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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39136| Título: | Estudos sobre o aumento da resistência de compósitos de matriz de polipropileno reforçados com resíduos de farelo de trigo: uma abordagem sustentável e otimizada |
| Título(s) alternativo(s): | Investigation into the enhancement of mechanical strength in polypropylene matrix composites reinforced with wheat bran residues: a sustainable and optimized approach |
| Autor(es): | Berto, Gian Lucas de Castro |
| Orientador(es): | Silva, Carla Dantas da |
| Palavras-chave: | Polímeros Metais - Propriedades mecânicas Polipropileno Polymers Metals - Mechanical properties Polypropylene |
| Data do documento: | 20-Ago-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Guarapuava |
| Citação: | BERTO, Gian Lucas de Castro. Estudos sobre o aumento da resistência de compósitos de matriz de polipropileno reforçados com resíduos de farelo de trigo: uma abordagem sustentável e otimizada. 2025. 64 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Guarapuava, 2025. |
| Resumo: | O polipropileno (PP) é um termoplástico semicristalino amplamente utilizado nas indústrias de embalagens, automotiva e da construção civil, devido à sua leveza, resistência mecânica e facilidade de processamento. No entanto, o aumento das preocupações ambientais tem impulsionado a busca por alternativas mais sustentáveis. Nesse contexto, a incorporação de resíduos agroindustriais, como o farelo de trigo, surge como uma estratégia promissora para a produção de compósitos poliméricos com menor impacto ambiental e custos reduzidos. Este estudo teve como objetivo desenvolver e caracterizar compósitos de PP reforçados com diferentes concentrações de resíduos do farelo de trigo (5%, 7,5% e 10%), com e sem a adição de 4% de anidrido maleico como agente compatibilizante. Para fins comparativos, também foram moldadas amostras de PP puro e de PP com adição de anidrido, totalizando oito formulações. Os materiais foram processados por moldagem por injeção, precedida por etapas de secagem controlada, peneiramento da carga e mistura em fusão, visando garantir uma dispersão homogênea do reforço. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de tração conforme a norma ASTM D638, avaliando-se a influência do teor de carga e da compatibilização sobre a resistência e rigidez dos compósitos. Os resultados demonstraram que, na ausência do compatibilizante, os compósitos apresentaram pouca variação no módulo de elasticidade, mas sofreram reduções significativas na resistência à tração, indicando uma fraca adesão interfacial. Por outro lado, a adição de anidrido maleico promoveu uma melhora significativa nas propriedades mecânicas em comparação aos compósitos não compatibilizados, especialmente na formulação com 10% de farelo de trigo, que alcançou uma resistência à tração de 21,3 MPa e um módulo de elasticidade de 0,723 GPa — representando uma redução de apenas 12,99% em relação ao PP puro. Esses resultados destacam o papel essencial do anidrido na compatibilização entre a matriz e o reforço, facilitando a transferência de tensões. A análise também revelou que a qualidade da dispersão das partículas vegetais e a presença de aglomerados são fatores críticos para o desempenho dos compósitos. Em resumo, a formulação contendo 10% de farelo de trigo e 4% de anidrido maleico apresentou o melhor equilíbrio entre desempenho mecânico e sustentabilidade, demonstrando o potencial técnico e ambiental dessa abordagem na engenharia de materiais poliméricos. |
| Abstract: | Polypropylene (PP) is a semicrystalline thermoplastic widely used in the packaging, automotive, and civil construction industries due to its lightness, mechanical strength, and ease of processing. However, increasing environmental concerns have driven the search for more sustainable alternatives. In this context, the incorporation of agroindustrial residues, such as wheat bran, emerges as a romising strategy for producing polymer composites with lower environmental impact and reduced costs. This study aimed to develop and characterize PP composites reinforced with different concentrations of wheat bran (5%, 7.5%, and 10%), with and without the addition of 4% maleic anhydride as a compatibilizing agent. For comparison purposes, samples of neat PP and PP with added anhydride were also molded, totaling eight formulations. The materials were processed via injection molding, preceded by controlled drying, filler sieving, and melt-mixing steps to ensure homogeneous dispersion of the filler. The specimens were subjected to tensile tests according to ASTM D638, assessing the influence of filler content and compatibilization on the strength and stiffness of the composites. The results showed that, in the absence of the compatibilizer, the composites exhibited little variation in elastic modulus but suffered significant reductions in tensile strength, indicating poor interfacial adhesion. On the other hand, the addition of maleic anhydride promoted a significant improvement in mechanical properties compared to the non-compatibilized composites, especially in the formulation with 10% wheat bran, which achieved a tensile strength of 21.3 MPa and an elastic modulus of 0.723 GPa—representing a reduction of only 12.99% compared to neat PP. These results highlight the essential role of the anhydride in compatibilizing the matrix and the filler, facilitating stress transfer. The analysis also revealed that the quality of the dispersion of vegetal particles and the presence of agglomerates are critical factors for composite performance. In summary, the formulation containing 10% wheat bran and 4% maleic anhydride presented the best balance between mechanical performance and sustainability, demonstrating the technical and environmental potential of this approach in polymer materials engineering. Keywords: Polypropylene, mechanical properties, composites. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39136 |
| Aparece nas coleções: | GP - Engenharia Mecânica |
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