Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba. Materiais e Reciclagem. 9 Compósitos. Professor Sandro Donnini Mancini. Sorocaba, Abril de 2018.

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1 Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba Materiais e Reciclagem 9 Compósitos Professor Sandro Donnini Mancini Sorocaba, Abril de COMPÓSITOS Materiais multifásicos que exibem uma proporção significativa das propriedades de ambas as fases que o constituem, de tal modo que é obtida uma melhor combinação de propriedades. Compostos por uma fase contínua (matriz) e uma fase dispersa (p.ex., reforço). Propriedades são obtidas a partir da combinação das propriedades dos constituintes indidivuais. Os compósitos mais comuns são: Matrizes reforçados com fibras; Concreto Armado; Madeira (considerada por muitos autores um compósito natural). 1

2 Matrizes reforçados com fibras Matrizes metálicas, cerâmicas ou poliméricas. Reforçadas artificialmente com fibras para melhora de propriedades (mecânicas, normalmente). Fibras: de carbono de vidro de Kevlar (poli amida aromática) de Boro de Alumina de Carbeto de Silício Shackelford, J.F. Introduction to Materials Science for Engineers 3 a Ed. McMillan Publishing Company. Nova Iorque, p. Polímeros + fibras = uso estrutural ou estético Metal + fibras = usos em condições de temperatura, condução elétrica e carga mais críticas e não suportáveis por matrizes poliméricas; Cerâmica + fibras = produto mais refratário e principalmente um material cerâmico mais resistente à fratura Compósito + metal = concreto armado = melhora resistência à tração 2

3 COMPÓSITOS POLIMÉRICOS Matriz é um polímero Mais comum: poliéster reforçado com FV =36&categoria=106&subcategoria=0&id=185 POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS Propriedades mecânicas de materiais para pás de turbinas eólicas Burton, T; Sharpe, D; Jenkins, N; Bossanyi, E; WIND ENERGY HANDBOOK, JohnWiley & Sons,

4 Aplicação da matriz polimérica via VARTM (Windpower Engineering) União das cascas (LM Glassfiber) 4

5 RECICLAGEM DE COMPÓSITOS A melhor adesão possível do sistema matriz reforço é uma das principais metas. Se a matriz fundir, reciclagem não é tão problemática, desde que a linha de produção só receba os mesmos compósitos. Se a matriz não fundir... PROBLEMA PARA A RECICLAGEM: SEPARAÇÃO EPOXI + FV de pás eólicas estudo de caso Pedaços - Teor de fibra ~ 70% Pó Teor de fibra 39% 5

6 4000,00 Média - Módulo (MPa) 3500, , , , , , , , , ,17 Resina Pura Pó de batoque Pó de Lixamento Fibra pós-queima 500,00 0,00 PCS (MJ/Kg) 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 PCS - PODER CALORÍFICO SUPERIOR 18,60 11,20 9,86 Pó de Lixamento Pó de batoque 90 Pó de batoque 0 PCS resina epóxi pura = 37,2 MJ/kg Madeira Pode ser visualizada como uma matriz reforçada com fibras utilizada inclusive para componentes estruturais. Simplificando, a microestrutura da madeira consiste de várias células na forma de tubos, orientadas em relação ao eixo vertical da árvore. Alto consumo (~concreto); Renovável; Produtos normalmente reutilizáveis; Fonte energética; Fonte de carbono para siderurgias. Quimicamente, é composta por cerca de 50% de C, 6% de H, 44% de O, 0,1-1% de N, e outros elementos como Ca, K e Mg. 6

7 Celulose 40-45%, composta de moléculas de glicose desidratadas ligadas:(c 6 H 10 O 5 )n, sendo n entre e Hemicelulose 20-35%, também composta por moléculas de glicose, porém com n~150, o que permite a solubilização em solução aquosa de NaOH. Lignina 17-35%, o que diferencia a madeira de outros materiais celulósicos (algodão, p.ex.). É um composto aromático e sua formação é a última fase do desenvolvimento da madeira e o final coincide com a morte celular. 7