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relatorio compositos - processamento, Notas de estudo de Engenharia de Materiais

fibras curtas e continuas ( resina furfurilica com fibra de carbono)

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 08/09/2009

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priscila-folkl-7 🇧🇷

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Relatório1
processamento de compósitos com fibras contínuas e fibras
curtas de carbono com resina furfurílica
Priscila Folkl
Paulo Henrique Santos Rosa
Paulo Tasso Diniz Filho
Departameno de materiais
Turma 343
1. Introdução:
1.1. .Compósitos:
Hoje, com as atuais necessidades, é necessária a produção de materiais que suas
propriedades não se restrinjam apenas às dos materiais convencionais, como as ligas
metálicas, materiais cerâmicos e poliméricos. Há uma necessidade de materiais mais
leves que não percam propriedades mecânicas e químicas, ou até melhorar estas
propriedades. Por esta razão,foram desenvolvidos os materiais compósitos, que tem
como finalidade combinar as propriedades de dois ou mais tipos de materiais
convencionais, desde que eles não sejam miscíveis entre si ou compatíveis
quimicamente.
Compósitos não são encontrados na natureza, eles têm uma subdivisão (matriz e
reforço). A matriz é aquela que é contínua e que rodeia o outro material, que é o reforço,
este pode ser d fibra curta ou longa9cont.
Na formula 1, usa-se fibra de carbono como reforço em resina epóxi, pois, mesmo com
baixa densidade, possui propriedades mecânicas superiores às das ligas metálicas. Após
o uso na F1, a industria automobilística começou a usar este compósito em seus carros,
mas por causa do alto custo, não são todos carros q usam esse material.
Na indústria aeroespacial, começou-se a usar compósitos para a redução de peso, e
conseqüentemente redução de consumo de combustíveis.
Na indústria naval, os compósitos de PVC (casco) e de fibra de carbono (velas),
diminuem o peso e aumento a resistência a impacto.
1.2. .Resina (oligômero):
Pode-se dizer que é um tipo polímero de cadeia curta, ou seja, cadeia limitada, tendo
baixa densidade perto deles.
É possível encontrar resinas naturais, tanto retiradas de árvores como por causa de
condições fossilizadas (âmbar).
A resina sintética pode ser obtida do petróleo (epóxi) ou do álcool (furfurílica). Neste
caso há um processo de polimerização.
1.2...1...Resina termofixa:
Resina que não pode ser dissolvida ou aquecida até altas temperaturas de
forma a permitir deformação contínua. Os termoplásticos se tornam termofixos
através de crosslinks (ramificações).
1.2...2...Resina termoplástica:
Polímero que amolece e pode fluir quando aquecido. Quando resfriado ele
endurece e mantém a forma que lhe é imposta. O aquecimento e o resfriamento
podem ser repetidos muitas vezes.
1.3. .Resina furfurílica:
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Relatório

processamento de compósitos com fibras contínuas e fibras

curtas de carbono com resina furfurílica

Priscila Folkl

Paulo Henrique Santos Rosa

Paulo Tasso Diniz Filho

Departameno de materiais

Turma 343

  1. Introdução:

1.1.. Compósitos: Hoje, com as atuais necessidades, é necessária a produção de materiais que suas propriedades não se restrinjam apenas às dos materiais convencionais, como as ligas metálicas, materiais cerâmicos e poliméricos. Há uma necessidade de materiais mais leves que não percam propriedades mecânicas e químicas, ou até melhorar estas propriedades. Por esta razão,foram desenvolvidos os materiais compósitos, que tem como finalidade combinar as propriedades de dois ou mais tipos de materiais convencionais, desde que eles não sejam miscíveis entre si ou compatíveis quimicamente. Compósitos não são encontrados na natureza, eles têm uma subdivisão (matriz e reforço). A matriz é aquela que é contínua e que rodeia o outro material, que é o reforço, este pode ser d fibra curta ou longa9cont. Na formula 1, usa-se fibra de carbono como reforço em resina epóxi, pois, mesmo com baixa densidade, possui propriedades mecânicas superiores às das ligas metálicas. Após o uso na F1, a industria automobilística começou a usar este compósito em seus carros, mas por causa do alto custo, não são todos carros q usam esse material. Na indústria aeroespacial, começou-se a usar compósitos para a redução de peso, e conseqüentemente redução de consumo de combustíveis. Na indústria naval, os compósitos de PVC (casco) e de fibra de carbono (velas), diminuem o peso e aumento a resistência a impacto.

