Propriedades físico-químicas, térmicas e mecânicas de materiais compósitos constituídos de óleo vegetal epoxidado e reforçados com partículas de capim elefante (Pennisetum Purpureum Schum) e celulose micro-cristalina

dc.creatorFernando Cabral Lage
dc.date.accessioned2023-03-22T18:29:40Z
dc.date.accessioned2025-09-08T22:57:56Z
dc.date.available2023-03-22T18:29:40Z
dc.date.issued2021-07-18
dc.description.abstractIn this study, epoxidized soybean oil and lignocellulosic materials derived from elephant grass and microcrystalline cellulose are evaluated to produce composite materials from renewable sources. One of the main difficulties in the production of epoxidized soybean oil is the reaction time, which can reach several hours depending on the catalyst used; in this sense, epoxidation in a microwave reactor was developed as an alternative to reduce reaction time and energy consumption by up to 94%. The epoxidation method with citric acid was also developed and applied to replace acetic acid, which is a viable alternative and brings greater security to the epoxidation process, reducing thermal risks. Soybean oil epoxidized with citric acid and acetic acid as oxygen carriers were evaluated for thermal and mechanical properties, in which it was found that the application of citric acid does not significantly affect the mechanical performance, in addition to bringing materials after curing with greater hydrophobicity compared to that produced with acetic acid. However, epoxidized soybean oil, due to its flexible nature, has limited application in composite materials, especially for structural applications. Two alternatives have been proposed to face these difficulties: one of association with the commercial epoxy of bisphenol A diglycidyl ether and the other production of composite materials based on derivatives of elephant grass and microcrystalline cellulose, with similar mechanical performances in tensile tests. In the crosslinking process for composite materials based on a blend of epoxidized soybean oil and commercial epoxy, the curing time was reduced with the application of microwave curing, in which it was found that the degree of curing was not significantly affected. There was a significant reduction in energy consumption and curing time, making the process practical and reducing equipment costs.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/51133
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia mecânica
dc.subjectCapim-elefante
dc.subjectMicroondas
dc.subjectResinas epoxi
dc.subject.otherEpoxidação
dc.subject.otherÓleo de soja epoxidado
dc.subject.otherCapim elefante
dc.subject.otherMicro-Ondas
dc.subject.otherMateriais compósitos
dc.titlePropriedades físico-químicas, térmicas e mecânicas de materiais compósitos constituídos de óleo vegetal epoxidado e reforçados com partículas de capim elefante (Pennisetum Purpureum Schum) e celulose micro-cristalina
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor1Leandro Soares de Oliveira
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7570834418239102
local.contributor.referee1Antônio Ferreira Ávila
local.contributor.referee1Juan Carlos Campos Rubio
local.contributor.referee1Vagner Roberto Botaro
local.contributor.referee1Fernando Castro de Oliveira
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3639739075378055
local.description.resumoNeste trabalho, o óleo de soja epoxidado e materiais lignocelulósicos derivados de capim elefante e celulose micro-cristalina são avaliados para a produção de materiais compósitos de fontes renováveis. Uma das principais dificuldades na produção do óleo de soja epoxidado está no tempo de reação, que pode atingir várias horas dependendo do catalisador utilizado; neste sentido, a epoxidação em reator micro-ondas foi desenvolvida como alternativa para a redução no tempo de reação e no consumo de energia em até 94%. Também foi desenvolvido e aplicado o método de epoxidação com ácido cítrico em substituição ao ácido acético, o que se mostra uma alternativa viável e que traz mais segurança ao processo de epoxidação, reduzindo riscos de superaquecimento e elevação de pressão. O óleo de soja epoxidado com ácido cítrico e com ácido acético como carregadores de oxigênio foram avaliados por propriedades térmicas e mecânicas, em que se verificou que a aplicação do ácido cítrico não compromete significativamente o desempenho mecânico, além de trazer materiais após a cura com maior hidrofobicidade em relação àquele produzido com ácido acético. Entretanto, o óleo de soja epoxidado, por apresentar uma natureza flexível, tem aplicação limitada em materiais compósitos, especialmente para aplicações em estruturas metálicas e em construção civil. Para enfrentar estas dificuldades, foram propostas duas alternativas: uma de associação com o epóxi comercial de éter diglicidílico de bisfenol A e outra de produção de materiais compósitos à base de derivados de capim elefante e celulose micro-cristalina, tendo sido observado um desempenho mecânico semelhante em ensaios de tração. No processo de crosslink de materiais compósitos preparados com blenda de óleo de soja epoxidado e epóxi comercial, o tempo de cura foi reduzido com a aplicação da cura em micro-ondas, em que se verificou que o grau de cura não foi significativamente afetado. Verificou-se uma redução significativa no consumo de energia e no tempo de cura, trazendo-se praticidade ao processo e redução no custo com equipamentos.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7020-121X
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica

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