Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/31981
metadata.teses.dc.title: Modificação superficial de polpa de celulose para melhoria de durabilidade de fibrocimentos
metadata.teses.dc.title.alternative: Surface modification of cellulose pulp to improve durability of fibrociments
metadata.teses.dc.creator: Alexandre, Sara Aparecida
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/7875240580885979
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Vaz, Lívia Elisabeth Vasconcellos de Siqueira Brandão
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co1: Mendes, Rafael Farinassi
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Silva, Adriana de Oliveira Salgado
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Ribeiro, André Geraldo Cornélio
metadata.teses.dc.subject: Compósito cimentício
Polpa celulósica branqueada
Polpação kraft
Revestimento de superfície
Tenacidade
Polpa de celulose
Cement composite
Bleached cellulose pulp
Kraft pulping
Surface coating
Tenacity
Cellulose pulp
metadata.teses.dc.date.issued: 26-Nov-2018
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
metadata.teses.dc.identifier.citation: ALEXANDRE, S. A. Modificação superficial de polpa de celulose para melhoria de durabilidade de fibrocimentos. 2018. 132 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Biomateriais)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.
metadata.teses.dc.description.resumo: Materiais cimentícios tendem a romper quando submetidos a esforços de tração devido a sua fragilidade. Por este motivo, agentes de reforços podem ser introduzidos a estes. O amianto é um material bastante empregado para tal finalidade por apresentar boas propriedades físicomecânicas, baixo custo, boa adesão à matriz e alta durabilidade, mas pode estar associado à ocorrência de algumas doenças respiratórias, o que levou ao seu banimento no Brasil e proibição em alguns países do mundo, como Bélgica e Japão. As fibras sintéticas como o polipropileno se apresentam satisfatórias para esse fim, contudo seu uso implica num fibrocimento de maior custo quando comparado ao fibrocimento produzido com fibras de amianto ou fibras vegetais. Estas são compostas de celulose, hemicelulose, lignina e extrativos. Após polpação Kraft do material vegetal, como eucalipto, são removidos a lignina e os extrativos, por afetar negativamente o processo de cura de cimento, permanecendo a celulose (que possui boa resistência mecânica) e grande quantidade de hemicelulose. Assim, podem ser usadas polpas celulósicas para produção de fibrocimentos por processos como extrusão, uma vez que o uso de reforços de origem vegetal em fibrocimentos é economicamente viável, além de serem materiais renováveis e possuírem resistência mecânica equivalente àquela das fibras inorgânicas. Porém, as fibras vegetais sofrem degradação, mineralização e instabilidade dimensional quando expostas ao meio alcalino proporcionado pela matriz de cimento, e com a continuidade do processo de cura desta, há comprometimento das características físicas e mecânicas do compósito. Uma alternativa para contornar essa condição seria a modificação da superfície hidrofílica da fibra da polpa de celulose por meio da inserção de grupos funcionais hidrofóbicos em sua estrutura, melhorando a interação fibracimento, mesmo após ser submetido a ciclos de envelhecimento. Neste trabalho, primeiramente abordou-se a modificação da polpa de celulose a partir da aplicação de silano (OTES) e impermeabilizante de tecidos (PFBS), via hidrólise e aplicação direta, respectivamente, na massa seca da polpa em concentrações de 0 (grupo controle), 5, 10, 15, 20 e 25%. Para confirmar a modificação superficial das polpas foram realizadas as análises de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de raios X por dispersão em energia, microscopia de força atômica, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, absorção de umidade e ângulo de contato e energia de superfície. Posteriormente, abordou-se a produção dos compósitos com 5% de polpa (grupo controle, OTES e PFBS conforme as concentrações anteriormente estabelecidas), 60% de cimento Portland, 33% de calcário agrícola, 1% de HPMC, 1% de ADVA e relação água/cimento de 0,4. Estes foram analisados quanto às suas propriedades físicas, mecânicas e microestruturais após 28 dias de cura, 10 e 20 ciclos de envelhecimento acelerado. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho físico-mecânico e a durabilidade de compósitos de fibrocimento extrudados e produzidos com polpa celulósica obtida por processo Kraft, a partir de modificação superficial com OTES e PFBS, em diferentes concentrações. Os melhores resultados foram obtidos para o tratamento com 5% de OTES, devido à boa interação fibra-matriz após os ciclos de envelhecimento.
metadata.teses.dc.description.abstract: Cementitious materials tend to break when subjected to tensile stresses due to their brittleness. For this reason, reinforcing agents may be introduced into them. Asbestos is a material widely used for this purpose because it presents good physical mechanical properties, low cost, good adhesion to the matrix and high durability, but it can be associated with the occurrence of some respiratory diseases, which led to its banishment in Brazil and prohibition in some countries of the world such as Belgium and Japan. Synthetic fibers such as polypropylene are satisfactory for this purpose, but their use implies in a higher cost as compared to fiber cement produced with vegetable fibers or asbestos fibers. Vegetable fibers are composed of cellulose, hemicellulose, lignin and extractives. After Kraft pulping of vegetable material, such as eucalyptus, lignin and extractives are removed, as it adversely affects the cement cure process, remaining cellulose (which has good mechanical resistance) and a large amount of hemicellulose. Thus, cellulosic pulps can be used for fiber cement production by extrusion process, since the use of reinforcements of vegetable origin in fiber cement is economically feasible, as well as being renewable materials that have equivalent mechanical strength to that of inorganic fibers. However, the vegetable fibers undergo degradation, mineralization and dimensional instability when exposed to the alkaline medium provided by cement matrix, and with the continuity of the curing process, there is an impair of the physical and mechanical characteristics of the composite. An alternative to overcome this condition would be the modification of the hydrophilic surface of cellulose pulp by insertion of hydrophobic functional groups in the cellulose structure, improving the fiber cement interaction, even after being submitted to aging cycles. In this work, we first approached the modification of the cellulose pulp from the application of silane (OTES) and waterproofing agent of fabrics (PFBS), through hydrolysis and direct application, respectively, in the pulp dry mass in concentrations of 0 (control group), 5, 10, 15, 20 and 25%. To confirm the surface modification of the pulps, scanning electron microscopy analyzes were performed with energy dispersive X-ray spectroscopy, atomic force microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, tests of moisture absorption, contact angle/surface energy analysis. Subsequently, the production of the composites with 5% of pulp (control group, OTES and PFBS according to the previously established concentrations), 60% of Portland cement, 33% of agricultural limestone, 1% of HPMC, 1% of ADVA and water / cement ratio of 0.4 were approached. The physical, mechanical and microstructural properties of the composites were analyzed after 28 days of curing, 10 and 20 cycles of accelerated aging. In this context, the objective of this work was to evaluate the physical-mechanical performance and durability of extruded cement composites produced with Kraft pulp after superficial modification with OTES and PFBS, in different concentrations. The best results were obtained for the treatment with 5% OTES, due to the good fiber-matrix interaction after the aging cycles.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/31981
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: por
Appears in Collections:DCF - Engenharia de Biomateriais – Mestrado (Dissertações)



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.