ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE COMPOSITOS FORMADOS POR RESINA EPOXI, BAMBU E PARTICULAS DE SiC

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A Engenharia transformando ideias em soluções inteligentes 
Anais do 2° COEN - Congresso de Engenharias - Universidade Federal de São João del-Rei - MG 
Anais do XII CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 
 ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE COMPOSITOS FORMADOS POR RESINA 
EPOXI, BAMBU E PARTICULAS DE SiC 
 
Gabriel Reis Santos 
(1)
 (gabrielrsantos_11@hotmail.com), André Luis Christoforo 
(1)
 
(alchristoforo@yahoo.com.br), Jefferson L. Ferrari 
(2)
 (jeffersonferrari@gmail.com), Sérgio Luiz 
Moni Ribeiro Filho 
(1)
 (sergiolmrf@gmail.com) 
 
(1) Universidade Federal de São João del Rei (UFSJ); Departamento de Engenharia Mecânica - DEMEC 
(2) Universidade Federal de São João del Rei (UFSJ); Departamento de Ciências Naturais - DCNAT 
 
RESUMO: O estudo de materiais compósitos tem recebido grande atenção por parte de 
pesquisadores de todo o mundo, pois se mostra como essencial na busca por melhorias de produtos 
tradicionais e mesmo para a criação de novos. Devido a algumas características como baixa 
densidade especifica e facilidade de renovação, estruturas de origem natural possuem uma 
importância elevada no estudo dessa classe de materiais, já que, quando incorporados em 
compósitos, são capazes de promover uma melhoria das respostas mecânicas, enquanto auxilia na 
preservação ambiental. Dentre os materiais naturais utilizados na pesquisa, encontra-se o bambu. 
Materiais particulados também podem ser incorporados em compósitos , entre outros, promovem a 
melhoria da resistência à compressão. Este estudo analisou características mecânicas de compósitos 
formados por resina epóxi, fibras de bambu e partículas de SiC. As partículas foram incorporadas 
em 3 diferentes condições em relação ao volume, sendo estas frações de 10%, 20% e 30%. Foram 
analisados dados quanto à resistência à flexão e módulo de elasticidade, através de ensaios de 
flexão, sendo os valores comparados àqueles obtidos pelos corpos-de-prova compostos apenas por 
fibras de bambu e resina. Observou-se que a condição com 30% de partículas apresentou os valores 
mais elevados para ambas as características estudadas. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Compósitos, partículas de SiC, bambu, epóxi, ensaio de flexão. 
 
PERFORMANCE STUDY OF COMPOSITE MATERIAL COMPOUND BY EPOXY, 
BAMBOO AND SiC 
 
ABSTRACT: The study of composite materials have received great attention for researchers over 
the world, as it is essential for the improvement of traditional products and even to the creation of 
new ones. Due to some characteristics like specific density and easy renovation, structures of natural 
origins have high importance on the study of this material class. They can improve mechanical 
responses and help to environmental preservation. Among natural materials used in researches, we 
can find bamboo. Particles can be incorporated to improve, especially, the compression resistance. 
This study analyzed mechanical characteristics of composites compound by epoxy, bamboo fibers and 
SiC particles. The particles were incorporated in 3 different conditions, relative to volume. These 
proportions were of 10%, 20% and 30%. The bending resistance and elasticity modulus have been 
measured and the values were compared to composites with no particles. The condition with 30% of 
SiC particles showed the higher values. 
 
KEYWORDS: Composite materials, bamboo, SiC particles, epoxy. 
 
 
2° COEN - UFSJ 
XII CONEMI 
São João del-Rei, Minas Gerais, 02 a 05 de Outubro de 2012 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
Há anos o ser humano procura aperfeiçoar as características e o desempenho de 
compostos utilizados em diversas aplicações. A busca pela melhoria das características dos 
materiais levou ao estudo e produção dos compósitos. Estes são resultantes da combinação de 
dois ou mais materiais, insolúveis entre si, que possuem propriedades distintas. Ao combinar 
materiais diferentes, promovem a confecção de um novo composto com características 
distintas daquelas observadas em seus componentes, quando considerados isoladamente. O 
reforço pode se apresentar na forma de fibras, partículas, ou ainda como uma mistura das duas 
formas, nos chamados compósitos híbridos. De acordo com Tinô (2010), o estudo dos 
compósitos se intensificou em meados do século XX, a partir do crescimento do interesse da 
aplicabilidade em elementos estruturais. 
Atualmente, são avaliadas alternativas menos agressivas que possam substituir 
materiais comumente empregados, como as fibras sintéticas e o amianto. Sendo assim, 
estruturas de origens naturais tem sido alvo de diversas pesquisas conduzidas por todo o 
mundo. As fibras naturais apresentam-se como alternativas mais econômicas e sustentáveis a 
materiais tradicionalmente empregados. Apresentam vantagens como o baixo impacto 
ambiental, e ainda a possibilidade de gerar trabalho e renda em diversas regiões (Marinelli et 
al., 2008). Além disso, possuem uma potencial capacidade de economia de energia, visto que 
promovem a redução de peso dos componentes e possuem relativa facilidade quanto à 
produção e reaproveitamento (Xu et al., 2008). 
Dentre as fibras vegetais, o bambu possui características que o diferenciam e o 
transformam em uma boa alternativa para ser utilizado em diversas aplicações. Por se 
apresentarem estreitas e longas, as fibras de bambu concedem boa resistência aos materiais 
produzidos, além de maior rigidez e força, quando comparadas às fibras de madeiras folhosas 
e coníferas (Junior et al., 2010). 
No campo das pesquisas envolvendo partículas, destaca-se o emprego do SiC. Devido 
a características como elevado módulo de Young, estabilidade quando submetido a elevadas 
temperaturas e resistência à abrasão (Miyahara et al., 2005), o SiC é empregado na produção 
de materiais de alta tecnologia e é uma partícula estudada em grande escala pelos 
pesquisadores. Yu et al. (2008) investigaram os efeitos provocados pela adição de partículas 
de SiC a uma matriz AlSi9Mg, observando que o aumento da fração volumétrica do material 
particulado provoca aparente elevação no módulo de compressão quando comparado aos 
 
