Compósitos avançados reforçados com fibras naturais para construção

Mestrado em Engenharia MecânicaA utilização de fibras naturais para reforço de compósitos poliméricos tem despertado grande interesse como substituto das fibras sintéticas, com vantagens em termos ambientais e económicos. Este trabalho investiga a utilização de fibras de pinho e faia como agentes de reforço na preparação de compósitos de matriz epoxidica. Procedeu-se à optimização dos principais parâmetros envolvidos no processo de preparação destes materiais, como a definição do tipo de molde a utilizar, forma de aplicação da pressão, método de mistura da matriz/fibras e comprimento (granulometria) das fibras de madeira a utilizar como agente de reforço. As fibras de madeira foram em seguida submetidas a um tratamento químico, com a aplicação de uma solução aquosa de hidróxido de sódio 10% com a finalidade de intensificar as interacções na interface fibra-matriz, melhorando assim a adesão da matriz à fibra e diminuindo a absorção de água por parte das fibras de madeira. Finalmente foram realizados ensaios para determinação de densidades, ensaios de flexão, difracção de raio-X e ensaios de absorção de água aos provetes obtidos. Os resultados obtidos indicam que o tratamento aplicado às fibras diminui a capacidade de absorção de água. A maior adesão da matriz à fibra, associada à redução do carácter hidrofílico destas fibras, permitiu um melhor desempenho dos compósitos obtidos com fibras tratadas sendo este resultado mais evidente nos compósitos que contem fibras de pinho. Relativamente às propriedades mecânicas, verifica-se que o tratamento em alguns casos degrada a resistência mecânica. ABSTRACT: The use of composite materials reinforced with natural fibers has been grabbing increasing attention to substitute synthetic fibers, as they add value in environmental and economic terms. This research work investigates pinewood and beechwoood as reinforces for composites with an epoxy-based matrix. Firstly, the optimization of the process main parameters was carried out to define which mould type to use, how to apply pressure, a proper method to assemble matrix and fibers, and the more suitable wood fiber length (granulometry) to reinforce the epoxy resin. Wood fibers were then submitted to a chemical treatment through the application of a 10% aqueous sodium hydroxide, to improve the cohesion in the interfacial transition zone between woodfiber and matrix. Finally, some bending and water absorption tests were carried out to determine specimen mechanical characteristics. The treatment applied to fibers apparently reduces composite ability to absorb water. A better fiber/matrix cohesion associated with a reduced hydrophilic fiber characteristic enables a better performance of these composites. This feature is more perceptible in pinewood fiber composites. Apparently, the chemical treatment induces an higher degradability than expected in some cases