1.2.. Resina (oligômero): Pode-se dizer que é um tipo polímero de cadeia curta, ou seja, cadeia limitada, tendo baixa densidade perto deles. É possível encontrar resinas naturais, tanto retiradas de árvores como por causa de condições fossilizadas (âmbar). A resina sintética pode ser obtida do petróleo (epóxi) ou do álcool (furfurílica). Neste caso há um processo de polimerização.

1.2...1... Resina termofixa: Resina que não pode ser dissolvida ou aquecida até altas temperaturas de forma a permitir deformação contínua. Os termoplásticos se tornam termofixos

através de crosslinks (ramificações).

1.2...2... Resina termoplástica: Polímero que amolece e pode fluir quando aquecido. Quando resfriado ele endurece e mantém a forma que lhe é imposta. O aquecimento e o resfriamento podem ser repetidos muitas vezes.

1.3.. Resina furfurílica:

Resina obtida a partir da polimerização de álcool fururílico. Pode ser obtido da cana-de- açúcar, como o álcool etílico. Caracterizada por uma cor marrom escura.

1.4.. Fibra de Carbono: As fibras carbônicas ou fibras de carbono são matérias primas que provém da pirólise de materiais carbonáceos que produzem filamentos de alta resistência mecânica usados para os mais diversos fins, entre estes motores de foguetões (naves espaciais). O carbono possui propriedades refratárias excepcionais, e sua resistência, às modificações químicas e físicas, é muito grande, mesmo em altas temperaturas. Podem ser fibras continuas (longas) ou curtas de carbono. Fibras contínuas ou longas são fibras usadas em tecidos, por exemplo. Elas são podem ser unidirecionais ou não. Já as fibras curtas são pequenas e sem organização, tendo distribuição aleatória no compósito. São as fibras mais caras utilizadas como reforços. Porém, em aplicações aeroespaciais, a combinação de seu excelente desempenho associado ao seu baixo peso, torna a fibra de carbono um reforço indispensável para essa finalidade, tendo o custo importância secundária. De acordo com o seu processo de beneficiamento, é possível obter fibras de carbono com alta ou baixa resistência à tração, assim como o módulo de elasticidade. Uma dificuldade importante na utilização desses materiais é a ocorrência de reações químicas entre os componentes do material composto, podendo levar a uma mudança estrutural e conseqüentemente à ruptura do compósito (Bento, Priscila Fioche;Uso de cal e fibras na melhoria de materiais para utilização em estruturas de pavimentos;2006).

  1. Materiais e métodos: Materiais e equipamentos usados : tecido de fibra de carbono, cabos de fibra de carbono, resina furfurílica, (catalisador) ácido para-tolueno-sulfônico (APTS), luvas, tesoura, placas de vidro, silicone, cera, vaselina, tecido usado para não deixar a resina colar no vidro, bastão de vidro para misturar a resina, etanol e acetona para limpeza das placas e bancadas, máscara de proteção, béqueres para produção de resina e deposito de fibra curta de carbono, balança analítica, capela, estufa, algodão, folhas de papel toalha.

Obs.: as luvas e a mascara devem ser usadas no manuseio das fibras. A resina furfurílica tem coloração marrom escura e por esta razão se deve tomar cuidado com o seu manuseio para não sujar o avental.

Métodos : Parte 1 – Fibra contínua de carbono: A. Limpar bem as placas com algodão e álcool para retirar resíduos de sujeiras; B. Passar a cera de chão nas placas, para ajudar na desmoldagem do compósito; C. Cortar o tecido de fibra de carbono em 8 retângulos, aproximadamente do tamanho de metade de uma folha A4, e 2 retângulos um pouco maior de tecido que não permite a resina grudar no vidro; D. Pesar os 8 retângulos em uma balança analítica, para assim medir sua massa e, através da densidade especifica do material, obter seu volume;

  1. Bibliografia:
    • Botelho, E.C., Oishi, S.S.,Oliveira, L.P.,Rezende, M.C. – "Síntese e avaliação físico- química da resina furfurílica com cobre metálico”.
    • Nohara,l.B.,Kawamoto, A.M.,Nohara,E.L.,Rezende,M.C.,”Otimização da interfase/ interface de compósitos termoplásticos de fibra de carbono/PPS pelo uso do poli(ácido âmico) do tipo BTDA/DDS” (2007).
    • Bento, Priscila Fiochi, “Uso de cal e fibras na melhoria de materiais para utilização em estruturas de pavimento” (2006)
    • Callister, W.D.” Fundamentals of materials science and engineering, 7 th edition” (2007).