PG-EAM - Graduate Program in Aeronautical and Mechanical Engineering
PT EN
Master's Dissertation 2007

Obtenção e caracterização de compósitos ablativos de matrizes fenólica e fenólica modificada com epoxi, com reforço de fibra de carbono picada.

Author

Luiz Eduardo Nunes de Almeida

Advisor

  • Advisor Koshun Iha

Concentration Area

Física e Química dos Materiais Aeroespaciais

Defense Date

04/12/2007

Thesis Number

000549000

Abstract

O objetivo principal deste trabalho de pesquisa foi obter duas formulações de compósitos ablativos. A primeira formulação (Compósito I) foi obtida com matriz de resina fenólica reforçada com fibra de carbono picada e a segunda (Compósito II) com matriz de resina fenólica modificada com epóxi, reforçada com fibra de carbono picada. Os compósitos foram obtidos pelo processo de prensagem a quente. Esses compósitos também são conhecidos como compósitos estruturais ablativos, para aplicações em atmosferas onde as condições são severas, de acordo com o alto fluxo de gases aquecidos e alta temperatura, devido à queima do propelente sólido. Outro propósito deste trabalho foi realizar a caracterização física e química da matriz, dos reforços e dos compósitos. Após a caracterização, um divergente de cada formulação foi fabricado e seu desempenho foi avaliado pelo teste estático em motor foguete de treinamento. As amostras de compósitos apresentaram densidades na faixa de 1,45 a 1,47 g/cm³. Em análise de propriedades Termo Dinâmico Mecânica, foram obtidos o Módulo Elástico (E') de 1,14 GPa a 2,50 GPa e Módulo de Dissipação Viscosa (E'') de 60,2 MPa a 163,0 MPa, de acordo com a faixa de temperatura. A Temperatura de Transição Vítrea (Tg) obtida por Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) foi de 95°C e 92°C e a dilatação térmica linear de 449,85x10-7/°C e 76,36x10-7/°C respectivamente. O calor específico (Cp) dos compósitos obtidos foi de 0,319 J/g/°C a 1,254 J/g/°C, de acordo com a faixa de temperatura. As propriedades mecânicas obtidas para ambas as formulações de compósitos exibiram valores considerados similares. A performance em ablação para a formulação do Compósito I foi superior ao Compósito II, comprovado pelo teste estático em motor foguete de treinamento. A condutividade térmica dos compósitos obtidos foi de 39,1 a 48,0 W/mK, de acordo com a faixa de temperatura.

Keywords

Materiais ablativos Compósitos carbono-fenólica Fibras reforçadas de carbono Materiais compósitos Motores foguetes a propelente sólido Propriedades mecânicas Propriedades físicas Ensaios de materiais Engenharia de materiais