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Tese Veronica Scarpini Candido

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Prévia do material em texto

MINISTÉRIO DA DEFESA 
EXÉRCITO BRASILEIRO 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA 
CURSO DE DOUTORADO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
VERÔNICA SCARPINI CANDIDO 
 
 
 
 
 
 
CARACTERIZAÇÃO E PROPRIEDADES DE COMPÓSITOS POLIMÉRICOS 
REFORÇADOS COM FIBRAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR. 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
2014
 
 
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA 
 
 
VERÔNICA SCARPINI CANDIO 
 
 
 
CARACTERIZAÇÃO E PROPRIEDADES DE COMPÓSITOS 
POLIMÉRICOS REFORÇADOS COM FIBRAS DE BAGAÇO DE 
CANA-DE-AÇÚCAR. 
 
 
 
 
Tese de Doutorado apresentada ao Curso 
de Doutorado em Ciência dos Materiais do 
Instituto Militar de Engenharia, como 
requisito parcial para a obtenção do título de 
Doutora em Ciência dos Materiais. 
Orientador: Prof. Sérgio Neves Monteiro – 
Ph.D. 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
2014
 
 
 
c 2014 
 
 
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA 
Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha 
Rio de Janeiro – RJ CEP: 22290-270 
 
Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá incluí-
lo em base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer 
forma de arquivamento. 
 
 
É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre 
bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que 
esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica, comentários e citações, 
desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica 
completa. 
 
Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do(s) autor(es) e 
do(s) orientador(es). 
 
 
629.892 
 
Candido, Verônica Scarpini 
S455h 
 Caracterização e propriedades de compósitos 
poliméricos reforçados com fibras de bagaço de 
cana-de-açúcar; orientado por Sergio Neves Monteiro 
– Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 
2014. 
 
 188p. : il. 
 
 Tese (doutorado) – Instituto Militar de Engenharia, 
Rio de Janeiro, 2014. 
 
 
 1. Ciência dos Materiais – teses e dissertações 2. 
Materiais Compósitos. 3. Caracterização dos 
materiais I. Monteiro, Sergio Neves. II. Título. III. 
Instituto Militar de Engenharia. 
 
3 
 
 
 
 
4 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
2014 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Este trabalho é dedicado a mim 
que não desisti em nenhum 
momento do meu objetivo e 
superei todas as dificuldades. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 A Deus por ter me dado a vida e a chance de fazer de cada dia um novo 
recomeço. 
 Aos meus pais, minha irmã e minha segunda mãe pelo incentivo. 
 À Felipe Fajardo por ser meu porto seguro 
 Ao meu orientador Sérgio Neves Monteiro por ter acreditado em mim e nunca ter 
deixado de me ensinar um pouco a cada dia. Levarei seus ensinamentos por toda 
minha vida. Obrigada! 
 Aos professores do IME pela dedicação e ensinamentos que contribuíram para 
minha formação. 
 Ao Professor T.C. Sousa Lima, Professor Frederico Margem e à Professora 
Bluma Guenther que foram essenciais para o esclarecimento de dúvidas que 
surgiram durante a confecção dessa tese. 
 Aos técnicos do IME e do LAMAV - UENF que permitiram que meus 
experimentos fossem realizados. 
 Ao LNDC (COPPE – UFRJ), IMA (UFRJ), CBPF e ao LAMAV (UENF) pelos 
ensaios realizados durante minha tese. 
 Aos amigos que fiz no IME e que serão para a vida toda: Suzana Arleno, Jheison 
Lopes, Cirene Prata, Rayanne Dézio, Jandir e Elson Renato. O apoio, amizade e 
força foram essenciais para que pudesse chegar ate aqui. Vocês tornaram essa 
caminhada algo mais leve e divertido. 
 Aos alunos de Iniciação científica que foram essenciais para esse trabalho. 
 A todos os meus amigos e amigas que de uma maneira ou de outra sempre me 
apoiaram e trouxeram palavras de conforto e incentivo. Ao lado de vocês consegui 
forças para chegar ao final. 
 Ao Michel Picanço e Felipe Perissé pela amizade, parceria e troca de 
conhecimentos ao longo de todos esses anos de amizade. 
 
6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“A persistência é o caminho do êxito”. 
 CHARLES CHAPLIN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES.........................................................................................11 
LISTA DE TABELAS..................................................................................................20 
 
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................25 
 
 
2 OBJETIVOS..................................................................................................27 
2.1 Objetivo Geral................................................................................................27 
2.2 Objetivos Específicos....................................................................................27 
 
3 JUSTIFICATIVAS..........................................................................................28 
 
4 ORIGINALIDADE..........................................................................................29 
 
5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.........................................................................30 
5.1 Fibras Lignocelulósicas.................................................................................30 
5.1.1 Fibras de Bagaço de Cana-de-açúcar...........................................................38 
5.2 Polímeros.......................................................................................................41 
5.2.1 Resinas Poliméricas......................................................................................42 
5.2.2 Resina Epóxi..................................................................................................42 
5.2.3 Resina Poliéster.............................................................................................45 
5.3 Materiais Compósitos Reforçados com Fibras..............................................46 
5.3.1 Compósitos Poliméricos Reforçados com Fibras de Bagaço de Cana-de-
açúcar. ..........................................................................................................49 
5.4 Blindagem Balística......................................................................................53 
 
6 MATERIAIS E MÉTODOS...........................................................................55 
6.1 Materiais Utilizados......................................................................................55 
 
8 
 
6.2 Caracterização das Fibras de Bagaço de Cana-de-açúcar..........................55 
6.2.1 Beneficiamento da Matéria-Prima................................................................55 
6.2.2 Determinação da Massa Específica das Fibras...........................................56 
6.3 Análises Térmicas das Fibras e dos Compósitos.........................................57 
6.4 Análise Termo-Acústica da Fibra de Bagaço de Cana-de-açúcar................58 
6.5 Espectroscopia Vibracional no Infravermelho (FTIR)...................................60 
6.6 Preparação dos Compósitos Utilizados nos Ensaio Mecânicos...................61 
6.7 Ensaios Mecânicos.......................................................................................64 
6.7.1 Ensaio de tração nas fibras de bagaço de cana-de-açúcar.........................64 
6.7.2 Ensaios de Flexão,Impacto (Izod e Charpy) e Tração................................66 
6.8 Análise Microestrutural.................................................................................68 
6.9 Ensaios de Impacto Balístico em Sistema Multiblindagem..........................68 
6.9.1 Confecção dos Corpos de Prova para Ensaio de Impacto Balístico............69 
6.9.2 Realização do Ensaio de Impacto Balístico..................................................72 
 
7 RESULTADOS E DISCUSSÕES..................................................................74 
7.1 Caracterização das Fibras.............................................................................74 
7.1.1 Caracterização Dimensional e Determinação da densidade das fibras de 
bagaço de cana-de-açúcar............................................................................74 
7.1.2 Ensaios de Tração nas Fibras de Bagaço de Cana-de-açúcar.....................76 
7.1.3 Microscopia Eletrônica de Varredura da Fibra de Bagaço de Cana-de-açúcar 
(MEV).............................................................................................................82 
7.1.4 Caracterização Térmica das Fibras de Bagaço de Cana-de-açúcar.............84 
7.1.4.1 Análise Termogravimétrica (TG/DTG)............................................................84 
7.1.4.2 Análise Calorimétrica Diferencial de Varredura (DSC)...................................85 
7.1.5 Análise Termo-Acústica.................................................................................86 
7.1.6 Espectroscopia Vibracional no Infravermelho (FTIR) das Fibras de Bagaço 
de Cana-de-açúcar........................................................................................88 
7.2 Análise Térmica dos Compósitos Poliméricos Reforçados com Fibras de 
Bagaço de Cana-de-açúcar...........................................................................90 
 
9 
 
7.2.1 Análise Termogravimétrica............................................................................90 
7.2.1.1 Análise Termogravimétrica dos Compósitos Epóxi/fibras de Bagaço de Cana-
de-açúcar.......................................................................................................90 
7.2.1.2 Análise Termogravimétrica dos Compósitos Poliéster/fibra Bagaço de Cana-
de-açúcar.......................................................................................................93 
7.2.2 Análise Calorimétrica Diferencial de Varredura.............................................95 
7.2.2.1 Análise Calorimétrica Diferencial de Varredura dos Compósitos Epóxi/fibra de 
Bagaço de Cana-de-açúcar...........................................................................95 
7.2.2.2 Análise Calorimétrica Diferencial de Varredura dos Compósitos Poliéster/fibra 
de Bagaço de Cana-de-açúcar......................................................................99 
7.2.3 Análise Dinâmico-Mecânica (DMA).............................................................101 
7.2.3.1 Análise Dinâmico-Mecânica dos Compósitos Epóxi/fibra de Bagaço de Cana-
de-açúcar.....................................................................................................101 
7.2.3.2 Análise Dinâmico-Mecânica dos Compósitos Poliéster/fibra de Bagaço de 
Cana-de-açúcar...........................................................................................105 
7.3 Espectroscopia Vibracional no Infravermelho (FTIR)..................................108 
7.3.1 Espectroscopia Vibracional no Infravermelho dos Compósitos Epóxi/fibras de 
Bagaço de Cana-de-açúcar.........................................................................108 
7.3.2 Espectroscopia Vibracional no Infravermelho dos Compósitos Poliéster/fibras 
de Bagaço de Cana-de-açúcar....................................................................111 
7.4 Ensaios Mecânicos e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)............113 
7.4.1 Ensaio de Flexão Estática e Microscopia Eletrônica de Varredura.............113 
7.4.1.1 Ensaio de Flexão Estática e Microscopia Eletrônica de Varredura em 
Compósitos de Matriz Epóxi Reforçados com Fibras de Bagaço de Cana-de-
açúcar..........................................................................................................113 
7.4.1.2 Ensaio de Flexão Estática e Microscopia Eletrônica de Varredura em 
Compósitos de Matriz Poliéster Reforçados com Fibras de Bagaço de Cana-
de-açúcar.....................................................................................................118 
7.4.2 Ensaio de Impacto Izod e Microscopia Eletrônica de Varredura.................124 
 
