Um novo estudo comparou a eficiência de reforço da fibra de folha de abacaxi (PALF) e da fibra de linho cultivada em compósitos de poli(succinato de butileno). O PALF, uma alternativa menos explorada, mas potencialmente sustentável, superou o linho em 20% em peso, demonstrando seu potencial em biocompósitos de alto desempenho e alinhando-se com as metas ambientais.



O foco desta pesquisa gira em torno de uma exploração abrangente das capacidades de reforço de duas fibras naturais distintas, nomeadamente fibra de folha de abacaxi (PALF) e fibra de linho cultivada, no contexto de compósitos unidirecionais de poli(butileno succinato) (PBS). O objetivo principal é discernir e comparar a eficiência mecânica dessas fibras como potenciais reforços em compósitos poliméricos.

O linho, conhecido pelas suas propriedades mecânicas robustas, é uma referência para comparação com o PALF, que representa uma alternativa menos investigada, mas potencialmente sustentável. Para avaliar sistematicamente o seu desempenho, fibras curtas com comprimento de 6 mm foram incorporadas aos compósitos em diferentes porcentagens de peso, especificamente nos níveis de 10% e 20%.

O processo de fabricação envolveu a mistura de dois rolos e, em seguida, a criação de folhas pré-impregnadas alinhadas uniaxialmente que foram posteriormente moldadas por compressão em materiais compósitos. As formulações compostas de 10% em peso de PALF e linho exibiram curvas tensão-deformação notavelmente semelhantes, sugerindo comportamentos mecânicos comparáveis ​​nesta concentração.

No entanto, o estudo tomou um rumo intrigante no nível de 20% em peso, onde o PALF superou inesperadamente o linho, apesar de suas propriedades de tração inerentemente mais baixas. Este resultado inesperado levou a uma investigação mais detalhada das características mecânicas do PALF no nível de 20% em peso, os compósitos PALF/PBS demonstraram propriedades mecânicas impressionantes, atingindo uma resistência à flexão de 70,7 MPa, um módulo de flexão de 2,0 GPa e uma temperatura de distorção térmica de 107,3°C.

Em contraste, os compósitos equivalentes de linho/PBS exibiram valores ligeiramente inferiores, com uma resistência à flexão de 57,8 MPa, um módulo de flexão de 1,7 GPa e uma temperatura de distorção térmica de 103,7°C. Esta análise comparativa fornece informações valiosas sobre o potencial do PALF como material de reforço, especialmente em concentrações mais elevadas.

Complementando a análise mecânica, figuras de pólos de raios X foram empregadas para avaliar as orientações da matriz em compósitos PALF/PBS e linho/PBS. Os resultados revelaram orientações de matriz semelhantes, indicando que a integridade estrutural geral dos compósitos era comparável apesar das diferenças no tipo de fibra.

Um exame mais aprofundado envolveu o exame das fibras extraídas para elucidar as diferenças no comportamento de ruptura. Esta análise microscópica revelou características distintas nos padrões de fratura de PALF e fibras de linho, esclarecendo os mecanismos subjacentes que influenciam seu desempenho mecânico.

Concluindo, esta pesquisa ressalta o potencial significativo do PALF como uma opção de reforço sustentável para biocompósitos de alto desempenho. A superioridade inesperada do PALF em concentrações mais elevadas desafia as suposições convencionais sobre as suas propriedades de tração em comparação com o linho.

Incentivar a adoção de PALF em materiais compósitos não só expande o repertório de alternativas sustentáveis, mas também se alinha com objetivos ambientais mais amplos, promovendo o desenvolvimento de materiais ecológicos e mecanicamente robustos para diversas aplicações.

O artigo foi publicado na revista Polymers .

Mais informações: Taweechai Amornsakchai et al, Estudo Comparativo de Poli(succinato de butileno) Reforçado com Fibra de Folha de Linho e Abacaxi:Efeito do Conteúdo de Fibra nas Propriedades Mecânicas, Polímeros (2023). DOI:10.3390/polym15183691
Fornecido pela Universidade de Newcastle em Cingapura