O efeito do reforço nas propriedades mecânicas de compósitos de fibra de madeira/polipropileno folheados montados com polipropileno clorado

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 14007 (2022) Citar este artigo

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Compósitos de fibra de madeira/polipropileno (WF/PP) são materiais ecologicamente corretos com alta estabilidade dimensional e propriedades mecânicas. No entanto, as aplicações de compósitos WF/PP são limitadas por uma textura de superfície pouco atraente. Neste estudo, os compósitos WF/PP foram decorados com folheado de madeira de choupo usando polipropileno clorado (CPP) como adesivo hot melt, a força de união é superior a 1,18 MPa. Testes de resistência de ligação de superfície e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizados para analisar a qualidade da camada de ligação CPP. As propriedades físicas e mecânicas das placas WF/PP folheadas e dos controles não folheados foram examinadas para determinar os efeitos do reforço. O resultado mostra que, após o revestimento, a resistência à tensão e o módulo de toda a placa composta aumentaram em 30% e 10%; a resistência à flexão e o módulo foram aumentados em 10% e 20%. O teste de impacto de baixa velocidade foi realizado para determinar as propriedades de resistência ao impacto dos compósitos. Proporções mais altas de fibra de madeira no compósito WF/PP levaram a uma resistência de ligação de superfície mais alta, o que ficou evidente nas imagens SEM. A decoração com folheado de madeira aumentou a resistência mecânica de toda a placa composta. Uma ligação mais forte ao longo da camada CPP forneceria reforço adicional das propriedades mecânicas do compósito folheado.

Os materiais compostos de fibra de madeira/polipropileno (WF/PP) são um dos vários compostos plásticos de madeira (WPCs). O compósito WF/PP tem altas propriedades físicas e mecânicas, mesmo o PP dentro da matriz é reciclado1. Os compósitos plásticos de madeira são feitos combinando material vegetal seco (normalmente madeira, bambu, cânhamo e palha) com uma matriz de polímero com um pequeno número de aditivos adicionais, como melhoradores de ligação como polipropileno ligado com anidrido maleico (MAPP), que se liga tanto à madeira fibras e PP. A adição de tais aditivos melhora a qualidade dos compósitos WP/PP. Os termoplásticos são o tipo mais comum de matriz polimérica. Os WPCs termoplásticos são comumente transformados em produtos por extrusão, prensagem de molde e moldagem por injeção de maneiras que não diferem consideravelmente dos métodos pelos quais os termoplásticos não preenchidos são transformados em produtos2,3. Muitos termoplásticos diferentes podem ser usados ​​para fazer WPCs, incluindo plásticos reciclados4,5,6.

Uma grande vantagem dos WPCs termoplásticos é que normalmente não são necessários adesivos, resinas ou outros reagentes químicos voláteis. Os WPCs termoplásticos são um material comparativamente não tóxico e ecológico7. Os compósitos de madeira e plástico combinam muitas das melhores características dos plásticos e da madeira. Um WPC típico terá propriedades de resistência mecânica mais altas e melhor estabilidade dimensional em comparação com um termoplástico não preenchido do mesmo tipo que está sendo usado para a matriz. Além disso, um WPC típico possui maior resistência à umidade e deterioração do que o material vegetal que está sendo adicionado ao termoplástico. Os compósitos madeira-plástico são muito mais fáceis de processar e moldar do que a madeira8,9,10. Nos últimos anos, os WPCs têm sido usados ​​em muitas aplicações, como instalações externas, revestimentos de automóveis e revestimento de paredes externas11,12,13,14,15. No entanto, as técnicas de processamento atuais deixam a textura da superfície dos WPCs esteticamente insatisfatória para qualquer finalidade na qual o WPC seja submetido a uma atenção visual próxima, como superfícies internas visíveis. Se a superfície de um WPC puder ser colada de forma confiável e durável a um folheado de madeira, o campo de aplicações aumentará consideravelmente. Muitos dos novos produtos WPC, bem como produtos de alto valor, são possíveis graças ao folheado.

No processo de extrusão e prensagem a quente, uma fina camada de matriz plástica não preenchida se acumulará na maioria das áreas da superfície do WPC16,17. Esta superfície de plástico comparativamente puro não desaparecerá após o resfriamento e modelagem. Essa superfície plástica é lisa, sem poros e adere mal aos adesivos de temperatura ambiente usados ​​nos processos tradicionais de facetas18. O problema essencial é que a maioria das formas de plástico é quimicamente inerte e extremamente apolar para formar ligações fortes com adesivos comuns à temperatura ambiente. Não é provável que se formem ligações covalentes nem polares (hidrogênio) entre o plástico e o adesivo, a menos que algo seja feito para promover esse tipo de ligação.