10 
 
7.4.2.1 Ensaio de Impacto Izod e Microscopia Eletrônica de Varredura em 
Compósitos de Matriz Epóxi Reforçados com Fibras de Bagaço de Cana-de-
açúcar..........................................................................................................124 
7.4.2.2 Ensaio de Impacto Izod e Microscopia Eletrônica de Varredura em 
Compósitos de Matriz Poliéster Reforçados com Fibras de Bagaço de Cana-
de-açúcar.....................................................................................................128 
7.4.3 Ensaio de Impacto Charpy e Microscopia Eletrônica de Varredura............131 
7.4.3.1 Ensaio de Impacto Charpy e Microscopia Eletrônica de Varredura em 
Compósitos de Matriz Epóxi Reforçados com Fibras de Bagaço de Cana-de-
açúcar..........................................................................................................131 
7.4.3.2 Ensaio de Impacto Charpy e Microscopia Eletrônica de Varredura em 
Compósitos de Matriz Poliéster Reforçados com Fibras de Bagaço de Cana-
de-açúcar.....................................................................................................135 
7.4.4 Ensaio de Tração e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)...............139 
7.4.4.1 Ensaio de Tração e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) em 
Compósitos de Matriz Epóxi Reforçada com Fibras de Diferentes Faixas de 
Diâmetro de Bagaço de Cana-de-açúcar....................................................139 
7.4.4.2 Ensaios de Tração e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) em 
Compósitos de Matriz Poliéster Reforçada com Fibras de Diferentes Faixas 
de Diâmetro de Bagaço de Cana-de-Açúcar...............................................152 
7.5 Blindagem Multicamadas Utilizando Compósitos Reforçados com Bagaço de 
Cana-de-açúcar...........................................................................................166 
 
8 CONCLUSÕES...........................................................................................173 
 
9 SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS..............................................175 
 
10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................176 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
FIG.5.1 Ciclo de reaproveitamento para materiais reforçados com fibras 
vegetais.................................................................................................31 
FIG.5.2 Representação esquemática da macromolecula da celulose...............31 
FIG.5.3 Estrutura molecular parcial da hemicelulose........................................32 
FIG.5.4 Estrutura molécula hipotética da lignina...............................................32 
FIG.5.5 Representação esquemática da fibra lignocelulósica...........................33 
FIG.5.6 (a) Plantação e (b) bagaço de cana-de-açúcar.....................................38 
FIG.5.7 Curvas de análise termogravimétrica diferencial..................................39 
FIG.5.8 Análise calorimétrica exploratória.........................................................40 
FIG.5.9 Micrografia das fibras de bagaço de cana-de-açúcar...........................40 
FIG.5.10 Resina epóxi à basede Bisfenol A.......................................................43 
FIG.5.11 Reação de cura de uma resina poliéster..............................................46 
FIG.5.12 Representação esquemática de classificação para os vários tipos de 
compósitos............................................................................................47 
FIG.5.13 Termograma da resina poliuretano, fibras de bagaço de cana-de-
açúcar e dos compósitos......................................................................50 
FIG.5.14 Curvas termogravimétricas das fibras de bagaço de cana-de-açúcar..51 
FIG.5.15 Curvas termogravimétricas da resina e dos compósitos com fibras não 
tratadas e fibras tratadas......................................................................52 
FIG.6.1 (a) Bagaço de cana-de-açúcar sendo desfiado. (b) Fibras do bagaço da 
cana-de-açúcar.....................................................................................56 
FIG.6.2 Amostra do corpo-de-prova de fibras de bagaço de cana-de-açúcar 
para análise Termo-acústica.................................................................58 
FIG.6.3 Aparelho de célula aberta para medição térmica (LcFIS/UENF)..........59 
FIG.6.4 Corpos de prova para ensaios de (a) flexão e impacto (b) Izod e (c) 
Charpy...................................................................................................63 
 
12 
 
FIG.6.5 Corpos de prova com fibras de bagaço de cana-de-açúcar destinados 
ao ensaio de tração...............................................................................64 
FIG.6.6 Máquina de ensaios universais utilizada para ensaios de tração e 
flexão (a) e esquema de preparo das fibras para ensaio de tração 
(b)..........................................................................................................65 
FIG.6.7 Pêndulo Izod e Charpy..........................................................................67 
FIG.6.8 Microscópio eletrônico de varredura.....................................................68 
FIG.6.9 Representação esquemática do sistema multicamadas para ensaio de 
impacto balístico...................................................................................69 
FIG.6.10 Corpos de prova cerâmico utilizados no sistema multiblindagem........72 
FIG.6.11 Sistema utilizado para o ensaio de impacto balístico...........................73 
FIG.7.1 Número de fibras de bagaço de cana-de-açúcar por intervalo de 
diâmetro (a) e de comprimento (b)........................................................74 
FIG.7.2 Massa específica em função do intervalo de diâmetro.........................75 
FIG.7.3 Massa específica em função do inverso do diâmetro das 
fibras.....................................................................................................76 
FIG.7.4 Gráficos de Weibull para tensão característica de cada intervalo de 
diâmetro................................................................................................78 
FIG.7.5 Tensão característica em tração das fibras de bagaço de cana-de-
açúcar...................................................................................................79 
FIG.7.6 Linearização da tensão característica em tração das fibras de bagaço 
de cana-de-açúcar................................................................................80 
FIG.7.7 Tensão máxima em tração das fibras de bagaço de cana-de-açúcar..81 
FIG.7.8 Micrografias obtidas por MEV da fibra de bagaço de cana de açúcar 
com diâmetro menor que 200 µm. (a) aumento 100x. (b) aumento 
400x......................................................................................................82 
FIG.7.9 Micrografias obtidas por MEV da fibra de bagaço de cana de açúcar 
com diâmetro entre 200 e 400 µm. (a) aumento 100x. (b) aumento 
400x......................................................................................................83 
 
13 
 
FIG.7.10 Micrografias obtidas por MEV da fibra de bagaço de cana de açúcar 
com diâmetro maior que 400 µm. (a) aumento 100x. (b) aumento 
400x......................................................................................................83 
FIG.7.11 TG/DTG da fibra de bagaço de cana-de-açúcar..................................84 
FIG.7.12 DSC da fibra de bagaço de cana-de-açúcar.........................................86 
FIG.7.13 Variação da fase φ do sinal fotoacústico em função da frequência f para 
a fibra de bagaço de cana-de-açúcar...................................................87 
FIG.7.14 Evolução da temperatura com o tempo de retorno da superfície a 
amostras após o desligamento da iluminação......................................87 
FIG.7.15 Espectro vibracional no infravermelho das fibras de bagaço de cana-
de-açúcar..............................................................................................89 
FIG.7.16 Curvas de TGA/DTG para resina epóxi pura........................................90 
FIG.7.17 Curvas de TG/DTG para o compósito de epóxi reforçado com 10% de 
fibras de bagaço de cana-de-açúcar.....................................................90 
FIG.7.18 Curvas de TG/DTG para o compósito de epóxi reforçado com 20% de 
fibras de bagaço de cana-de-açúcar.....................................................91 
FIG.7.19 Curvas de TG/DTG para o compósito de epóxi reforçado com 30% de 
fibras de bagaço de cana-de-açúcar.....................................................91 
FIG.7.20 Curvas de TG/DTG para a resina poliéster...........................................93 
FIG.7.21 Curvas de TG/DTG para o compósito de poliéster reforçado com 10% 
de fibras de bagaço de cana-de-açúcar................................................94 
FIG.7.22 Curvas de TG/DTG para o compósito de poliéster reforçado com 20% 
de fibras de bagaço de cana-de-açúcar................................................94 
FIG.7.23 Curvas de TG/DTG para o compósito de poliéster reforçado com 30% 
de fibras de bagaço de cana-de-açúcar...............................................95 
FIG.7.24 Calorimetria Diferencial de Varredura da resina epóxi. (a) curva do 
primeiro aquecimento; (b) curva do segundo aquecimento..................96 
FIG.7.25 Calorimetria Diferencial de Varredura do compósito de resina epóxi 
reforçado com 10% de fibras de bagaço de cana-de-açúcar. (a) 
primeiro aquecimento; (b) segundo aquecimento.................................97 
 
