Desenvolvimento de compósito inteligente de juta com agente termocrômico

Abstract

Nos últimos anos, o mercado vem manifestando um interesse crescente em agregar valor aos materiais têxteis através da busca por processos naturais e menos prejudiciais ao meio ambiente. Ainda, projetos vêm sendo criados como intuito de uma conscientização global em prol da sustentabilidade, como é o caso da Agenda 2030 da ONU. Neste contexto, a utilização de fibras naturais a partir de plantas permite conferir propriedades muito atraentes, como biodegradabilidade, proteção UV, isolamento acústico, entre outros. Além disso, existem tecidos criados a partir de fibras naturais que ainda apresentam baixo valor durante sua comercialização, e o desenvolvimento de novos produtos, com elevado valor agregado, torna-se uma possibilidade interessante para materiais que geralmente são descartados. Paralelo a isso, o avanço da tecnologia proporciona a possibilidade que esses tecidos possam ser capazes de ganhar propriedades inovadoras após sua funcionalização e serem transformados em compósitos inteligentes, capazes de responder a estímulos externos. Por se tratar de um assunto até o momento pouco estudado, não foram encontradas na literatura publicações acerca do tema de compósitos inteligentes a partir de tecido de juta. Desta forma, a proposta deste trabalho foi funcionalizar um tecido proveniente da fibra de juta com agente termocrômico com o intuito de aplicá-lo como reforço à um compósito, utilizando como matriz resina de poliéster cristal, tornando-o um material com propriedade inteligente, sendo capaz de reagir termicamente ao meio em que é inserido. Ao verificar a morfologia das amostras a partir da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), pode-se observar o agente funcionalizante bem distribuído e envolto à fibra de juta. Ao verificar os grupos químicos presentes nas amostras por meio da análise de Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) confirmou-se a presença do agente funcionalizante na juta a partir da presença da banda ?NH. Para a verificação das características térmicas das amostras analisou-se a Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e a Análise Termogravimétrica (TGA), onde foi comprovado que o agente não altera as propriedades térmicas do tecido. Através das análises de espectrofotometria de reflectância foram observadas as coordenadas L*, a* e b* dos tecidos alvejados e funcionalizadas. Quando analisado o ?E das amostras funcionalizadas em 4 pontos distintos, verificou-se boa homogeneidade do agente termocrômico no tecido. O efeito aging do agente termocrômico foi avaliado tanto no tecido como no compósito para 1, 15 e 30 dias após a funcionalização, onde foi observado para ambas as amostras um ligeiro aumento do valor de b*, o que indica certa perda da coloração azul na amostra. Foi analisado o valor de K/S para as amostras funcionalizadas de tecido e compósito após 1, 15 e 30 dias, o qual evidenciou uma força colorística mais elevada para o compósito. Portanto, verificou-se a transferência do agente funcionalizante para o tecido, bem como para o compósito polimérico reforçado por estas fibras. Com isso, observou-se que o compósito reforçado com tecido de juta funcionalizado apresentou resultados satisfatórios, possibilitando sua utilização em outras áreas de aplicação.

Abstract: In recent years, the market has shown a growing interest in adding value to textile materials through the search for natural processes that are less harmful to the environment. Also, projects have been created with the aim of raising global awareness in favor of sustainability, as is the case of the UN 2030 Agenda. In this context, the use of natural fibers from plants provides very attractive properties, such as biodegradability, UV protection, acoustic insulation, among others. In addition, there are fabrics created from natural fibers that still have low value during their commercialization, and the development of new products, with high added value, becomes an interesting possibility for materials that are usually discarded. Parallel to this, the advancement of technology provides the possibility that these tissues may be able to gain innovative properties after their functionalization and be transformed into intelligent composites, capable of responding to external stimuli. As it is a subject that has been little studied so far, no publications on the subject of smart composites from jute fabric were found in the literature. Thus, the purpose of this work was to functionalize a fabric from jute fiber with a thermochromic agent in order to apply it as a reinforcement to a composite, using crystal polyester resin as a matrix, making it a material with intelligent property, being capable of thermally reacting to the environment in which it is inserted. When checking the morphology of the samples using Scanning Electron Microscopy (SEM), the functionalizing agent was well distributed and wrapped around the jute fiber. By verifying the chemical groups present in the samples by means of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis, the presence of the functionalizing agent in the jute was confirmed from the presence of the ?NH band. To verify the thermal characteristics of the samples, Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA) were analyzed, which proved that the agent does not alter the thermal properties of the tissue. Through reflectance spectrophotometry analysis, the L*, a* and b* coordinates of the targeted and functionalized tissues were observed. When the ?E of the functionalized samples was analyzed at 4 different points, good homogeneity of the thermochromic agent in the tissue was verified. The aging effect of the thermochromic agent was evaluated both in the fabric and in the composite for 1, 15 and 30 days after functionalization, where a slight increase in the b* value was observed for both samples, which indicates a certain loss of blue coloration in the sample. The K/S value for the functionalized tissue and composite samples was analyzed after 1, 15 and 30 days, which showed a higher color strength for the composite. Therefore, there was a transfer of the functionalizing agent to the fabric, as well as to the polymeric composite reinforced by these fibers. With this, it was observed that the composite reinforced with functionalized jute fabric presented satisfactory results, allowing its use in other areas of application.