Obtenção e caracterização de um compósito de matriz polimérica com carga de bucha vegetal luffa cylindrica

Composite materials arise from the need for lighter materials and with bigger mechanical and thermal resistance. The difficulties of discard, recycling or reuse are currently environmental concerns and, therefore, they are study object of much researches. In this perspective the feasibility of using loofahs (Luffa Cylindrica) for obtainment of a polymeric matrix composite was studied. Six formulations, with 4, 5 and 6 treated layers and untreated, were tested. The loofahs were treated in boiling water to remove lignins, waxes and impurities present in the fibers. After that, they were dried in a direct exposure solar dryer. For the characterization of the composite, thermal (thermal conductivity, thermal capacity, thermal diffusivity and thermal resistivity), mechanical (tensile and bending resistance) and physicochemical (SEM, XRD, density, absorption and degradation) properties were determined. The proposed composite has as advantage the low fiber density, which is around 0.66 g/cm³ (almost half of the polyester resin matrix), resulting in an average composite density of around 1.17g/cm³, 6.0 % lower in relation to the matrix. The treatment carried out in the loofahs increased the mechanical strength of the composite and decreased the humidity absorption. The composite showed lower mechanical behavior than the matrix for all the formulations. The composite also demonstrated itself to be feasible for thermal applications, with a value of thermal conductivity of less than 0.159 W/m.K, ranking it as a good thermal insulator. For all formulations/settings a low adherence between fibers and matrix occurred, with the presence of cracks, showing the fragility due to low impregnation of the fiber by the matrix. This composite can be used to manufacture structures that do not require significant mechanical strength, such as solar prototypes, as ovens and stoves.

Os materiais compósitos surgem da necessidade de materiais mais leves e com maiores resistências mecânica e térmica. As dificuldades de descarte, reciclagem ou reutilização são hoje preocupações ambientais e por isso objeto de estudo de muitas pesquisas. Nessa perspectiva estudou-se a viabilidade do uso da bucha vegetal (Luffa Cylindrica) para a obtenção de um compósito de matriz polimérica. Foram testadas seis configurações/formulações, com 4, 5 e 6 camadas tratadas e não tratadas. As buchas foram tratadas em água fervente para retirar ligninas, ceras e impurezas presentes nas fibras, posteriormente secadas em secador solar de exposição direta. Para a caracterização do compósito foram determinadas propriedades térmicas (condutividade, capacidade térmica, difusividade e resistividade), mecânicas (tração e flexão) e fisicoquímicas (MEV, DRX, densidade, absorção e degradação). Uma das vantagens do compósito proposto foi a baixa densidade das fibras, 066 g/cm³, quase metade da matriz de resina poliéster, produzindo uma densidade média do compósito em torno de 1,17g/cm³, inferior em 6,0% em relação a matriz. O tratamento realizado nas buchas trouxe aumento na resistência mecânica do compósito e diminuição da absorção de umidade. O compósito apresentou comportamento mecânico inferior ao da resina matriz para todas as formulações. O compósito também demonstrou-se viável para aplicações térmicas, com condutividade térmica inferior a 0,159 W/mk, classificando-se como um bom isolante térmico. Para todas as formulações/configurações ocorreu uma baixa aderência entre fibras e matriz, com fissuras presentes, mostrando fragilidade em função da baixa impregnação da fibra pela matriz. Tal compósito pode ser utilizado para a fabricação de estruturas que não requeiram significativa resistência mecânica, como por exemplo, protótipos solares, como fornos e fogões.