Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/26382
Title: Modification of kapok fibers by cold plasma surface treatment for the production of composites of recycled polyethylene
Authors: Macedo, Murilo José Pereira de
Keywords: Plasma a frio;Compósitos;Interface;Fibras de kapok;Fibras vegetais;Reciclagem
Issue Date: 24-Oct-2018
Citation: MACEDO, Murilo José Pereira de. Modification of kapok fibers by cold plasma surface treatment for the production of composites of recycled polyethylene. 2018. 128f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: A produção mundial de plásticos aumentou significativamente ao longo das últimas décadas e o descarte destes materiais tornou-se uma preocupação ambiental. A reciclagem é uma das ferramentas para a redução do lixo, assim como para a redução dos impactos ambientais. Uma das maneiras de reciclar e obter materiais para aplicações tecnológicas é o uso de recursos da biomassa para obtenção de compósitos. Nesta pesquisa foram preparados compósitos de polietileno reciclado com fibras de kapok (Ceiba pentandra L.). Tratamento de plasma a frio foi usado como agente de compatibilização da fibra para a matriz polimérica. Os efeitos do tratamento de plasma na morfologia das fibras foram avaliados por microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (FEGSEM); na estrutura química das fibras foi avaliado por meio de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Mudanças na propriedade de absorção de líquidos (água e óleo), propriedades mecânicas e o comportamento da cinética de decomposição térmica foram estudados. Os resultados indicam um aumento no padrão de absorção de líquidos após tratamento por plasma. Compósitos usando fibras não-tratadas e tratadas foram produzidos e caracterizados. As propriedades dinâmicomecânicas indicaram um aumento no módulo de armazenamento assim como um aumento na transição vítrea em relação ao polímero puro. A análise termogravimétrica (TG) apontou que a adição de fibras tratadas resultou em mudanças na degradação térmica quando comparada ao polímero puro. Além disso, a análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC) sugeriu que o tratamento por plasma também promoveu mudanças no grau de cristalinidade das fibras. Além disso, parâmetros térmicos também mostraram aumento na característica de isolamento térmico à medida que o teor de fibras aumentou. Imagens de microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo da superfície de fratura dos compósitos sugeriu que a adesão matriz/fibra foi melhorada para os compósitos compatibilizados. Assim, plasma a frio é mostrado como uma alternativa viável ao tratamento de fibras celulósicas a para o melhoramento da adesão interfacial entre matriz e reforço de compósitos poliméricos.
Abstract: The worldwide production of plastic products has increased significantly over the last decades and their disposal has become an important environmental concern. Recycling provides great opportunities for waste reduction and lower environmental impact. As a recycling alternative, there has been growing interest on addition of biomass residues to polymers to produce composite materials for technological applications. In this study, composites from recycled polyethylene waste and kapok fibers were prepared. Cold plasma treatment was used to improve fiber/matrix adhesion. The effects of plasma treatment on fiber morphology were evaluated using Field-emission gun scanning electron microscopy (FEGSEM) and on chemical structure of the fibers were evaluated by Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. Changes in water uptake (WU), mechanical properties and thermal decomposition kinetics behavior of kapok fibers were studied. Results suggest an increase in water absorption after plasma treatment. Composites using untreated and treated fibers were manufactured and characterized. Dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) of composites made using plasma treated fibers indicated an increase in storage moduli as well as an increase in glass transition as compared to the pure polymer. Thermogravimetric Analysis (TGA) indicated that the addition of plasma treated fiber produced changes in thermal degradation as compared to the pure polymer due to matrix/fiber interaction. Differential Scanning Calorimetry (DSC) analysis suggested that plasma treatment also produced changes in degree of crystallinity of the fibers. The thermal parameters results also indicated an improvement in thermal insulating characteristic of the composites with the increase in fiber content. Field-emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) images of composites fracture surface suggest that fiber/matrix adhesion was improved for composites made using plasma treated fibers. Thus, cold plasma is demonstrated as a viable alternative to treat cellulosic fibers and improve fiber/matrix interface of polymerbased composites.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26382
Embargoed until: 2019-11-14
Appears in Collections:PPGCEM - Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Modificationkapokfibers_Macedo_2018.pdf
Restricted Access Until 2019-11-13
3,94 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.