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carregamentos de AlSi9Mg. Não são desenvolvidas muitas pesquisas relacionadas à 
incorporação de SiC particulado junto a fibras naturais em materiais compósitos. 
 
Buscando aliar os benefícios provocados pela adição de fibras e partículas a um 
mesmo material, este estudo irá analisar o comportamento de compósitos formados por resina 
epóxi, fibras de bambu e partículas de SiC, estas incorporadas nas frações de 10%, 20% e 
30% em relação ao volume. As características estudadas são a resistência à flexão e módulos 
de elasticidade. Os resultados serão comparados àqueles obtidos para compósitos formados 
apenas por resina e bambu. 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
A fase matriz polimérica foi fornecida pela empresa Resiqualy® (São Paulo - SP). As 
partículas de SiC foram obtidas junto à empresa Saint-Gobain Materiais Cerâmicos Ltda. 
(Barbacena – MG), sendo posteriormente classificadas por peneiramento na faixa 
granulométrica de 115 – 200 US-Tyler. 
As fibras naturais foram obtidas da espécie debambu Phyllostachys pubescens 
(bambu mossô), oriundas da cidade de Sete Lagoas – MG, e extraídas de forma artesanal, 
sendo fornecidas pela Associação de Artesanato da cidade. 
As variáveis respostas investigadas foram o módulo de elasticidade e resistência à 
flexão. As características mecânicas foram medidas através de ensaio de flexão de 3 pontos, 
seguindo recomendações da norma ASTM D 790. 
A fração de fibras foi mantida constante e estipulada em 50% do volume total do 
compósito. Dos outros 50%, os efeitos da adição de areia foram investigados nas proporções 
de 10%, 20% e 30%. Tais condições experimentais foram nomeadas como C1, C2 e C3, 
respectivamente. O restante do volume foi composto por resina epóxi. Houve ainda os corpos 
sem adição de partículas, nomeados como C0. Dessa forma, o estudo gerou 4 diferentes 
condições experimentais. A Tabela 1 exibe o fator fração volumétrica de partículas de SiC e 
os níveis investigados. 
 
TABELA 1. Condições experimentais 
Condições Experimentais Adição de SiC 
C0 0% 
C1 10% 
C2 20% 
C3 30% 
 
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Os compósitos foram fabricados através do processo de laminação manual. Em 
seguida, foram colocados entre 2 tarugos de aço e submetidos a uma pressão de 2000 Kgf, 
junto a uma prensa hidráulica, por um período de 20 min. Após 24h, foram desmoldados e 
deixados curar por um período mínimo de 7 dias. 
Três corpos-de-prova foram fabricados para cada condição experimental. Cada um 
deles consistia de 3 camadas de fibras e, entre elas, foi incorporada resina. Nos corpos 
utilizados para as condições C1, C2 e C3, foram adicionadas as partículas de SiC, junto à 
resina, nas respectivas proporções, na metade superior do material compósito (entre as 2 
camadas de fibras superiores e sobre a camada superior). Considerando a adoção de duas 
réplicas, foram confeccionados, no total, 24 corpos-de-prova. Estes mantinham dimensões 
conforme preconiza a norma. A Figura 1 apresenta amostras das fibras de bambu utilizadas no 
trabalho juntamente com a resina com e sem adição de partículas. As Figuras 2a, 2b e 2c 
mostram 3 dos corpos-de-prova utilizados, para cada condição experimental onde houve 
incorporação de partículas, antes de serem submetidos ao ensaio de flexão. 
 
 
FIGURA 1. Amostras do bambu, partículas e resina utilizados no trabalho. 
 
