CompÃsitos ablativos carbono-fenÃlicos aditivados com nanopartÃculas de carbono.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

Um motor-foguete a propelente sÃlido se caracteriza por operar internamente com altas temperaturas, altas pressÃes, altas taxas de erosÃo, grandes choques tÃrmicos e com ausÃncia de sistemas convencionais de resfriamento. Devido a esses fatores, hà necessidade de proteger o tubo-motor e isto à feito por compÃsitos polimÃricos ablativos e liners. Como material ablativo sÃo utilizados os compÃsitos com matriz fenÃlica. Como reforÃo desses compÃsitos, foram utilizados tecidos de fibras de algodÃo, de amianto, de diÃxido de silÃcio e nos Ãltimos 15 anos, quase que exclusivamente os tecidos de fibras de carbono. O objetivo deste trabalho foi obter e caracterizar prÃ-impregnados e compÃsitos carbono-fenÃlicos aditivados com nanopartÃculas de carbono, pois peÃas como os divergentes dos motores-foguete de alto desempenho dos boosters do Space Shuttle norte-americano utilizam esse material como proteÃÃo ablativa. TrÃs tipos de nanopartÃculas de carbono foram utilizados como aditivo à matriz fenÃlica: grafite natural micronizado, negro de fumo tipo acetileno e negro de fumo tipo fornalha. Para o estudo foi projetada e fabricada uma impregnadeira de escala piloto. Nesse equipamento foram produzidos prÃ-impregnados (pre-pregs), com concentraÃÃes de 5, 10 e 15% (m/m) de aditivo. Nas mesmas condiÃÃes, foi obtido tambÃm pre-preg sem aditivo. De cada concentraÃÃo de aditivo foram prensados 9 placas de compÃsito que foram utilizadas como corpo-de-prova. Esses compÃsitos foram obtidos prensando os pre-pregs em uma prensa hidrÃulica, utilizando o processo de compressÃo à quente. Para caracterizaÃÃo dos aditivos e do tecido de fibras de carbono foram obtidos os espectros de difraÃÃo de raios-X e Raman. Nos pre-pregs foram determinados: a concentraÃÃo % mÃssica e volumÃtrica da matriz, reforÃo e aditivos; o escoamento e os volÃteis. Nos compÃsitos foram determinados: a concentraÃÃo % mÃssica e volumÃtrica da matriz, reforÃo e aditivos; o teor de vazios, a massa especÃfica teÃrica e experimental, o coeficiente de transmissÃo de calor, o coeficiente de expansÃo tÃrmica linear, a resistÃncia ao cisalhamento Iosipescu e a resistÃncia à ablaÃÃo em maÃarico oxiacetilÃnico e em tocha de plasma. Amostras do compÃsito foram examinadas por microscopia Ãtica para caracterizaÃÃo de trincas e vazios. Os resultados mostraram que a aditivaÃÃo com nanopartÃculas de carbono, produziu compÃsitos ablativos com propriedades superiores ao material sem aditivaÃÃo, entretanto, a aditivaÃÃo da resina fenÃlica com nanopartÃculas de carbono impÃe limites no processo de impregnaÃÃo dos pre-pregs.

ASSUNTO(S)

materiais compÃsitos ablaÃÃo nanopartÃculas fibras reforÃadas de carbono compÃsitos carbono-fenÃlica materiais ablativos ensaios de materiais resinas fenÃlicas

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