14 
 
FIG.7.26 Calorimetria Diferencial de Varredura do compósito de resina epóxi 
reforçado com 20% de fibras de bagaço de cana-de-açúcar. (a) 
primeiro aquecimento; (b) segundo aquecimento.................................97 
FIG.7.27 Calorimetria Diferencial de Varredura do compósito de resina epóxi 
reforçado com 30% de fibras de bagaço de cana-de-açúcar. (a) 
primeiro aquecimento; (b) segundo aquecimento.................................98 
FIG.7.28 Calorimetria Diferencial de Varredura da resina poliéster. (a) primeiro 
aquecimento; (b) segundo aquecimento...............................................99 
FIG.7.29 Calorimetria Diferencial de Varredura do compósito de resina poliéster 
reforçado com 10% de fibras de bagaço de cana-de-açúcar. (a) 
primeiro aquecimento; (b) segundo aquecimento...............................100 
FIG.7.30 Calorimetria Diferencial de Varredura do compósito de resina poliéster 
reforçado com 20% de fibras de bagaço de cana-de-açúcar. (a) 
primeiro aquecimento; (b) segundo aquecimento...............................100 
FIG.7.31 Calorimetria Diferencial de Varredura do compósito de resina poliéster 
reforçado com 20% de fibras de bagaço de cana-de-açúcar. (a) 
primeiro aquecimento; (b) segundo aquecimento...............................101 
FIG.7.32 Módulo de armazenamento da resina epóxi e dos compósitos 
reforçados com 10, 20 e 30%em volume de fibra..............................102 
FIG.7.33 Módulo de perda da resina epóxi e dos compósitos reforçados com 10, 
20 e 30% em volume de fibra.............................................................103 
FIG.7.34 Tangente de perda da resina epóxi e dos compósitos reforçados com 
10, 20 e 30% em volume de fibra de bagaço de cana-de-
açúcar.................................................................................................104 
FIG.7.35 Módulo de armazenamento da resina poliéster e dos compósitos 
reforçados com 10, 20 e 30% em volume de fibra de bagaço de cana-
de-açúcar............................................................................................105 
FIG.7.36 Módulo de perda da resina poliéster e dos compósitos reforçados com 
10, 20 e 30% em volume de fibra de bagaço de cana-de-
açúcar.................................................................................................106 
 
15 
 
FIG.7.37 Tangente de perda da resina poliéster e dos compósitos reforçados 
com 10, 20 e 30% em volume de fibra de bagaço de cana-de-
açúcar.................................................................................................107 
FIG.7.38 FTIR da resina epóxi (a) e dos compósitos com 10, 20 e 30% de fibra 
de bagaço de cana-de-açúcar ((b), (c) e (d)), respectivamente..........108 
FIG.7.39 FTIR da resina poliéster (a) e dos compósitos com 10, 20 e 30% de 
fibra de bagaço de cana-de-açúcar ((b), (c) e (d)), respectivamente..111 
FIG.7.40 Curva de carga versus extensão do ensaio de flexão da resina epóxi 
(a) e dos compósitos com adição de 10 (b), 20 (c) e 30% (d) em volume 
de fibra................................................................................................113 
FIG.7.41 Resistência à flexão (a) e Módulo de Elasticidade em Flexão (b) da 
resina epóxi e dos compósitos com adição de 10, 20 e 30% em volume 
de fibra................................................................................................115 
FIG.7.42 Micrografia da região da fratura por flexão estática obtida por MEV da 
resina epóxi (a) e dos compósitos com adição de 10 (b), 20 (c) e 30% 
(d) em volume. 400x...........................................................................117 
FIG.7.43 Curva de carga versus extensão do ensaio de flexão da resina poliéster 
(a) e dos compósitos com adição de 10 (b), 20 (c) e 30% (d) em volume 
de fibra................................................................................................118 
FIG.7.44 Resistência à flexão (a) e módulo de elasticidade (b) para o ensaio de 
flexão da resina poliéster e dos compósitos com adição de 10, 20 e 
30% em volume de fibra.....................................................................120 
FIG.7.45 Micrografia da região da fratura por flexão estática obtida por MEV da 
resina poliéster (a) e dos compósitos com adição de 10 (b), 20 (c) e 
30% (d) em volume. 400x...................................................................122 
FIG.7.46 Micrografias da região da fratura por flexão estática obtida por MEV 
dos compósitos de matriz epóxi com adição de 10% em volume de fibra 
(a) e de matriz poliéster com adição de 10% (b) em volume de fibra. 
100x....................................................................................................123 
FIG.7.47 Variação da energia de impacto Izod dos compósitos de matriz epóxi 
em função da fração em volume de fibras de bagaço de cana-de-
açúcar.................................................................................................125 
 
16 
 
FIG.7.48 Aspecto macroscópico da fratura dos compósitos de matriz epóxi...126 
FIG.7.49 Micrografias obtidas por MEV dos compósitos de matriz epóxi 
ensaiados em impacto por pêndulo Izod. (a) resina epóxi, (b) 10, (c) 20 
e (d) 30 % em volume de fibra de bagaço de cana-de-açúcar. 
100x....................................................................................................127 
FIG.7.50 Variação da energia de impacto Izod dos compósitos de matriz 
poliéster em função da fração em volume de fibras de bagaço de cana-
de-açúcar............................................................................................129 
FIG.7.51 Aspecto macroscópico da fratura dos compósitos de matriz 
poliéster..............................................................................................129 
FIG.7.52 Micrografias obtidas por MEV dos compósitos de matriz poliéster 
ensaiados em impacto por pêndulo Izod. (a) resina poliéster, (b) 10, (c) 
20 e (d) 30 % em volume de fibra de bagaço de cana-de-açúcar. 
100x...................................................................................................130 
FIG.7.53 Variação da energia de impacto Charpy dos compósitos de matriz 
epóxi em função da fração em volume de fibras de bagaço de cana-de-
açúcar.................................................................................................132 
FIG.7.54 Aspecto macroscópico da fratura dos compósitos de matriz 
epóxi....................................................................................................133 
FIG.7.55 Micrografias obtidas por MEV dos compósitos de matriz epóxi 
ensaiados em impacto por pêndulo Charpy. (a) resina epóxi, (b) 10, (c) 
20 e (d) 30 % em volume de fibra de bagaço de cana-de-açúcar. 
100x....................................................................................................134 
FIG.7.56 Variação da energia de impacto Charpy dos compósitos de matriz 
poliéster em função da fração em volume de fibras de bagaço de cana-
de-açúcar............................................................................................136 
FIG.7.57 Aspecto macroscópico da fratura dos compósitos de matriz 
poliéster...............................................................................................137 
FIG.7.58 Micrografias obtidas por MEV dos compósitos de matriz poliéster 
ensaiados em impacto por pêndulo Charpy. (a) resina poliéster, (b) 10, 
(c) 20 e (d) 30 % em volume de fibra de bagaço de cana-de-açúcar. 
100x....................................................................................................138 
 
17 
 
FIG.7.59 Aspecto macroscópico da fratura dos compósitos de matriz epóxi 
reforçada com fibras de bagaço de cana-de-açúcar ensaiados em 
tração..................................................................................................139 
FIG.7.60 Curvas de tração da resina epóxi (a) e dos compósitos com 10 (d), 20 
(c) e 30% (d) em volume de fibras finas de bagaço de cana-de-açúcar 
de diâmetro menor que 200 µm..........................................................140 
FIG.7.61 Resistência à tração (a) e Módulo de elasticidade (b) de compósitos de 
matriz epóxi reforçados com fibras de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro menor que 200 µm...............................................................141 
FIG.7.62 Micrografias obtidas por MEV da resina epóxi (a) e dos compósitos 
reforçados com 10 (a), 20 (b) e 30% (d) em volume de fibras de 
diâmetro inferior a 200 µm. 100x........................................................143 
FIG.7.63 Curvas de tração da resina epóxi (a) e dos compósitos com 10 (b), 20 
(c) e 30% (d) em volume de fibra de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro entre 200 e 400 µm..............................................................144 
FIG.7.64 Resistência à tração (a) e Módulo de elasticidade (b) de compósitos de 
matriz epóxi reforçados com fibras de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro entre 200 e 400 µm..............................................................145 
FIG.7.65 Micrografias obtidas por MEV da resina epóxi (a) e dos compósitos 
reforçados com 10 (a), 20 (b) e 30% (d) em volume de fibras de 
diâmetro entre 200 e 400 µm. 100x....................................................147FIG.7.66 Curvas de tração da resina epóxi (a) e dos compósitos com 10 (b), 20 
(c) e 30% (d) em volume de fibra de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro maior que 400 µm................................................................148 
FIG.7.67 Resistência à tração (a) e Módulo de elasticidade (b) de compósitos de 
matriz epóxi reforçados com fibras de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro maior que 400 µm................................................................149 
FIG.7.68 Micrografias obtidas por MEV da resina epóxi (a) e dos compósitos 
reforçados com 10 (a), 20 (b) e 30% (d) em volume de fibras de 
diâmetro superior a 400 µm. 100x......................................................150 
 
