Dâka sadruh ( َﺻ َقﺎَﺿ ُهُرْﺪ )

O principal objetivo deste trabalho foi o de avaliar a influência do teor do compatibilizante de PP maleado (PP-g-MAH) no mecanismo de fratura mecânica, através da análise de trabalho essencial de fratura (EWF), em compósitos de PP reforçado com teores equivalentes (30% em peso) de dois tipos de FV curta pré-tratada com encimagens distintas; uma compatível com matrizes de PP (FV968) e outra compatível com matrizes de poliamidas (FV983). Assim, as principais conclusões alcançadas são as seguintes:

(1) Na análise preliminar das propriedades mecânicas de curta duração (tração e flexão), a incorporação de teores crescentes de PP-g-MAH em ambos compósitos estudados aumenta a resistência à tração (RT) e flexão (RF) até se alcançar um valor máximo nestas propriedades, acima do qual as mesmas tendem a nivelar. O teor mínimo do compatibilizante em que se alcança simultaneamente a máxima nestas duas propriedades, ocorre em concentrações diferentes de PP-g-MAH nos dois tipos de compósitos (0,7 e 3,5% em peso para os compósitos com as fibras FV968 e FV983, respectivamente). Nesta concentração ótima, toda a interface polímero-fibra esta saturada com uma camada de copolímero de PP-co-siloxano, formando assim uma interfase especialmente estruturada de alta adesão interfacial. Essa equivalência verificada nos valores máximos de RT, RF e na deformação de ruptura sob tração (DR) nos dois tipos de compósitos (FV968 vs FV983), em teores ótimos de PP-g-MAH, permite concluir que a falha destes compósitos se deve preferencialmente a falha da matriz por atingir-se a sua máxima resistência ao cisalhamento na interface matriz-interfase de copolímero de PP- co-siloxano. Análise por MEV das interfaces fibra-polímero em amostras pré- deformadas também corrobora com estas afirmações.

(2) O teor de PP-g-MAH necessário para alcançar a máxima na resistência ao impacto Izod (RII) com entalhe foi praticamente o dobro do equivalente teor necessário para as máximas em RT e RF, indicando a importância da espessura e das propriedades únicas da interfase de copolímero de PP-co-

siloxano formada e da sua adesão na interface com a matriz polimérica para o trabalho de dissipação de energia deformacional e de impacto.

(3) A análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), através de monitoramento das propriedades de módulo de armazenamento (Eʹ′), módulo de perda (Eʹ′ʹ′) e amortecimento mecânico (tan δ), permitiu avaliar o grau de adesão interfacial dos diversos compósitos de PP/30FV com teor crescente de PP-g-MAH. A queda no valor de tan δ, associada à redução no atrito interfacial fibra-polímero, promovida pelas reações de compatibilização interfacial, com o teor crescente de PP-g-MAH até o seu nivelamento, corroborou com o comportamento de maximização das propriedades de RT, RF e RII acima verificadas, em função do teor do compatibilizante empregado.

(4) Evidências de adição prévia do compatibilizante no tratamento superficial (encimagem) da FV968 foram reafirmadas pela análise comparativa das propriedades mecânicas medidas de RT, DR, RF, DMTA e também por MEV de superfícies crio-fraturadas deste compósito com as do compósito com a fibra polar FV983, ambos sem uso do compatibilizante de PP-g-MAH.

(5) A aplicação da técnica de EWF em compósitos de PP/FV curtas com e sem compatibilizante é válida, pois foi possível observar que todas as curvas tensão-deformação dos CPs em diferentes comprimentos de ligamento da maioria das formulações dos compósitos estudados nesse trabalho apresentam similaridade e podem ser sobrepostas e que o ligamento entre entalhes escoou antes que a trinca percorresse seu caminho. Entretanto, o PP homopolímero isotático utilizado como matriz nesse trabalho se comporta de maneira frágil nos ensaios de RII e EWF, principalmente devido à sua alta sensibilidade à presença de entalhes e, portanto, não se adequa às premissas básicas de aplicação da técnica de EWF.

(6) A análise dos resultados da técnica de trabalho essencial de fratura (EWF) indica que a principal contribuição ao processo de dissipação de energia

deformacional nos compósitos de PP/30FV é atribuída ao trabalho essencial de fratura específico (we), associado aos mecanismos de desacoplamento e arrancamento das fibras e de deformação da interface/interfase fibra-polímero. O efeito concentrador de tensão das extremidades das fibras de vidro de alto módulo, em altas concentrações do reforço onde a pequena distância entre as fibras imobiliza a matriz polimérica, impede a atuação dos tradicionais mecanismos de microdeformação da matriz associados ao trabalho não- essencial de fratura específico (wp). Os valores experimentais desta propriedade apresentaram contribuição insignificante, independentemente do teor de PP-g-MAH extra adicionado nos compósitos em análise.

(7) A microestrutura de “casca-miolo” de orientação das fibras de reforço nos compósitos tem grande influência sobre as propriedades medidas pela técnica de EWF. Esta microestrutura desenvolvida no corpo-de-prova (CP) mais espesso (3,2 mm de espessura), com a maior parte das fibras orientadas paralelamente ao plano de fratura do CP, faz com que o principal mecanismo de dissipação de energia deformacional resulte da deformação da camada interfacial de PP-co-siloxano quando da sua boa adesão na interface com a matriz polimérica. Isto acontece nos teores ótimos de compatibilizante para os dois tipos de compósitos. Portanto, os valores de we apresentam uma máxima nos teores ótimos e posterior adição de compatibilizante contribui para a queda de we, devido à redução na adesão da interfase de PP-co-siloxano com a matriz, causada pela alta segregação de moléculas de PP-g-MAH não interagidas com o agente de acoplagem da FV.

(8) Para os CPs mais finos (espessura de 1,64 mm), a maior parte das fibras da região da casca está orientada perpendicularmente ao plano de propagação da trinca e contribuem para a dissipação de energia deformacional através dos mecanismos de arrancamento e desacoplamento de fibras. Para esses CPs mais finos, o comportamento da propriedade de we não pôde ser completamente entendido apenas com as técnicas utilizadas neste trabalho.