 
FIGURA 2. Corpos-de-prova para as condições experimentais: a) C1, b) C2, c) C3. 
 
 
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O software estatístico Minitab 14 foi utilizado para tratamento dos dados. Estes 
tiveram distribuição normal reconhecida mediante a utilização do teste de Anderson Darling. 
Após, foram submetidas à análise de variância (ANOVA). Além disso, foram utilizados 
outros recursos gráficos para prover informações sobre a adição de partículas. 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
As Figuras 3a, 3b, 3c e 3d mostram gráficos tensão (N) x deformação (mm) obtidos 
com um dos corpos-de-prova utilizados para cada condição experimental estudada. Através 
destes, podemos observar que as condições C0 e C1 apresentaram resultaram relativamente 
distintos aos encontrados para as condições C2 e C3. 
 
 
FIGURA 3. Gráficos tensão x deformação obtidos com por um corpo-de-prova das 
condições: a) C3; b) C2; c)C1; d) C0. 
 
A Tabela 2 apresenta os resultados de p-valor, obtidos através da análise de variância 
realizada para as 2 variáveis respostas estudadas. 
 
TABELA 2. Resultados de p-valor 
Variável Resposta p-valor 
Resistência à flexão 0,069 
Módulo de elasticidade 0,241 
 
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Como p-valor se mostrou superior a 0,05, pode-se constatar que a adição de partículas 
nas proporções utilizadas, em ambos os casos, não foi significativa. No entanto, na 
comparação entre os valores, houve um aumento nas propriedades mecânicas dos compósitos 
com a incorporação de partículas, em relação àqueles formados apenas por bambu e resina. 
A Figura 4 exibe um gráfico de efeito da fração volumétrica de partículas de SiC sobre 
a resistência à flexão. Observou-se que os valores obtidos para os corpos com SiC, em todas 
as proporções, foi superior àquele encontrado para o material constituído apenas por bambu e 
resina. O aumento chegou a até 63%, sendo que o maior valor foi encontrado para a condição 
C3. Não houve diferença elevada entre as médias observadas entre as condições C0 e C1. 
Dentre os compósitos com adição de partículas, a diferença entre a maior (C3) e menor média 
(C1) foi de 58%. 
 
Fração Volumétrica (%)
R
es
is
tê
nc
ia
 à
 fl
ex
ão
 (
M
Pa
)
3020100
14000
13000
12000
11000
10000
9000
8000
 
FIGURA 4. Gráfico de efeito para a resistência à flexão. 
 
A Figura 5 apresenta um gráfico de efeito da fração volumétrica de partículas sobre o 
módulo de elasticidade. Para esta variável resposta, a condição C1 mostrou uma média 
inferior a aquela encontrada para C0. Já as condições C2 e C3 apresentaram valores mais 
elevados do que os encontrados para C0. Tal elevação do módulo de elasticidade ocorreu em 
até 10%, sendo o maior módulo encontrado para C3. Quando comparados apenas os 
compósitos com a incorporação de partículas, a diferença entre a maior média (C3) e a menor 
(C1) chegou a 23%. 
 
 
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Fração Volumétrica (%)
M
ód
ul
o 
de
 e
la
st
ic
id
ad
e 
(M
Pa
)
3020100
135
130
125
120
115
110
 
FIGURA 5. Gráfico de efeito para o módulo de elasticidade. 
 
4. CONCLUSÃO 
 
A análise de variância realizada neste estudo mostrou que a adição de partículas de 
SiC nas proporções utilizadas não produziu efeito significativo sobre o módulo de 
elasticidade e resistência à flexão de um compósito formado por resina epóxi e fibras de 
bambu. No entanto, a análise das médias dos valores obtidos para cada condição 
experimental mostrou que a incorporação das partículas aumentou, de um modo geral, 
tanto o módulo de elasticidade quanto a resistência à flexão. Em ambos os casos, a 
proporção de 30% de partículas de areia exibiu maior eficiência para a elevação das 
características mecânicas analisadas. Apenas a condição experimental cuja fração 
volumétrica é de 10% de partículas apresentou, para o módulo de elasticidade, um valor 
médio inferior ao encontrado para o compósito formado apenas por resina e fibras de 
bambu. 
 
5. REFERÊNCIAS 
 
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Test Method for Flexural Properties of Unreiforced and Reinforced Plastics and Electrical 
Insulating Materials, Philadelphia, 2007. 
JUNIOR, M. G.; NOVACK, K. M.;BOTARO, V. R. Caracterização anatômica da fibra 
de bambu (bambusavulgaris) visando sua utilização em compósitos poliméricos. Revista 
Iberoamericana de polímeros, p. 442-456, dezembro, 2010. 
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compósitos poliméricos com fibras vegetais naturais da biodiversidade: uma contribuição 
para a sustentabilidade amazônica. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 18, p. 92-99, 
2008. 
 
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