Otimização de resina epoxídica com microfibrila de celulose para uso em processo de infusão assistida por vácuo

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Silva, Richard Felipe da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Comportamento reológico; Cure degree; Epoxy resin; grau de cura; microfibrila de celulose; Microfibrillated cellulose; nanoaglomerados; Nanoclusters; resina epóxi; Rheological behavior
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-22112019-094833/

O apelo por novos materiais está hoje amplamente atrelado à utilização de compósitos poliméricos sustentáveis e ambientalmente amigáveis, tais como os reforçados com celulose, um material natural abundante de baixo custo e impacto ambiental, exibindo excelente relação resistência/peso. Nesse contexto, este estudo analisou a influência da adição de micro/nanofibrilas de celulose oriundas de pinus do tipo hardwood como agente de reforço de uma matriz de resina epóxi. O nanocompósito foi preparado via deposição de resina em diferentes percentuais em peso de celulose, quais sejam, 0,5, 0,75 e 1%. A celulose micro/nanofibrilada originalmente comercializada na forma de dispersão em água passou por troca de solvente de modo a facilitar sua dissolução na resina. A análise termo-dinâmica-mecânica indicou um aumento significativo do módulo de armazenamento do nanocompósito com 0,75% MFC relativamente à matriz polimérica de epóxi, acompanhado da redução do pico de tangente de delta, evidenciando um aumento da densidade de ligações cruzadas da resina pela adição da segunda fase fibrilar (eficiência de cura). Análises térmicas de calorimetria de varredura diferencial e reológicas mostraram que as fibrilas de celulose retardam o processo de formação das ligações cruzadas (taxa de cura) da resina epóxi confirmando assim os resultados termo-dinâmicos-mecânicos. Isso leva a vantagem em termos de aumento do tempo de trabalho durante o processo de manufatura. Superfícies de fratura criadas sob condições criogênicas (-196C) foram avaliadas via microscopia eletrônica de varredura, enquanto filmes de resina manufaturados por spin coating foram investigados por microscopia de força atômica. As inspeções revelaram elevada concentração de nanoaglomerados nas amostras de 1% MFC, sendo estas responsáveis pela redução do grau de densidade de ligações cruzadas. Esta concentração foi estabelecida como condição limite para essa classe de nanocompósitos de modo a obter-se homogeneidade microestrutural e máxima eficiência de cura e, provavelmente, desempenho mecânico otimizado.