Obtenção (Polimerização) de compósito polimérico por feixe de elétrons

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1 Obtenção (Polimerização) de compósito polimérico por feixe de elétrons Maria Cecília Evora, Delmo Nishitsuji, Dr.Gerson Marinucci Dr. Leonardo Gondim de Andrade e Silva

2 Objetivo Pesquisar e desenvolver sistemas de obtenção de compósitos poliméricos por feixe de elétrons.

3 Compósitos poliméricos Material formado por pelo menos duas fases, uma fase polimérica (matriz) e uma outra de reforço (fibra de reforço). Para formação deste material é necessário haver uma interação química e/ou física entre a matriz polimérica e o reforço fibroso.

4 IMPORTÂNCIA Maiores valores de resistência mecânica, rigidez específica em comparação com aço e alumínio e transição vítrea elevada. Alto desempenho, baixo peso (20 a 30%), flexibilidade no projeto e em alguns casos redução do custo de 25%. Aplicação nas indústrias aeroespacial (mísseis, foguetes e aeronaves), naval e automobilística.

5 Reticulação Crosslinking ou ligações cruzadas Formação de radicais livres Recombinação Formação intensa de ligações cruzadas por ligação covalente

6 Acelerador de elétrons Elétrons de alta energia provenientes de um acelerador atingem o substrato; elétrons secundários são produzidos e como resultado deste processo ocorre a quebra da estrutura molecular. Matriz Polim Radiação Radicais livres Matriz reticulada

7 Histórico Início dos anos 70- Ford foi pioneira na utilização de EB para curar revestimento aplicado nas partes interiores dos carros Radiation Application Research Branch pertencente a AECL (Atomic Energy of Canada Limited- Começou o maior programa de desenvolvimento de compósitos avançados obtidos por EB. CRADA- Cooperative Research and Developments Agreements- Fornecedores de matérias primas, fabricantes de aceleradores e prestadores de serviços, laboratórios de caracterização e usuários em potencial (Oak Ridge National Laboratory).

8 Vantagens Reticulação à temperatura ambiente; Tempo reduzido de reticulação; Resinas mais estáveis; Produção voláteis reduzida; Fácil manuseio; Custo do processamento é reduzido; e EB pode ocorrer simultaneamente aos métodos de fabricação tradicional.

9 Filament winding

10 Limitações Resina utilizada na indústria aeronáutica não é apropriada para o processo EB\\iniciador catiônico; Pequeno número de resinas está disponível no mercado\\ Campo promissor para novas pesquisas e desenvolvimento; e Espessura do substrato.

11 Aeroespatiale

12 Atividades de Pesquisa 1 Desenvolvimento de formulação apropriada para tratamento EB para produzir compósito de alto desempenho para indústria aeroespacial; 2 Estudo da modificação e melhoria da interface matriz/fibra de reforço por EB; e 3 Fabricação de peças compósitos poliméricas por EB.

13 Realizações Irradiações iniciaram em março de 2003; Acelerador de elétrons do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares- IPEN; Acelerador Job 188, de energia de 0,5 a 1,5 MeV e corrente de 0,1 a 25 ma; e Foram irradiadas matrizes com diferentes formulações.

14 Amostras

15 Acelerador de elétrons

16 Experimental Resinas epoxídicas com iniciadores catiônicos; Irradiação com dose total de 150 kgy; Tempo : ordem de minutos; Mesma resina + endurecedor (anidrido) foi submetida a reticulação térmica de 130 o C por 12 horas; Calorimetria exploratória diferencial (DSC); e Temperatura de transição vítrea (Tg)

17 Resultados Tg EB 110 o C a 170 o C Tg Térmico 110 o C a 130 o C Módulo de elasticidade, resistência à tração e deformação foram equivalentes.

18 Conclusão A técnica de reticulação por feixe de elétrons pode ser uma solução para otimizar a fabricação de compósitos poliméricos, tendo em vista o tempo menor de produção e conseqüentemente a diminuição de custos. Outro fator importante deste processo é a redução da emissão de produtos voláteis, pelo fato do método não exigir a adição de endurecedor e acelerador à matriz.

19 Produtos Mestrado; Doutorado; Publicação em revista especializada; Trabalhos acadêmicos; e Laboratório de caracterização.

20 Recursos financeiros Diárias; Cursos; Computador; Softwares; Material de consumo; e Equipamentos para laboratório.

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