipo de pré-impregnado contendo fibras de carbono, proveniente de resíduos industriais, é uma alternativa viável para recuperar materiais de alto valor agregado e reinseri-los na cadeia produtiva, desenvolvendo produtos mais sustentáveis.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88882.427093/2019-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-SoUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessABS RecicladoFibras de JutaReciclagemPropriedadesRecycled ABSRecycled Carbon FibersJute FibersRecyclingPropertiesCIENCIAS EXATAS E DA TERRA3. Saúde e Bem-Estar7. Energia limpa e acessível8. Trabalho Decente e Crescimento Econômico9. Indústria, Inovação e Infraestrutura11. Cidades e Comunidades Sustentáveis12. Consumo e Produção Responsáveis17. Parcerias e Meios de ImplementaçãoCompósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono recicladosRecycled acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) composites reinforced with vegetal fiber fabrics and recycled carbon fiber fabricsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese_Defesa_Meire_Hosokawa_versao_final.pdfTese_Defesa_Meire_Hosokawa_versao_final.pdfapplication/pdf4205126https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/886997a5-5834-4496-8152-b2c78ff6778c/download9a868101951cd9dcc0c3a0107c7142d8MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/4a6327a9-8620-4225-af53-01434da92014/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD52falseAnonymousREADTEXTTese_Defesa_Meire_Hosokawa_versao_final.pdf.txtTese_Defesa_Meire_Hosokawa_versao_final.pdf.txtExtracted texttext/plain102432https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/a4fae731-6db2-407c-bd2b-4a80e2dfb23c/downloadf2c4cc017a8bd31e671b5d7f46ce09ceMD53falseAnonymousREADTHUMBNAILTese_Defesa_Meire_Hosokawa_versao_final.pdf.jpgTese_Defesa_Meire_Hosokawa_versao_final.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4056https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d91451fc-282b-40ec-8dde-686c34d93879/download37f09ff679d719a72e2b43f0dc9215d2MD54falseAnonymousREAD20.500.14289/227992025-09-20T03:01:12.512592Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22799https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-09-20T03:01:12Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
| dc.title.por.fl_str_mv |
Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados |
| dc.title.alternative.eng.fl_str_mv |
Recycled acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) composites reinforced with vegetal fiber fabrics and recycled carbon fiber fabrics |
| title |
Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados |
| spellingShingle |
Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados Hosokawa, Meire Noriko ABS Reciclado Fibras de Juta Reciclagem Propriedades Recycled ABS Recycled Carbon Fibers Jute Fibers Recycling Properties CIENCIAS EXATAS E DA TERRA 3. Saúde e Bem-Estar 7. Energia limpa e acessível 8. Trabalho Decente e Crescimento Econômico 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura 11. Cidades e Comunidades Sustentáveis 12. Consumo e Produção Responsáveis 17. Parcerias e Meios de Implementação |
| title_short |
Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados |
| title_full |
Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados |
| title_fullStr |
Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados |
| title_full_unstemmed |
Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados |
| title_sort |
Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados |
| author |
Hosokawa, Meire Noriko |
| author_facet |
Hosokawa, Meire Noriko |
| author_role |
author |
| dc.contributor.authorlattes.none.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/6389207869131944 |
| dc.contributor.authororcid.none.fl_str_mv |
https://orcid.org/0000-0003-2730-367X |
| dc.contributor.advisor1orcid.none.fl_str_mv |
https://orcid.org/0000-0001-8924-6194 |
| dc.contributor.refereeorcid.none.fl_str_mv |
https://orcid.org/0000-0002-0224-1604 https://orcid.org/0000-0002-0503-9284 https://orcid.org/0000-0001-5638-489X |
| dc.contributor.referee.none.fl_str_mv |
Frollini, Elisabete Nunes, Andréa Oliveira Silva, Maria Lúcia Pereira Antunes Menezes, Aparecido Junior de |
| dc.contributor.refereeLattes.none.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/2615524841845182 http://lattes.cnpq.br/7620659413250570 http://lattes.cnpq.br/9040916399114048 http://lattes.cnpq.br/0484426340349483 |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Hosokawa, Meire Noriko |
| dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Paiva , Jane Maria Faulstich de |
| dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/7926832511513537 |
| contributor_str_mv |
Paiva , Jane Maria Faulstich de |
| dc.subject.por.fl_str_mv |
ABS Reciclado Fibras de Juta Reciclagem Propriedades |
| topic |
ABS Reciclado Fibras de Juta Reciclagem Propriedades Recycled ABS Recycled Carbon Fibers Jute Fibers Recycling Properties CIENCIAS EXATAS E DA TERRA 3. Saúde e Bem-Estar 7. Energia limpa e acessível 8. Trabalho Decente e Crescimento Econômico 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura 11. Cidades e Comunidades Sustentáveis 12. Consumo e Produção Responsáveis 17. Parcerias e Meios de Implementação |
| dc.subject.eng.fl_str_mv |
Recycled ABS Recycled Carbon Fibers Jute Fibers Recycling Properties |
| dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
