Sorção de água em compósitos de poliéster reforçados com fibras de sisal tratadas com líquidos iônicos

Abstract

A versatilidade dos polímeros e a sustentabilidade das fibras vegetais têm se tornado uma combinação interessante do ponto de vista técnico, econômico e socioambiental na produção de compósitos. No entanto, a hidrofilicidade das fibras naturais associada à estrutura apolar dos polímeros consiste em uma fraca interação química entre os mesmos, acarretando em altas taxas de sorção de água. As sinergias dos fatores ambientais (temperatura e umidade) tendem a alterar as propriedades mecânicas dos compósitos. O objetivo consiste em avaliar a sorção de água no comportamento mecânico dos compósitos poliméricos reforçados com manta (CM) e tecido unidirecional de sisal (CT), antes e após a selagem das bordas e o tratamento superficial das fibras com o líquido iônico (LI) prótico 2HEAA. A moldagem dos compósitos foi feita pelo método de compressão à quente, em seguida, avaliados as propriedades mecânicas dos materiais produzidos, além da cinética de sorção de água quando imersos em banho finito à 30 °C, 60 °C e 90 °C. Os resultados apontam altas taxas de sorção de água nos compósitos (CM e CT) e um comportamento difusivo divergente ao modelo de Fick, com valores de (n) superior a 0.5 e a variável (k) do modelo de potência dependente da temperatura e selagem das bordas. O coeficiente de difusão reduziu em até 56% com a selagem das bordas, com maior destaque para os CT devido ao alinhamento e direção preferencial do fluxo de água. A resistência mecânica pós tratamento com LI dos CM aumentaram cerca de 22%, o que sugere maior eficiência na adesão interfacial. Após imersão em água, a tensão de ruptura e o módulo de elasticidade dos CM antes e após o tratamento das fibras reduziram substancialmente, com destaque para o aumento na deformação de ruptura. O fator de amortecimento é uma propriedade sensível aos compósitos pós imersão em água, com aumento significativo nos intervalos iniciais e posterior redução na saturação. Os compósitos com fibras de sisal demonstram potencialidade no uso como dispositivos no controle de vibrações mecânicas.