18 
 
FIG.7.69 Aspecto macroscópico da fratura dos compósitos de matriz poliéster 
reforçados com fibras de bagaço de cana-de-açúcar ensaiados em 
tração..................................................................................................152 
FIG.7.70 Curvas de tração da resina poliéster (a) e dos compósitos com 10 (b), 
20 (c) e 30% (d) em volume de fibra de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro menor que 200 µm...............................................................153 
FIG.7.71 Resistência à tração (a) e Módulo de elasticidade (b) de compósitos de 
matriz poliéster reforçados com fibras de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro menor que 200 µm...............................................................154 
FIG.7.72 Micrografias obtidas por MEV da resina poliéster (a) e dos compósitos 
reforçados com 10 (b), 20 (c) e 30% (d) em volume de fibras de 
diâmetro inferior a 200 µm. 100x........................................................156 
FIG.7.73 Curvas de tração da resina poliéster (a) e dos compósitos com 10 (b), 
20 (c) e 30% (d) em volume de fibra de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro entre 200 e 400 µm..............................................................157 
FIG.7.74 Resistência à tração (a) e Módulo de elasticidade (b) de compósitos de 
matriz poliéster reforçados com fibras de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro entre 200 e 400 µm..............................................................158 
FIG.7.75 Micrografias obtidas por MEV da resina poliéster (a) e dos compósitos 
reforçados com 10 (b), 20 (c) e 30% (d) em volume de fibras de 
diâmetro entre 200 e 400 µm. 100x....................................................160 
FIG.7.76 Curvas de tração da resina poliéster (a) e dos compósitos com 10 (b), 
20 (c) e 30% (d) em volume de fibra de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro maior que 400 µm................................................................161 
FIG.7.77 Resistência à tração (a) e Módulo de elasticidade (b) de compósitos de 
matriz poliéster reforçados com fibras de bagaço de cana-de-açúcar de 
diâmetro maior que 400 µm................................................................162 
FIG.7.78 Micrografias obtidas por MEV da resina poliéster (a) e dos compósitos 
reforçados com 10 (b), 20 (c) e 30% (d) em volume de fibras de 
diâmetro maior que 400 µm. 100x......................................................164 
FIG.7.79 Sistema multiblindagem utilizando como camada intermediária a resina 
epóxi. (a) antes do impacto. (b) após o impacto.................................167 
 
19 
 
FIG.7.80 Micrografia obtida por MEV da resina epóxi após o impacto balístico. 
(a) aumento de 100x e (b) aumento de 400x......................................168 
FIG.7.81 Sistema multiblindagem utilizando como camada intermediária o 
compósito de matriz epóxi reforçado com bagaço de cana-de-açúcar. 
(a) antes do impacto. (b) após o impacto............................................169 
FIG.7.82 Micrografia obtida por MEV do compósito de matriz epóxi após o 
impacto balístico. (a) aumento de 100x e (b) aumento de 
400x....................................................................................................170 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 
 
LISTA DE TABELAS 
 
TAB.5.1 Fibras lignocelulósicas estudadas………………………………………..34 
TAB.5.2 Propriedades mecânicas de fibras lignocelulósicas..............................36 
TAB.5.3 Propriedades das fibras naturais comparadas com as fibras de 
vidro......................................................................................................36 
TAB.5.4 Características de algumas resinas termorrígidas................................42 
TAB.5.5 Estrutura e característica de algumas aminas utilizadas como 
catalizadores de resina epóxi................................................................44 
TAB.5.6 Propriedades das resinas epóxi em temperatura ambiente..................45 
TAB.5.7 Tipos de resinas poliésteres e suas características..............................46 
TAB.6.1 Composições formuladas. E – Epóxi, B – Bagaço de cana-de-açúcar, P 
– Poliéster, F – Fina, M – Misturada e G – Grossa...............................62 
TAB.6.2 Composição química da alumina..........................................................70 
TAB.6.3 Composição química da nióbia.............................................................70 
TAB.7.1 Parâmetros da Estatística de Weibull para a resistência em tração 
associados com os diferentes intervalos de diâmetro..........................77 
TAB.7.2 Valores da difusividade térmica, capacidade de calor específico e 
condutividade térmica para as fibras de bagaço de cana-de-
açúcar...................................................................................................88 
TAB.7.3 Principais Bandas de Adsorção na região do FTIR para as fibras de 
bagaço de cana-de-açúcar...................................................................90 
TAB.7.4 Principais Bandas de Adsorção na região do FTIR para resina epóxi e 
os compósitos reforçados com 10, 20 e 30% em volume fibras de 
bagaço de cana-de-açúcar.................................................................110 
TAB.7.5 Principais Bandas de Adsorção na região do FTIR para resina poliéster 
e os compósitos reforçados com 10, 20 e 30% em volume fibras de 
bagaço de cana-de-açúcar.................................................................112 
TAB.7.6 Valores para resistência à flexão e módulo de elasticidade para a 
resina epóxi e os compósitos com adição de 10, 20 e 30% em volume 
de fibra................................................................................................115 
 
21 
 
TAB.7.7 Valores para resistência à flexão e módulo de elasticidade para a 
resina poliéster e os compósitos com adição de 10, 20 e 30% em 
volume de fibra....................................................................................119 
TAB.7.8 Valores de energia de impacto Izod a resina epóxi e os compósitos 
com adição de 10, 20 e 30% em volume de fibra...............................124 
TAB.7.9 Valores de energia de impacto Izod da resina poliéster e os compósitos 
com adição de 10, 20 e 30% em volume de fibra...............................128 
TAB.7.10 Valores de energia de impacto Charpy a resina epóxi e os compósitos 
com adição de 10, 20 e 30% em volume de fibra...............................131 
TAB.7.11 Valores de energia de impacto Charpy a resina poliéster e os 
compósitos com adição de 10, 20 e 30% em volume de fibra...........135 
TAB.7.12 Valores para resistência à tração, módulo de elasticidade e deformação 
para a resina epóxi e os compósitos com adição de 10, 20 e 30% em 
volume de fibra de diâmetro menor que 200 µm................................141 
TAB.7.13 Valores para resistência à tração, módulo de elasticidade e deformação 
para a resina epóxi e os compósitos com adição de 10, 20 e 30% em 
volume de fibra de diâmetro entre 200 e 400 µm...............................145TAB.7.14 Valores para resistência à tração, módulo de elasticidade e deformação 
para a resina epóxi e os compósitos com adição de 10, 20 e 30% em 
volume de fibra de diâmetro maior que 400 µm..................................149 
TAB.7.15 Valores para resistência à tração, módulo de elasticidade e deformação 
para a resina poliéster e os compósitos com adição de 10, 20 e 30% 
em volume de fibra de diâmetro menor que 200 µm..........................154 
TAB.7.16 Valores para resistência à tração, módulo de elasticidade e deformação 
para a resina poliéster e os compósitos com adição de 10, 20 e 30% 
em volume de fibra de diâmetro entre 200 e 400 µm.........................158 
TAB.7.17 Valores para resistência à tração, módulo de elasticidade e deformação 
para a resina poliéster e os compósitos com adição de 10, 20 e 30% 
em volume de fibra de diâmetro maior 400 µm...................................162 
 
22 
 
TAB.7.18 Valores de indentação medidos na plastilina, utilizando como camada 
intermediária no sistema multiblindagem a placa de epóxi 
puro.....................................................................................................167 
TAB.7.19 Valores de indentação medidos na plastilina, utilizando como camada 
intermediária no sistema multiblindagem, compósito de matriz epóxi 
reforçado com 30% em volume de bagaço de cana-de-açúcar..........168 
TAB.7.20 Valores médios de indentação para resina epóxi, compósito reforçado 
com bagaço de cana-de-açúcar e aramida.........................................170 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
 
RESUMO 
 
 A busca por materiais ecologicamente corretos e que associem bom 
desempenho mecânico com sustentabilidade tem sido muito frequente nos dias 
atuais. O bagaço de cana-de-açúcar é um tipo de resíduo industrial que não possui 
uma destinação ambientalmente correta. Esse resíduo é gerado da moagem da 
cana de açúcar (Saccharum officinarum L.), uma planta extremamente abundante 
nas regiões Nordeste e Sudeste do Brasil e que constitui matéria-prima nas 
agroindústrias para obtenção do açúcar e do álcool. Em muitas dessas indústrias o 
bagaço é incinerado ou descartado em locais inapropriados, contribuindo para o 
aumento da poluição ambiental. Nesse contexto, a utilização fibras de bagaço de 
cana como agente de reforço em matrizes poliméricas surge como uma alternativa 
de destinação final ambientalmente correta. Muitas fibras lignocelulósicas têm sido 
usadas como agente de reforço em compósitos poliméricos, pois apresentam bom 
desempenho mecânico e boa estabilidade térmica. Os compósitos reforçados por 
esse tipo de fibra têm sido estudados para diversos tipos de aplicação, por exemplo, 
na fabricação de madeiras ecológicas e revestimento na construção civil. Dessa 
forma, esse trabalho tem por objetivo realizar uma caracterização térmica e 
mecânica das fibras de bagaço de cana-de-açúcar; avaliar o comportamento térmico 
e mecânico dos compósitos de matriz epóxi e poliéster reforçados com diferentes 
frações volumétricas de fibra de bagaço de cana-de-açúcar; e, ainda, investigar o 
desempenho do compósito de matriz epóxi reforçado com bagaço de cana-de-
açúcar quando submetido ao impacto balístico. Foram realizados ensaios de tração 
nas fibras a fim de avaliar a influência do diâmetro sobre a resistência. 
Adicionalmente foram realizados também ensaios temo-acústico e espectroscopia 
vibracional no infravermelho por transformada de Furrier (FTIR), ensaios de 
termogravimetria (TG/DTG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). A 
caracterização dos compósitos poliméricos foi feita por meio de ensaios de FTIR, 
TG/DTG, DSC e dinâmico-mecânico (DMA). Foram realizados também ensaios de 
flexão e impacto Izod e Charpy, além de ensaios de tração em corpos de prova 
reforçados com fibras de diferentes diâmetros. A caracterização das fibras revelou 
que as mais finas apresentaram maior resistência mecânica e maior densidade. 
Além disso, a análise térmica revelou certa estabilidade da fibra de bagaço de cana- 
de-açúcar. Os resultados apontaram que a incorporação das fibras não afetou, 
significativamente, a estabilidade dos compósitos como um todo e, a adição das 
fibras, diminuiu de maneira geral, a rigidez dos compósitos quando comparados à 
resina pura (epóxi e poliéster). No que se refere à resistência à flexão, a adição de 
fibras de bagaço em matriz epóxi gerou um reforço no compósito, já a adição em 
matriz poliéster afetou negativamente essa propriedade. Quanto à energia de 
impacto, na medida em que foram adicionadas fibras a matriz, essa energia sofreu 
um ligeiro aumento, e os compósitos de matriz poliéster apresentaram o maior valor 
para propriedade. Os ensaios de tração revelaram que compósitos reforçados com 
fibras finas apresentaram melhor desempenho em tração. Além disso, os compósitos 
de matriz epóxi mostraram maiores valores para essa propriedade e a composição 
com adição de 10% em volume de fibras finas foi a que mais se destacou entre 
todos os compósitos. Os ensaios de impacto balístico revelaram que, apesar da 
placa de bagaço apresentar valor de indentação inferior ao recomendado pela 
norma, esse material não é indicado para emprego em balística. 
 
