Efeito das fibras de fique e seu processamento por

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 15143 (2022) Citar este artigo

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Este trabalho examina a morfologia, propriedades mecânicas e térmicas de biocompósitos à base de resina epóxi-EP e fique (Furcraea andina), uma cultura nativa da América do Sul. Os biocompósitos EP-fique foram preparados usando pó-FP de fique, um resíduo industrial gerado durante o processamento de fique, mantas de fibras fique não tecidas-NWF e mantas de fibras fique unidirecionais-UF orientadas a 0° e 90°. A adição de fique na matriz EP restringe o movimento das cadeias de macromoléculas EP e aumenta a estabilidade térmica do EP. As imagens de MEV mostraram que a forma de fique utilizada (pó ou fibra) e a disposição da manta podem gerar alterações na morfologia dos biocompósitos. A caracterização mecânica mostra que o pó fique e as fibras fique orientadas a 90° atuam como enchimentos para a matriz epóxi, enquanto as fibras fique orientadas a 0° reforçam a matriz EP aumentando o módulo de tração e flexão até 5700 e 1100%, respectivamente, e a resistência à tração e flexão até para 277% e 820% em comparação com EP puro. Os resultados obtidos podem aumentar o interesse em pesquisar e desenvolver produtos a partir de pós de fique e outros subprodutos do processamento de fibras naturais, reduzindo assim a abundância de resíduos no solo e aterros sanitários e as preocupações ambientais e sugerem que os biocompósitos EP-fique são promissores para serem usados ​​na indústria automotiva setor.

As Fibras de Fique são extraídas da planta fique (Furcraea andina), nativa da região andina da América do Sul, que possui características muito semelhantes ao Sisal e Henequen1. O Ministério da Agricultura e Desenvolvimento Rural da Colômbia estabeleceu que durante 2020 cerca de 19.000 toneladas de plantas de fique foram produzidas no país2. O processamento do Fique envolve várias etapas: corte de folhas, trituração, fermentação, secagem e embalagem. No entanto, apresenta baixo índice de eficiência, pois apenas 4% da folha (fibras) é aproveitada e comercializada e os 96% restantes (pó e bagaço) geralmente são descartados em solos e aterros sanitários, causando sérios problemas ambientais devido a sua alta produção. e acumulação (cerca de 100 Toneladas por ano). As fibras são utilizadas para artesanato e fabricação de sacos em teares rústicos, utilizando tecnologias tradicionais com baixíssimo desempenho. Em princípio, o desafio para os setores agrícola e industrial de fique consiste em buscar alternativas para aproveitar os subprodutos descartados e fabricar com as fibras produtos de alto valor agregado. Pesquisas recentes mostraram que as fibras de fique podem competir com outras fibras naturais conhecidas para produzir biocompósitos reforçados ou compósitos reforçados com fibras naturais (NFRC) para aplicações tecnológicas. O interesse em utilizar fibras naturais, como o fique, para o desenvolvimento de materiais alternativos tem crescido nos últimos anos. Principalmente, para a fabricação de novos produtos sustentáveis ​​com menores custos e menores emissões de CO2, possibilidades de reciclagem, biodegradabilidade, melhor desempenho de matrizes poliméricas e cimentícias, menor peso e alta disponibilidade3,4. Essas características podem ser consideradas uma vantagem sobre materiais compósitos à base de em fibras sintéticas, como vidro ou carbono, que apresentam dependência de petróleo e preocupações com o gerenciamento de resíduos após seu ciclo de vida.

Vários estudos mostraram que as propriedades mecânicas dos biocompósitos são influenciadas por vários fatores, como o teor de fibras5,6, os tratamentos químicos das fibras7, a geometria e orientação das fibras naturais8 e a diferença nos mecanismos de falha entre partículas, fibras curtas e longas biocompósitos reforçados9.

Salman et al.10 estudaram as propriedades mecânicas e morfológicas do tecido kenaf orientado a 0°/90° e 45°/ − 45° e seus biocompósitos feitos com resinas epóxi, poliéster e éster vinílico. Seus resultados mostram que a orientação da fibra 0°/90° induz as mais altas propriedades mecânicas (tensão, resistência à flexão e módulo) nos biocompósitos. Outro estudo conduzido sobre o efeito do teor de fibra e orientação nas propriedades mecânicas de compósitos híbridos de epóxi-juta-Kevlar por Maharana et al.11 revelou que 40% de carga de fibra com orientação de fibra de 30° aumenta as propriedades de tração do compósito híbrido, enquanto as propriedades de flexão foram maximizado para carga de fibra de 40% com orientação de fibra de 45°. Prabakaran et al.12 pesquisaram o efeito da orientação da fibra nas propriedades mecânicas de compósitos de fibra de vidro epóxi orientados a 0°/90° e compósitos de manta não tecida. Seus resultados mostram que os compósitos não tecidos spirograph, à base de esteira, exibem uma orientação de fibra quase isotrópica e o melhor desempenho mecânico em comparação com os compósitos laminados tecidos. Nos últimos anos, biocompósitos à base de epóxi, usando biomassa lignocelulósica como palha de trigo13, banana, kenaf14, bambu15, sisal16, farinha de caroço17, foram relatados e produzidos.