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Title: Desenvolvimento de compósito de polímero biodegradável PHBV e fibra de sisal com análise de aplicação em teto de automóvel.
Authors: Paiva, Acir Fortunato
metadata.dc.contributor.advisor: Câmara, Jairo José Drummond
Keywords: Automovéis
Biodegradável
Poli(hidroxivalerato)
Polímeros
Sisal
Issue Date: 2019
metadata.dc.contributor.referee: Câmara, Jairo José Drummond
Baêta, José Guilherme Coelho
Botelho, Róber Dias
Fonseca, Flávio Magno de Carvalho
Miranda, Carlos Alberto Silva de
Vieira, Cláudio Batista
Citation: PAIVA, Acir Fortunato. Desenvolvimento de compósito de polímero biodegradável PHBV e fibra de sisal com análise de aplicação em teto de automóvel. 2019. 152 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.
Abstract: Perante as necessidades de redução de peso, melhoria no consumo energético e melhor desempenho estrutural, possibilitando aos fabricantes de automóveis no Brasil em receberem os benefícios do governo federal, torna-se oportuno o desenvolvimento de soluções em aplicação de novos materiais que apresentem melhores resultados e incrementem melhoria nos índices de reciclabilidade. Para tanto, em uma análise teórica e prática da carroceria, verificou-se que o teto do automóvel sofre um dos menores esforços na estrutura quando submetido aos ensaios de rigidez torcional, permitindo assim uma proposta de substituição do seu material de constituição, aço FEP 04, por outro material que possua propriedades mecânicas inferiores. Como proposta, foi desenvolvido um compósito de polímero biodegradável PHBV - Poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) reforçado com fibra de sisal picada em fase dispersa. O objetivo geral foi desenvolver um compósito e caracterizá-lo, gerando dados para simulação computacional de aplicação. Dentre os objetivos específicos, destaca-se a simulação computacional sob carga de torção, pré-requisito para definição da possibilidade de aplicação. A metodologia utilizada foi a análise comparativa do comportamento da carroceria sob torção utilizando os dois materiais aplicados no teto. Foram preparadas amostras de PHBV com 0, 20, 30 e 40% de fibra de sisal que, após as caracterizações, a composição com 30% obteve os melhores resultados, dentre eles uma melhoria no módulo de elasticidade sob tração em 30,43% sobre o material virgem. Sobre a composição de 30% foram realizadas análises de aplicação isoladas como envelhecimento térmico, flamabilidade, adesividade de superfície e adesividade à cola, onde não apresentou queda considerável de propriedades mecânicas após envelhecimento, mas as propriedades de adesividade não foram satisfatórias e necessitam de melhorias. Foram realizados ensaios de aplicação do novo material aplicado ao teto, conforme normas da FCA, obtendo resultados com uma queda aceitável de 3,3% na rigidez torcional da carroceria, principal análise que determina sua possibilidade de aplicação. Foi realizada uma análise física na carroceria que comprovou a plausibilidade dos resultados. Torna-se promissor o uso desse compósito uma vez que atende à demanda de redução de peso (9kg para 6kg) que influencia no consumo energético global do veículo, e à melhoria no índice de reciclabilidade, por se tratar de um compósito biodegradável que atende aos esforços e de fácil descarte
metadata.dc.description.abstracten: In accordance with the needs of weight reduction, improved energy consumption and improved structural performance, enabling Brazilian car manufacturers to receive the benefits of the federal government, it is opportune to develop solutions in application of new materials that present better results and increase the improvement of recyclability indices. In order to do so, in a theoretical and practical analysis of the bodywork, it was verified that the automobile roof undergoes one of the smallest efforts in the structure when submitted to the tests of torsional stiffness, thus allowing a proposal to substitute its material constitution, FEP 04 steel, by another material that has inferior mechanical properties. As a proposal, a composite of PHBV - Poly (hydroxybutyrate - co - hydroxyvalerate) biodegradable polymer reinforced with dispersed phase chopped sisal fiber was developed. The general objective was to develop a composite and characterize it, generating data for computational simulation of application. Among the specific objectives, we highlight the computational simulation under torsion load, a prerequisite for definition of the possibility of application. The methodology used was the comparative analysis of the behavior of the body under torsion using the two materials applied in the ceiling. Samples of PHBV with 0, 20, 30 and 40% sisal fiber were prepared which, after the characterizations, the composition with 30% obtained the best results, among them an improvement in the modulus of elasticity under traction in 30.43% on the virgin material. On the composition of 30%, isolated application analyzes such as thermal aging, flammability, surface adhesiveness and glue adhesion were performed, where there was no significant decrease in mechanical properties after aging, but the adhesion properties were not satisfactory and needed improvement. Tests were carried out to apply the new material applied to the ceiling, according to FCA standards, obtaining results with an acceptable fall of 3.3% in the torsional stiffness of the body, the main analysis that determines its possibility of application. A physical analysis was performed on the bodywork that proved the plausibility of the results. The use of this composite is promising since it meets the demand of weight reduction (9kg to 6kg) that influences the overall energetic consumption of the vehicle, and the improvement in the index of recyclability, because it is a biodegradable composite that meets the efforts and easy disposal.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12464
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 20/05/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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