24 
 
ABSTRACT 
 
 Nowadays, the search for ecological correct, sustainable and good mechanical 
performance materials is very frequent. Bagasse cane is a kind of industrial waste 
without an appropriate environmental allocation. It is resulting from the grinding of 
sugarcane (Saccharum officinarum). This plant is extremely abundant in the 
Northeast and Southeast regions of Brazil and is the raw material in agricultural 
industry in obtaining sugar and alcohol. The bagasse is incinerated or disposed of in 
inappropriate places, contributing to increased pollution. In this context, the use of 
bagasse fiber as a reinforcing agent in polymer matrices is an alternative ecologically 
correct to a final destination. Many lignocellulosic fibers have been used as a 
reinforcing agent in polymer composites, since they have good mechanical 
performance and good thermal stability. The composites reinforced by this type of 
fiber have been studied for many types of applications, for example, in the 
greenwood manufacturing and coating in building construction. Thus, the aims of the 
present study are perform a thermal and mechanical characterization of sugarcane 
bagasse fibers; evaluate the thermal and mechanical behavior of epoxy and 
polyester matrix composites reinforced with different volume fractions of sugarcane 
bagasse fiber; and investigate the performance of epoxy composite reinforced with 
sugarcane bagasse when it is subjected to ballistic impact. Tensile tests were 
performed on the fibers in order to assess the influence of the diameter on the 
resistance. Additionally, tests thermo-acoustic, Furrier transform infrared 
spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG / DTG) and differential scanning 
calorimetry (DSC) were performed. The characterization of polymer composites was 
made by testing FTIR, TG / DTG, DSC and dynamic mechanical (DMA). The 
characterization of the fibers revealed that the thinner fibers had higher mechanical 
strength and higher density. Furthermore, thermal analysis showed certain stability of 
sugarcane bagasse fiber. Flexural and impacts tests Charpy and Izod were also 
conducted, and tensile tests on specimens reinforced with bands of different 
diameter fibers. The results showed that the fiber did not significantly affect the 
stability of the composite as a whole, and the addition of fibers, in percentages of 10 
and 20%, decreased overall stiffness of the composite compared to the pure resin 
(epoxy and polyester). As regards flexural strength, the addition of bagasse fibers inepoxy matrix generated a reinforcement in the composite, while the addition of 
polyester matrix affected negatively this property. Regarding the impact energy, to 
the extent that fibers were added to the matrix, the energy increased slightly, and the 
polyester matrix composites showed the highest value for property. Tensile tests 
revealed that reinforced composites with thin fiber showed better traction 
performance. In addition, the epoxy matrix composites showed higher values for this 
property and the composition with the addition of 10% fiber volume was the one that 
stood out among all the composites. The ballistic impact tests revealed that, despite 
the bagasse board presents value lower than recommended by the standard 
indentation, this material is not indicated for use in ballistics. 
 
 
 
 
25 
 
1. INTRODUÇÃO. 
 
 Os materiais podem ser divididos, de maneira geral, em quatro grandes grupos: 
materiais metálicos, cerâmicos, poliméricos e compósitos (CALLISTER, 2012). 
Dentre esses, os compósitos é o grupo que vem apresentando um grande 
desenvolvimento científico (NETO e PARDINI, 2006). 
 Compósito é um tipo de material multifásico que exibe uma proporção 
significativa das propriedades de ambas as fases que o constituem, de tal modo que 
é obtida uma melhor combinação de propriedades (CALLISTER, 2007). Essas fases 
possuem composição e estrutura diferentes o que as tornam praticamente insolúveis 
entre elas (CHAWLA, 1987). 
 Normalmente os compósitos são formados por uma fase contínua, também 
chamada de matriz e uma fase dispersa (CALLISTER, 2007). Tal definição pode ser 
considerada ampla e inclui ligas metálicas, co-polímeros de plástico, minerais e 
madeiras (MAZUNDAR, 2002). Um compósito polimérico reforçado com fibras 
consiste em uma fase matriz constituída de uma resina e a outra fase de fibra, que 
pode ser sintética ou natural. 
 O interesse atual em fabricar compósitos reforçados com fibras naturais se deve, 
entre outros fatores, a preocupação com a conservação ambiental e utilização de 
materiais renováveis (SATYANARAYANA, 2007). Além disso, a produção desses 
materiais naturais, em substituição aos artificiais, pode representar uma diminuição 
no consumo de energia durante o seu processo de fabricação e, consequentemente, 
redução de custos de produção. 
 A utilização de fibras como reforço em matrizes poliméricas favorece aspectos 
ambientais e econômicos e resulta em novos materiais com propriedades mecânicas 
satisfatórias, o que permite diferentes aplicações (JONH E THOMAS, 2008). Baixo 
custo, baixa densidade, resistência específica e módulo de elasticidade elevados 
(MONTEIRO et al., 2009), são algumas das características que favorecem a 
utilização em diversos setores industriais. 
 As fibras lignocelulósicas são constituídas basicamente de celulose, 
hemicelulose e lignina (SATYANARAYANA, 2007). A celulose apresenta uma forma 
fibrosa que, juntamente com suas características estruturais, confere a fibra 
requisitos necessários para diversas aplicações na grande área de engenharia. 
 
26 
 
Porem, a presença de propriedades não uniformes pode se uma desvantagem na 
utilização esse tipo de material (LEÃO et al., 1998). 
 A substituição das fibras sintéticas, como a de vidro e a de carbono, por fibras 
naturais tem sido observada no setor automobilístico na fabricação de tapetes, 
estofados e painéis (MONTEIRO et al., 2009). Além da indústria automobilística, o 
setor da construção civil e de artigos esportivos também tem investido nesse novo 
tipo de material. 
 Um exemplo de fibra natural que pode ser utilizada para essa finalidade é a fibra 
de bagaço de cana-de-açúcar. A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum), desde a 
época da colonização, é cultivada em larga escala pelo Brasil, mas foi com a 
explosão do álcool como combustível que esse vegetal se tornou conhecido e 
cultivado por todo o Brasil (ÚNICA, 2014). O centro-oeste, sul e sudeste juntos 
correspondem a 85% do cultivo da cana no país, deixando para o norte e nordeste 
os 15% restantes. De acordo com a FAO (Food and Agriculture Orgaization of the 
United Nations), cerca de 35% em peso da cana de açúcar produzida é constituída 
do bagaço, e na maioria das vezes inutilizado (ÚNICA, 2014). 
 A utilização das fibras do bagaço da cana-de-açúcar para confecção de 
compósitos poliméricos apresenta vantagens comuns às outras fibras naturais e, 
além disso, contribui para a diminuição do desperdício dessa matéria-prima já que 
esse resíduo pode ser reutilizado. Dessa forma, nota-se que a utilização de 
materiais compósitos reforçados com fibras naturais é um ramo promissor na grande 
área de Ciência e Engenharia de Materiais e o estudo das propriedades desses 
materiais é de extrema importância. Assim, esse trabalho tem como objetivo 
caracterizar, física, mecânica e termicamente, as fibras de bagaço de cana-de-
açúcar, bem como os compósitos poliméricos por elas reforçados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
2. OBJETIVOS. 
 
