Exposição higrotérmica e resistência residual à tração após carregamentos cíclicos em compósitos de resina epóxi reforçados com fibras de sisal

Abstract

Os compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais são materiais que possuem elevada resistência mecânica associada à baixa densidade. Esses materiais atendem as demandas da engenharia em aplicações que exigem resistência à tração e à compressão, nas quais os esforços são aplicados de forma quase estática. Entretanto, para ampliar o uso desses materiais, é necessária sua caracterização mecânica sob carregamentos cíclicos e ainda é importante avaliar seu desempenho frente à exposição higrotérmica, de forma a simular intempéries. Neste trabalho, o desempenho de amostras de epóxi puro foi comparado com o de amostras de compósitos de epóxi reforçados com fibras alinhadas de sisal em laminados simétricos unidirecionais [0°/0°/0°/0°] e cruzados [0°/90°/90°/0°], em versões reforçadas com fibras de sisal sem tratamento, e tratadas com hidróxido de sódio (NaOH). Além disso, amostras foram imersas em água aquecida a 50 °C por 600 h, e submetidas a carregamentos cíclicos para analisar a resistência à exposição higrotérmica e aos danos por carregamentos cíclicos, respectivamente. Os materiais foram caracterizados por microdureza Vickers, resistência à tração, e resistência residual à tração após carregamentos cíclicos, além de microscopia eletrônica de varredura e óptica. Como resultado, durante a exposição higrotérmica, por exemplo, os compósitos reforçados com fibras tratadas com NaOH absorveram cerca de 40% menos águas do que os compósitos reforçados com fibras não tratadas. Além disso, a exposição higrotérmica reduziu em 4% a dureza e em 8% a resistência à tração dos compósitos reforçados com fibras tratadas, e, para as mesmas propriedades, a redução foi de 6% e 13%, respectivamente, para os materiais reforçados com fibras sem tratamento. Quanto à tração, o compósito reforçado com fibras unidirecionais tratadas atingiu cerca de 1,4 vezes mais resistência que o material reforçado com fibras sem tratamento. Para o mesmo nível de força aplicada, a resistência residual após carregamentos cíclicos foi mantida praticamente a mesma para os compósitos reforçados com fibras unidirecionais tratadas com NaOH. Enquanto isso, o material reforçado com fibras sem tratamento apresentou uma redução na resistência à tração de até 20% após os carregamentos cíclicos. Quanto à microscopia da região de fratura das amostras mostrou que a interface entre as fibras e a matriz polimérica desempenhou um papel importante no desempenho dos compósitos em todos os testes. Diante disso, os compósitos reforçados com fibras de sisal se mostraram resistentes aos carregamentos cíclicos associados a intempéries.