Influência da tração nas características da fibra de carbono, de uso geral, produzida a partir de PAN têxtil
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2022
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CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24.
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Resumo
O Brasil é signatário do MTCR (Missile Treated Control Regime), desta forma possui limitação de
compra de polímeros classificados como SAF (Special Acrilic Fiber) os quais podem ser utilizados
para a produção de fibra de carbono de alta responsabilidade mecânica, consequentemente,
adequados para serem empregados em pesquisas nucleares e produção de armamento. Desta
maneira, o Brasil não possui um parque industrial capaz de produzir fibras de carbono de alto
módulo, embora tenha capacidade técnica para tal. Tecnicamente, as fibras de carbono podem ser
produzidas a partir de qualquer precursor que possua alta fração de carbono fixo e alinhamento de
cadeias poliméricas. Entre os mais utilizados estão o Rayon, PAN e o piche mesofásico. Apesar da
limitação de material precursor, é possível a produção de fibras de carbono de baixo módulo
(classificada como uso geral) utilizando-se fibra PAN de origem têxtil. Neste trabalho é explorado a
variação das características físicas e químicas das fibras de carbono produzidas a partir de fibra
PAN têxtil por fiação úmida. Inicialmente, um cabo contendo 300 mil filamentos de PAN 5.0 dtex é
oxidado em um setup laboratorial até atingir característica termofixo. Após esta conversão, o cabo
é separado em cabos menores, pesando 28 g e medindo 60 cm, que são colocados em um forno
tubular. Por meio de hastes, a amostra encontra-se engastada em uma extremidade e na outra o
controle de tração é feito por molas (a mola fica fora do forno). Um sistema com flanges especiais,
que permite a passagem das hastes e o controle atmosférico, fecha as extremidades da retorta. As
trações foram divididas em 5 forças, variando de 0N a 40N. A carbonização ocorreu em uma taxa
de aquecimento de 30°C/min com patamar de 10 min a 1000°C. Foi utilizado gás Argônio para
promover uma atmosfera inerte durante o processo de carbonização. As amostras foram
caracterizadas, quanto a estrutura, utilizando-se as técnicas de espectroscopia Raman e difração de
raios X. A análise dos grupos químicos presentes na superfície da fibra foi realizada pelo uso da
técnica de XPS. A textura por meio de isotermas de CO2 e FEG-MEV. Para o ensaio mecânico,
utilizou-se um equipamento de ensaio de monofilamento destinado a indústria têxtil (fafergraph)
seguindo a norma ISO 11566:1996E. Como principal resultado, tem-se a produção de uma fibra de
carbono que possui módulo de elasticidade de 1GPa e contendo grupos oxigenados em sua
superfície que são compatíveis com resinas epoxidicas. A variação da tração influencia na
característica mecânica final e nos grupos químicos encontrados na superfície da fibra.
Como referenciar
BELINELI BARBOSA, I.A.; BERNARDI, H.H.; BLANCO, G.C.; SALES, R.C.; BALDAN, M.R.; MARCUZZO, J.S. Influência da tração nas características da fibra de carbono, de uso geral, produzida a partir de PAN têxtil. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33750. Acesso em: 30 Dec 2025.
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