2.1. OBJETIVO GERAL. 
 
 Esse trabalho tem como objetivo geral determinar as propriedades térmicas, 
mecânicas e físicas tanto da fibra de bagaço de cana-de-açúcar quanto dos 
compósitos poliméricos reforçados por fibras contínuas e alinhadas de bagaço de 
cana-de-açúcar. 
 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 
 
• Caracterizar as fibras de bagaço de cana-de-açúcar; 
• Correlacionar a resistência da fibra com a variação do seu diâmetro; 
• Produzir amostras de compósitos com 0, 10, 20 e 30% em volume de fibra, 
em matriz polimérica; 
• Avaliar as propriedades físicas e mecânicas bem como as propriedades 
térmicas da fibra e dos compósitos; 
• Avaliar a tenacidade ao impacto; 
• Estudar a resistência do compósito polimérico reforçado com bagaço de 
cana-de-açúcar quando utilizado em conjunto com placa cerâmica e metálica 
em ensaio de impacto balístico 
• Analisar microestruturalmente as fibras de bagaço e os compósitos 
poliméricos por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
28 
 
3. JUSTIFICATIVAS. 
 
 A indústria açucareira tem grande expressividade no cenário nacional. A 
principal matéria-prima dessa atividade é a cana-de-açúcar e um dos principais 
resíduos gerados é o seu bagaço. 
 A grande produção e descarte incorreto desse tipo de resíduo podem gerar 
consequências graves como poluição de recursos hídricos e proliferação de vetores 
de doenças. Com a finalidade de evitar esses impactos ambientais, o bagaço de 
cana-de-açúcar pode retornar ao processo produtivo gerando energia ou tornar-se 
matéria-prima, através da utilização das suas fibras ou das cinzas, em outros setores 
industriais. No caso da geração de energia o bagaço é queimado em caldeiras e, 
além de energia térmica gera também gases como CO2, ao qual se atribui a maior 
contribuição ao efeito estufa responsável pelo aquecimento global (GORE, 2008). 
Por outro lado, a utilização direta das fibras do bagaço como reforço de compósitos 
poliméricos evita a emissão de gases estufa que podem causar mudanças 
climáticas. 
 Assim, do ponto de vista ambiental, esse trabalho justifica-se, pois utiliza fibras 
naturais em substituição às fibras sintéticas contribuindo para minimizar prováveis 
impactos gerados pelas indústrias de cana-de-açúcar e pelas indústrias de 
fabricação de fibras artificiais. 
 No âmbito cientifico, esse trabalho justifica-se pelo entendimento das 
propriedades mecânicas, físicas e térmicas desse material natural e dos 
mecanismos de reforço entre a fibra de bagaço de cana-de-açúcar e a matriz 
poliéster e epóxi. Além disso, por meio desse estudo, podem-se obter materiais 
compósitos com elevado desempenho mecânico podendo ser aplicados em diversos 
setorescomo, por exemplo, o da defesa. 
 Economicamente, justifica-se a utilização dessas fibras, pois apresenta baixo 
custo inicial, quando comparado às fibras sintéticas, podendo se tornar um incentivo 
para produção de materiais de inovação tecnológica. 
 
 
 
 
 
29 
 
4. ORIGINALIDADE. 
 
 O trabalho aborda o estudo de fibras de bagaço de cana-de-açúcar na formação 
de um material compósito de matriz epóxi e poliéster. Como proposta de ineditismo, 
esse estudo avaliou a correlação da diminuição do diâmetro da fibra com o aumento 
da resistência. Além disso, foi investigado também, o aumento da resistência 
mecânica dos materiais compósitos de acordo com a diminuição do diâmetro da 
fibra de bagaço de cana-de-açúcar incorporada. 
 Não foram encontradas na literatura, informações a respeito do comportamento 
termo-acústico das fibras e, tão pouco sobre a aplicação de compósitos poliméricos 
reforçados com bagaço de cana-de-açúcar em blindagem o que indica, também, o 
caráter inédito dessa tese. 
 Estudos recentes mostraram que compósitos reforçados com fibras 
lignocelulósicas podem ser utilizados em diversos setores industriais e que a 
melhoria do desempenho mecânico desse material está associada, entre outros 
fatores, a diâmetros cada vez menores. Dessa forma, o presente estudo pretende 
colaborar, de maneira inédita, com a previsão o comportamento mecânico dessas 
fibras, mais especificamente a do bagaço de cana-de-açúcar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
 
5. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. 
 
5.1. FIBRAS LIGNOCELULÓSICAS. 
 
 Fibras naturais, ou fibras vegetais, ou ainda, fibras lignocelulósicas (FLNs) são 
materiais biodegradáveis e recicláveis. São utilizadas na indústria têxtil e também 
em associação com outros materiais formando compósitos (SATYANARAYANA et 
al., 2007, MONTEIRO, et al., 1998, MOTHÉ et al., 2004, TOMCZAK, et al., 2007, 
THOMAS E JOHN, 2008). Este último torna-se uma alternativa para a substituição 
das fibras artificiais como a de vidro (WAMBUA. et al., 2007). 
 Muitas fibras como a do bagaço de cana-de-açúcar, após a extração do açúcar 
para produção do etanol, torna-se um resíduo industrial que por vezes não é 
descartado de maneira correta no ambiente. A incorporação dessa fibra em uma 
matriz polimérica pode ser uma alternativa para uma destinação final 
ambientalmente correta para esse resíduo. 
 A aplicação desse tipo de material compósito pode ser amplo, indo desde a 
fabricação de materiais esportivos até componentes automotivos 
(SATYANARAYANA et al., 2007) e artefatos de defesa. A FIG. 5.1 apresenta o ciclo 
de reaproveitamento de materiais reforçados com fibras lignocelulósicas. 
 
 
31 
 
 
FIG. 5.1: Ciclo de reaproveitamento para materiais reforçados com fibras 
vegetais. 
Modificado de Goda e Cao, 2007. 
 
 As fibras lignocelulósicas são constituídas principalmente de celulose, 
hemicelulose e lignina. A celulose, FIG. 5.2, apresenta como unidade elementar a 
anidro-d-glicose, que contém três radicais hidroxilas (-OH) que formam ligações de 
hidrogênio dentro das moléculas (intramoleculares) e entre moléculas de celulose 
(intermoleculares), bem como com grupos hidroxila da umidade do ar. Assim, todas 
as fibras lignocelulósicas são hidrofílicas e absorvem água numa faixa de 8 a 
12,6% (BLEDZKI et al., 1996). 
 
 
FIG. 5.2: Representação esquemática da macromolecula da celulose. 
Modificado de BLEDZKI et al., 1996. 
Compósitos Verdes 
Aplicações 
Fotossíntese CO2 
Compostagem 
Desenvolvimento de Polímero Biodegradável 
Fabricação 
Convertedores de Plástico 
Aterros 
Recursos Renováveis 
(Amido, Fibras, etc.) 
 
32 
 
 A celulose constitui cerca de 15 a 30% da massa seca da parede celular 
primária e até 40% da massa seca da parede celular secundária, onde é 
encontrada na forma de microfibrilas que apresentam regiões cristalinas 
intercaladas com regiões amorfas (STICKLEN, 2008). As ligações intra e 
intermoleculares de hidrogênio são as responsáveis pela manutenção das redes 
cristalinas e torna a celulose altamente resistente a tratamentos químicos 
(GAMBARATO, 2010). A celulose apresenta unidades de 1,4-β-D-anidroglicose 
cadeia linear e alto grau de polimerização (BLEDZKI & GASSAN, 1999). 
 A hemicelulose é um polissacarídeo de cadeia linear e ramificada. É amorfa e 
apresenta peso molecular relativamente baixo (MARTINS, 2005). A hemicelulose 
está disposta de maneira intercalar nas microfibrilas de celulose e confere a elas 
flexibilidade e elasticidade (AGUIAR, 2010). A FIG. 5.3 apresenta a estrutura 
molecular parcial da hemicelulose. 
 
 
 
FIG. 5.3: Estrutura molecular parcial da hemicelulose. 
 Modificado de ALVES, (2011). 
 
 A Lignina é uma macromolécula tridimensional amorfa, extremamente ramificada 
e apresenta em sua estrutura grupos aromáticos e alifáticos (FERGEL & 
WEGENER, 1984). A FIG. 5.4 apresenta a fórmula estrutural da lignina. 
 
 
33 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIG. 5.4: Estrutura molécular hipotética da lignina. 
 Modificado de FERGEL & WEGENER, 1984. 
 
 A lignina envolve as microfibrilas celulósicas fortalecendo e enrijecendo a parede 
celular, conferindo a planta maior resistência mecânica (ALVES, 2011). 
 As fibras, de modo geral, estão organizadas em uma complexa estrutura fibrilar 
em camadas e consiste em uma fina casca que envolve uma segunda camada 
interna mais espessa. Esta segunda camada é que determina as propriedades 
mecânicas da fibra. As fibrilas estão dispostas em camadas de diferentes 
espessuras e ângulos de orientação. A primeira camada é a mais externa e possui 
uma estrutura reticulada. A camada secundaria é constituída por três camadas: a 
primeira camada que apresenta estrutura reticulada; segunda camada em que as 
fibrilas estão orientadas segundo o ângulo θ, com relaxação ao eixo longitudinal da 
célula em espiral e, a terceira camada, mais interna, com fibrilas em espiral. A 
segunda camada é a de maior espessura e, também, a de maior teor de celulose 
(GRAM, 1988 e COUTTS, 1992). As fibrilas formam espirais ao longo do eixo da 
 
34 
 
fibra. A resistência e a rigidez das fibras correlacionam-se com o ângulo entre a fibra 
e esse eixo. Quanto menor esse ângulo, melhor as propriedades mecânicas das 
fibras (BLEDZKI, 1996). A FIG. 5.5 mostra uma representação esquemática da fibra 
natural. 
 
 
 
FIG. 5.5: Representação esquemática da fibra lignocelulósica. 
Modificado de GRAM, (1988) e COUTTS, 1992. 
 