| dc.subject.ods.none.fl_str_mv |
3. Saúde e Bem-Estar 7. Energia limpa e acessível 8. Trabalho Decente e Crescimento Econômico 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura 11. Cidades e Comunidades Sustentáveis 12. Consumo e Produção Responsáveis 17. Parcerias e Meios de Implementação |
| description |
Over the years, increasing technological advances have raised concerns about the quantity and proper management of waste generated in different industry sectors. Polymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and carbon fibers are materials widely used in various electronics, automotive, and aeronautics sectors. These materials can also be recycled and reused in the manufacture of new products, promoting the circular economy. Natural fibers, such as jute fibers, belong to a class of materials used as an alternative to replace synthetic fibers and can be combined with recycled polymers such as ABS. In this context, this work aimed to develop hybrid composites using recycled ABS as the matrix and fabrics containing plant fibers and recycled carbon fiber fabrics as the dispersed reinforcing phase. Firstly, a study was carried out on the tensile properties of three types of bidirectional natural fiber fabrics: a jute fiber fabric (single weave, 365 g.cm-2) (T1), a jute fiber fabric (double weave, 445 g.cm-2) (T2) and a jute and cotton fiber fabric (single weave, 360 g.cm-2) (T3). To obtain the recycled carbon fiber fabrics, prepregs containing polymerized epoxy resin were used, which were subjected to heat treatments at different temperatures (450°C, 500°C and 600°C) to establish the best condition to degrade the epoxy resin and recover fabrics with properties suitable for use. The composites were molded using the hot compression method. They were evaluated by mechanical tests (tensile, flexural, and impact), thermogravimetry, water absorption, Fourier transform infrared absorption spectroscopy and scanning electron microscopy. The results showed that T2 and T3 fabrics presented higher tensile strength values and when used as reinforcement in composites, promoted an increase of 21% in tensile strength, 78% in modulus of elasticity, and 19% in flexural strength compared to recycled ABS. Regarding carbon fiber fabrics, the best condition for their recovery was treatment at 500°C for 2 hours, obtaining fibers free of epoxy resin and without apparent degradation. When used as a reinforcement phase, carbon fiber fabrics promoted an increase of 13% in flexural strength and 20% in tensile strength of the composites compared to recycled ABS. Hybridization promoted an increase of up to 16% in flexural strength, 6% in tensile strength, and 43% in impact strength of hybrid composites compared to recycled ABS. Therefore, reusing this type of prepreg containing carbon fibers from industrial waste is a viable alternative to recover high-value materials and reinsert them into the production chain, developing more sustainable products. |
| publishDate |
2024 |
| dc.date.issued.fl_str_mv |
2024-10-18 |
| dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2025-09-19T17:54:16Z |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| format |
doctoralThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.citation.fl_str_mv |
HOSOKAWA, Meire Noriko. Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados. 2024. Tese (Doutorado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22799. |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://hdl.handle.net/20.500.14289/22799 |
| identifier_str_mv |
HOSOKAWA, Meire Noriko. Compósitos de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) reciclado reforçados com tecidos de fibras vegetais e tecidos de fibras de carbono reciclados. 2024. Tese (Doutorado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22799. |
| url |
https://hdl.handle.net/20.500.14289/22799 |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
| language |
por |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ info:eu-repo/semantics/openAccess |
| rights_invalid_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de São Carlos Câmpus Sorocaba |
| dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So |
| dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFSCar |
| publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de São Carlos Câmpus Sorocaba |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFSCAR instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) instacron:UFSCAR |
| instname_str |
Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) |
| instacron_str |
UFSCAR |
| institution |
UFSCAR |
| reponame_str |
Repositório Institucional da UFSCAR |
| collection |
Repositório Institucional da UFSCAR |
| bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/886997a5-5834-4496-8152-b2c78ff6778c/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/4a6327a9-8620-4225-af53-01434da92014/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/a4fae731-6db2-407c-bd2b-4a80e2dfb23c/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d91451fc-282b-40ec-8dde-686c34d93879/download |
| bitstream.checksum.fl_str_mv |
9a868101951cd9dcc0c3a0107c7142d8 fba754f0467e45ac3862bc2533fb2736 f2c4cc017a8bd31e671b5d7f46ce09ce 37f09ff679d719a72e2b43f0dc9215d2 |
| bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) |
| repository.mail.fl_str_mv |
repositorio.sibi@ufscar.br |
| _version_ |
1851688769404534784 |