Desenvolvimento de compósitos híbridos de polietileno carregados com alumina e reforçados com fibra de vidro - Lins, Sergio Augusto Barcellos (2017)
Nesse trabalho, materiais compósitos à base de polietileno de alta densidade (PEAD) carregados com alumina calcinada (Al2O3) e reforçados com fibras de vidro picotada (FV), foram desenvolvidos visando o aumento da resistência ao desgaste e da estabilidade térmica do polímero em virtude da adição da alumina, assim como da resistência mecânica, promovida pela incorporação de fibras de vidro picotadas à matriz polimérica. O desenvolvimento desses materiais constituiu inicialmente da preparação de compósitos binários de polietileno, PEAD/Al2O3, carregados com a carga particulada. As concentrações de alumina (Al2O3), variaram entre 5% w/w e 10% w/w. Posteriormente, compósitos híbridos PEAD/ Al2O3 /FV foram preparados utilizando teor de alumina de 10% w/w e teores de fibras de vidro variáveis, entre 10% w/w e 30% w/w. Os compósitos binários, assim como os compósitos híbridos, foram processados em extrusora de rosca-dupla, utilizando perfil de temperatura da zona de alimentação à zona de dosagem de 160°/170°/180°/190°/200°/210°/215°/220°/225°/230°C e rotação do parafuso de 600 rpm. As propriedades dos materiais obtidos foram avaliadas através de diversas técnicas de caracterização como: ensaios mecânicos em tração, ensaios de resistência ao impacto, termogravimetria (TGA), calorimetria diferencial exploratória (DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A resistência ao desgaste dos compósitos binários foi avaliada através de ensaios tribológicos. Os resultados obtidos demonstraram que os compósitos híbridos apresentaram uma tendência de aumento da rigidez ao custo de uma perda significativa da tenacidade com o incremento do teor de fibras. Nesses materiais foi observado também aumento da resistência à tração e redução da resistência ao impacto. Um aumento do módulo de elasticidade foi observado tanto nos compósitos híbridos como nos binários. Esse aumento, entretanto, foi mais pronunciado nos compósitos híbridos. Os compósitos binários apresentaram redução da resistência à tração, enquanto os híbridos apresentaram um aumento deste valor em função da adição das fibras de vidro. Os compósitos híbridos apresentaram maior estabilidade térmica do que os binários e entalpias de fusão e de cristalização menores. Os compósitos binários apresentaram um aumento da resistência ao desgaste, com o progressivo aumento do teor de alumina incorporado. As micrografias obtidas evidenciaram a fraca adesão interfacial entre as partículas de alumina e o polímero, evidenciando a necessidade de um melhor tratamento superficial. De forma geral, se obteve nesse trabalho materiais à base de polietileno com rigidez e resistência mecânica superiores à do PEAD. A alumina, como esperado, promoveu do aumento da resistência ao desgaste do polietileno.