 As microfibras, que compõem a fibra, encontram-se aglomeradas pela lamela 
intercelular, composta de hemicelulose, pectina e lignina. Essas substâncias são 
cadeias poliméricas que vão, desde longas, celulose, até menores, lignina. As 
cadeias de celulose possuem alto grau de polimerização (GP) da ordem de 25.000 e 
estão aglomeradas por hemicelulose e lignina amorfa. Maior ou menor solubilidade 
em meio aquoso e alcalino depende do GP. Substâncias com menor GP tendem a 
ser mais solúveis e por isso, como no caso da lignina, podem provocar perda de 
resistência mecânica por decomposição quando empregadas como reforço 
(THOMAS et al., 2011). 
 As fibras lignocelulósicas apresentam domínios amorfos e cristalinos com alto 
grau de organização. A taxa de cristalinidade depende da origem do material. 
Eliminação progressiva de partes menos organizadas leva a uma crescente 
cristalinidade das fibrilas podendo chegar até 100%. A cristalinidade da celulose 
resulta parcialmente das ligações de hidrogênio entre as cadeias celulósicas, mas 
algumas ligações de hidrogênio também podem ocorrer na fase amorfa (THOMAS et 
al., 2011). 
 As propriedades das fibrasdependem do teor de celulose, do grau de 
polimerização e do ângulo das fibrilas. Fibras com maior conteúdo de celulose, alto 
 
35 
 
grau de polimerização e um baixo ângulo micro-fibrilar, exibem alta resistência à 
tração e rigidez (JAYARAMAN, 2003). Além disso, essas propriedades podem variar 
dependendo de onde são retiradas do vegetal, se do caule ou da folha, ou do local 
da plantação e do pré-condicionamento das mesmas (BLEDZKI, 1996). As ceras 
também fazem parte da composição das fibras, porém em menor quantidade, e são 
responsáveis pelas características de molhabilidade e adesão das fibras (BLEDZKI, 
1996, SATYANARAYANA et al., 1990). 
 Diversos estudos estão sendo desenvolvidos com vários tipos de fibras 
lignocelulósicas retiradas de diferentes partes do vegetal. A TAB. 5.1 apresenta os 
tipos de fibras mais estudados atualmente. 
 
TAB. 5.1: Fibras lignocelulósicas estudadas. 
 Fibra Parte da planta Nome científico 
Banana Folha Musa sapientum 
Coco Mesocarpo Cocus nucifera 
Curauá Folha Ananas erectifolius 
Alcodão Semente Gossipium M. 
Abacaxi Folha Ananas comoscis 
Juta Caule Corchorus capsularis 
Piaçava Bainha Foliar Attaleia funifera 
Sisal Folha Agava sisalana 
Bucha Fruto Luffa cylindrica 
Rami Caule Boehmeria nívea 
Cana-de-açúcar Caule Sacharum officirarum 
Adaptado de SATYANARAYANA et al., 2007, NETO e PARDINI, 2006. 
 
 As fibras apresentam propriedades que podem ser divididas em primárias e 
secundárias. As propriedades primárias envolvem relação comprimento-largura 
(fator de forma), tenacidade, flexibilidade, coesão e uniformidade. As propriedades 
secundárias englobam a densidade, capacidade de absorção de água, alongamento, 
elasticidade, resiliência, comportamento térmico, resistência a microorganismos, 
exposição à luz, dentre outros (GASSAN, 2000). 
 
36 
 
 O fator de forma, taxa ou coeficiente de aspecto pode ser definido como a razão 
entre o comprimento e o diâmetro da fibra sendo considerada uma importante 
variável numérica, pois contribui para diferenciar as fibras. Esse fator, além de 
influenciar na forma e textura superficial, influencia na resistência das fibras à tração 
(SAVASTANO e AGOPYAN, 1999). 
 No que se refere à geometria das fibras, pode-se considerar que esse parâmetro 
influencia diretamente na aderência dos compósitos e implica diretamente na forma 
ruptura dos mesmos, além de afetar de forma significativa a ductilidade 
(SAVASTANO e AGOPYAN, 1999). 
 Além da geometria, outro parâmetro importante que contribui para uma melhoria 
das propriedades das fibras naturais é a sua estrutura atômica. A matéria é 
composta por átomos que permanecem unidos por pontes de resistência variadas. A 
distribuição desses átomos e a força das ligações determinam as propriedades da 
fibra. Geralmente, a orientação molecular e a cristalinidade da celulose influenciam 
diretamente nas características das fibras. A boa orientação e a organização da 
estrutura cristalina estão normalmente associadas a uma elevada resistência e baixo 
alongamento da fibra (SAVASTANO e AGOPYAN, 1999). 
 Em relação às propriedades mecânicas, as fibras naturais geralmente 
apresentam elevada resistência e rigidez e baixa densidade (GASSAN e BLEDZKI, 
1996). A TAB. 5.2 apresenta algumas dessas propriedades para vários tipos de 
fibras lignocelulósicas. As propriedades e estrutura das fibras são influenciadas por 
diversas variáveis como a área de plantio do vegetal, o clima e a idade da planta 
(KALIA et al., 2009). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
 
TAB. 5.2: Propriedades mecânicas de fibras lignocelulósicas. 
Fibra Módulo de 
Elasticidade 
(GPa) 
Resistência 
a Tração 
(MPa) 
Alongamento 
(%) 
Módulo de 
Flexão 
(MPa) 
Sisal 19,0 324-329 2-2,5 
Coco 2,5-4,5 95-174 13,7-41 
Banana 700-800 2-5 
Juta 465 0,7 0,3-0,5 
Rami 44 500-870 1,2 
Bagaço de 
cana-de-açúcar 
27,1 222 1,1 
Abacaxi 82 180 3,2 
Piaçava 1,07-4,59 134,58-142,9 6,4-21,9 
Algodão 12 400 0,03-0,10 
Adaptado de SATYANARAYANA, 2007. 
 
 A TAB. 5.3 apresenta um comparativo de propriedades entre as fibras naturais e 
fibras artificiais, mais especificamente a de vidro. Nota-se que as fibras naturais, em 
geral, apresentam boa densidade para produção de materiais que combinam boa 
resistência mecânica com baixo peso (GIACOMINI, 2003). 
 
TAB. 5.3: Propriedades das fibras naturais comparadas com as fibras de vidro. 
Propriedade Linho Rami Juta Sisal Curauá Vidro 
Densidade (g cm-3) 1,2-1,4 1,5 1,45 1,4 0,67 - 1,4 2,5 
Resistência à tração (GPa) 0,25-0,39 0,5 
0,25-
0,5 
0,2-
0,8 0,48 
3,4-
3,5 
Módulo elástico (GPa) 12-26 27,2 11-35 9,5-45 9,7-11,8 72 
Alongamento na ruptura 
(%) 1,2-1,4 1,8 0,8-3,1 2-7 2,2 
3,3-
4,8 
Adaptado de GIACOMINI, 2003. 
 
 De maneira geral, pode-se observar que as fibras apresentam valores mais 
baixos de resistência à tração, módulo de elasticidade e alongamento na ruptura que 
 
38 
 
a fibra de vidro. Porem quando incorporada a uma matriz polimérica as fibras podem 
apresentar uma melhora significativa desses parâmetros uma vez que atuam 
reforçando a matriz e assim podem proporcionar uma melhora nas propriedades do 
compósito. 
 O uso de fibras lignocelulósicas no lugar de fibras artificiais como a de vidro, por 
exemplo, tem se tornado cada vez mais comum, pois é uma fonte renovável, 
biodegradável (SATYANARAYANA et al., 2007), são recicláveis podendo ser 
facilmente convertidas em energia térmica através da combustão sem deixar 
resíduos, com menos poluentes e com adicional de créditos de carbono. 
Adicionalmente, esses materiais possuem baixa densidade representando uma 
economia de energia por meio da redução de peso dos componentes (GAYER & 
SCHUH, 1996). 
 Assim, nota-se que estudar as propriedades das fibras é de extrema importância 
para que possam ser utilizadas como agente de reforço em matriz polimérica. O 
conhecimento dessas propriedades faz com que a aplicação das fibras torne-se 
muito mais viável e a fabricação de materiais compósitos de elevado desempenho, 
mais barata. 
 
5.1.1. FIBRAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR. 
 
 A fibra do bagaço da cana-de-açúcar é o subproduto da indústria de açúcar 
sendo um dos recursos renováveis com maior potencial energético. Algumas 
indústrias utilizam o próprio bagaço para produção de energia utilizada durante o 
processo produtivo do açúcar (ÚNICA, 2014). A FIG. 5.6 (a) apresenta foto de uma 
plantação de cana-de-açúcar e (b) do bagaço dessa planta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
39 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIG. 5.6: (a) Plantação e (b) bagaço de cana-de-açúcar. 
 
 O Brasil é o segundo maior produtor de cana-de-açúcar (SATYANARAYANA et 
al., 2007) e na safra de 2013/14 a produção ficou em torno de 652,02 milhões de 
toneladas (CONAB, 2013). O bagaço in natura é composto, aproximadamente, por 
44,5% de fibras lignocelulósicas, 50% de umidade, 2,5% de sólidos solúveis em 
água e 3% de teor de cinza (JHON & THOMAS, 2008). 
 Essa fibra é constituída basicamente por α-celulose (54,3-55,2%), hemicelulose 
(16,8-29,7%), lignina (25,3-24,3%), cinzas (1,1%) e outros extratos (0,7-3,5%) 
(FILHO et al., 2004., SATYANARAYANA et al., 2007). 
 Com relação às propriedades mecânicas, é desejável que as fibras apresentem 
excelente resistência à tração, alta durabilidade, baixa densidade e boa aderência à 
matriz (Kalia et al., 2011). A fibra de bagaço de cana-de-açúcar apresenta módulo 
de elasticidade igual 27,1 GPa e resistência à tração de 222 MPa (Filho et al, 2004, 
Hatakeyama et al., 1982). As propriedades mecânicas das fibras podem ser 
compreendidas quando são observados outros parâmetros estruturais como, por 
exemplo, a presençade poros e defeitos ao longo da fibra. 
 TRINDADE et al. (2005) determinaram as propriedades das fibras de bagaço de 
cana-de-açúcar (modificadas e não modificadas) e dos compósitos reforçados com 
essas fibras e fibras de curauá. A caracterização dos componentes do bagaço de 
cana-de-açúcar revelou que as fibras apresentaram teores de celulose, holo e 
hemicelulose e lignina iguais a 55,2; 72,1; 16,8 e 25,3%, respectivamente e uma 
cristalinidade de 47%. 
(b) (a) 
 
40 
 
 No que se referem às propriedades mecânicas das fibras, os autores 
observaram que a modificação das fibras, por diversos agentes, provocou, de modo 
geral, uma redução na resistência à tração de 222 para 126 MPa. 
 GUIMARÃES et al. (2009) caracterizaram a fibra de bagaço de cana e de outras 
duas fibras naturais. A análise termogravimétrica, FIG. 5.7, revelou que a fibra de 
bagaço apresenta três perdas de massa associadas à perda de água de umidade 
(até 100ºC), a decomposição da celulose em aproximadamente 300ºC e a quebras 
de ligações na cadeia de lignina em aproximadamente 400ªC. 
 
 
FIG. 5.7: Curvas de análise termogravimétrica diferencial. 
Adaptado de GUIMARÃES et al., 2009. 
 
 A análise calorimétrica exploratória, FIG. 5.8, mostrou a presença de pico 
exotérmico, entre 300 e 400ºC, onde houve perda de massa associada à liberação 
de substâncias voláteis devido à degradação da celulose. 
 
 
 
41 
 
 
FIG. 5.8: Análise calorimétrica exploratória. 
Adaptado de GUIMARÃES et al., 2009. 
 
 Ao avaliar a morfologia das fibras, os autores concluíram que as células são 
quase esféricas e compactamente arranjadas apresentando lúmen central e grande. 
As micrografias das fibras de bagaço de cana-de-açúcar estão apresentadas na FIG. 
5.9. 
. 
FIG. 5.9: Micrografia das fibras de bagaço de cana-de-açúcar. 
Adaptado de GUIMARÃES et al., 2009. 
 
5.2. POLÍMEROS. 
 
 Polímero é uma macromolécula composta por muitas unidades repetidas 
denominadas meros. Essas unidades estão ligadas por ligações covalentes e 
 
 
42 
 
conferem à macromolécula, alto peso molecular (LUCAS et al., 2001, 
CANEVAROLO, 2003). 
 Os materiais poliméricos podem ser classificados quanto ao seu comportamento 
térmico em termorrígidos e termoplásticos (CALLISTER, 2012). 
 Os polímeros termorrígidos ou termofixos são aqueles que amolecem quando 
submetidos ao efeito da temperatura e da pressão e assumem a forma do molde. 
Uma nova exposição à temperatura e pressão não fará com que esse material altere 
sua forma. Essa incapacidade de alteração de forma se deve a formação e ligações 
cruzadas entre as cadeias adjacentes. Isso acarretará em maior resistência da 
cadeia aos movimentos vibracionais e rotacionais gerados em elevadas 
temperaturas (MANO, 2000). Epóxi e algumas resinas poliéster são exemplos desse 
polímero. 
 Polímeros termoplásticos são capazes de serem moldados varias vezes quando 
submetidos aos efeitos da temperatura e pressão. Essa característica se deve às 
forças de ligação secundárias que são diminuídas quando há um aumento de 
temperatura facilitando o movimento relativo das cadeias quando uma tensão é 
aplicada (MANO, 2000). Polipropileno e policloreto de vinila são exemplos desse 
tipo de polímero. 
 Nesse trabalho será utilizada resina epóxi e poliéster para confecção dos 
compósitos. A utilização desses materiais deve-se ao fato de serem amplamente 
empregados nas indústrias, apresentarem baixo custo, propriedades mecânicas 
desejáveis e fácil manuseio (LUCAS et al., 2001). 
 
5.2.1. RESINAS POLIMÉRICAS 
 
 O estudo para o desenvolvimento de novos materiais tem apresentado um 
elevado crescimento nos últimos anos. Resinas epóxi e poliésteres são bons 
exemplos desses tipos de materiais. Essas resinas pertencem à classe dos 
polímeros termorrígidos e são as principais representantes desse grupo (LUCAS et 
al., 2001). Além disso, apresentam um conjunto desejável de propriedades que 
favorecem sua aplicação em diversos setores industriais (BRIDSON, 1966). A TAB. 
5.4 apresenta algumas características das resinas poliméricas. 
 
 
43 
 
TAB. 5.4: Características de algumas resinas termorrígidas. 
Resina Características Limitações 
Epóxi - Excelente propriedade 
em compósitos. 
- Longos ciclos de cura. 
- Boa resistência química. - Melhores propriedades 
são obtidas em altas 
temperaturas de cura. 
- Boas propriedades 
térmicas e elétricas. 
 
- Baixa contração durante 
a cura. 
 
Poliéster - Muito utilizada. - Emissão de estireno. 
 
- Fácil manuseio. - Contração durante a 
cura. 
 
- Cura a temperatura 
ambiente. 
- Inflamável. 
 
- Boa resistência química 
Poliuretano - Boas propriedades em 
compósitos. 
- Cor. 
- Boa resistência química - Isocianetos como 
agentes de cura. 
- Elevada dureza. 
Silicone - Ótimas propriedades 
térmicas. 
- Adesão. 
- Resistente a hidrólise e 
oxidação. 
- Longos períodos de 
cura. 
- Não tóxico. - Cura somente em 
elevadas temperaturas. 
- Boa resistência ao fogo. 
Adaptado de ROSATO e ROSATO, 1994. 
 
5.2.2. RESINA EPÓXI. 
 
 As resinas epoxídicas mais simples apresentam como grupo funcional dois 
carbonos ligados a um átomo de oxigênio formando um anel. Esse anel apresenta 
considerável reatividade favorecendo a utilização de diversos compostos químicos 
(MENEZES et al., 2004). Essa reatividade permite que o anel seja aberto formando 
ligações cruzadas ocasionando o endurecimento e eventualmente a solidificação do 
polímero (MENEZES et al., 2004). A resina epóxi à base de Bisfenol A, FIG. 5.10, é 
oriunda da reação da Epicloridrina e Bisfenol A podendo ser encontrada no estado 
 
44 
 
líquido ou semi-sólido. Esse tipo de resina é versátil e por esse fato é a mais 
utilizada comercialmente (SILAEX, 2014). 
 
 
FIG. 5.10: Resina epóxi à base de Bisfenol A. 
SILAEX, 2014. 
 
 Esse tipo de resina apresenta como características elevada resistência química, 
propriedades térmicas e elétricas desejáveis e baixa contração durante a cura. 
Entretanto, para que as propriedades obtidas apresentem valores satisfatórios, a 
cura deve ser em longos ciclos e em altas temperaturas (ROSATO e ROSATO, 
1994). 
 As resina epoxídicas tem como catalizadores as aminas que são compostos 
orgânicos em que um ou mais grupos alquilo ou arilo estão ligados a um átomo de 
azoto. As aminas são oriundas do amoníaco e podem ser classificadas como 
primária, secundária ou terciaria. A maioria das aminas de cadeia linear ou 
ramificada é líquida em temperatura ambiente, exceto a metilamina, dimetilamina e 
trimetilamina que são gases (SOLOMONS, 1996). Alguns tipos de agentes de cura 
das resinas epóxi são apresentados na TAB 5.5. 
 
TAB. 5.5: Estrutura e característica de algumas aminas utilizadas como 
catalizadores de resina epóxi. 
Aminas Fórmula Química Peso Molecular (g/mol) 
Etilenodiamina H2N-(CH2)2-NH2 60 
Dietilenotriamina H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-
NH2 
103 
Trietilenotetramina H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-
NH-(CH2)2-NH2 
146 
Tetraetilenopentamina H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-
NH-(CH2)2-NH-(CH2)-NH2 
189 
Modificado de GONZÁLEZ et al., 2007 
 
45 
 
 Os catalizadores mais comuns são as aminas lineares, por apresentarem 
elevada reatividade. Essas aminas apresentam alta velocidade de reação em 
temperatura ambiente, são hidrofóbicas e, por induzirem a um aumento das ligações 
cruzadas, aumentam a resistência química e melhora as propriedades físicas da 
resina (GERSIFI et al., 2003). 
 Durante o processo de cura, as reações químicas provocam mudança de estado 
físico, saindo do estado líquido viscoso, passando por gel e se transformando em 
um estado sólido vitrificado. Essa mudança permite que o material

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