Orientador: Edison Bittencourt

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica

Resumo: Durante o processo de produção da fibra de carbono (FC), a fibra de poliacrilonitrila (PAN) precursora passa por uma etapa de estabilização ou oxidação. Neste estágio, a fibra (PANox) adquire propriedades mecânicas desejáveis para fins onde um desempenho excelente não é exigido, evitando-se...

Resumo: Durante o processo de produção da fibra de carbono (FC), a fibra de poliacrilonitrila (PAN) precursora passa por uma etapa de estabilização ou oxidação. Neste estágio, a fibra (PANox) adquire propriedades mecânicas desejáveis para fins onde um desempenho excelente não é exigido, evitando-se assim, a etapa de carbonização que eleva o custo final da fibra. Então, compósitos com fibras de PANox poderiam ser utilizados em campos onde as FC competem desfavoravelmente com materiais de menor custo, como metais e fibras minerais, em especial, o asbesto. Este mineral, apesar de suas boas propriedades, é conhecido por causar diversos males à saúde, como a asbestose. Após um estudo preliminar sobre a fibra (teor de umidade, TGA, FTIR-MIR e MEV) e a resina (DSC e TGA), buscou-se desenvolver uma metodologia de fabricação de compósitos de PAN oxidada e resina fenólica, com e sem aditivos, através do método de moldagem por compressão à quente, visando uma futura utilização como material de fricção em pastilhas de freios automotivos. Esta aplicação possui um elevado potencial econômico devido à sua alta performance quando comparados a materiais tradicionais. Os compósitos produzidos sofreram uma necessária etapa de pós-cura, evidenciada por análises de DSC, e foram ensaiados por compressão, flexão e fricção, além das análises de teor de umidade, densidade relativa e dureza. Os resultados obtidos indicaram níveis de dureza e fricção compatíveis aos de pastilhas comerciais, principalmente com o uso de aditivos. A estabilidade do coeficiente de fricção, porém, foi apenas regular, pois apresentou uma influência significativa da temperatura. A melhor performance foi obtida quando se utilizou cargas metálicas em combinação com cerâmicas. A metodologia empregada neste trabalho mostrou-se adequada na produção de compósitos por moldagem por compressão à quente, obtendo-se um aumento na regularidade das propriedades no decorrer dos experimentos

Abstract: During the production process of the carbon fibre, the precursor polyacrylonitrile fibre (PAN) passes by a necessary step of stabilisation or oxidation. In this stage, the fibre (PANox) has already achieved a determined levei of mechanical properties adequate to applications which do not...

Abstract: During the production process of the carbon fibre, the precursor polyacrylonitrile fibre (PAN) passes by a necessary step of stabilisation or oxidation. In this stage, the fibre (PANox) has already achieved a determined levei of mechanical properties adequate to applications which do not require an excellent performance, therefore, the carbonisation step, which raises the fibre cost, is avoided. Thus, PANox composites could be used when carbon fibres compete in disadvantage with lower cost material, such as metals and mineral fibres, specially, asbestos. Although this mineral shows good properties, it is known to be harmful and might causes diseases as asbestosis. After a preliminary study about the fibre (moisture content, TGA, FTIR-MIR e SEM) and the resin (DSC and TGA), a methodology for the fabrication of oxPAN and phenolic resins composites, with and without additives, was developed by hot compression moulding. These materials are intended to be used as friction materials for automotive brake pads. This application has deserved a great attention due to its economical potentiality and high performance when compared to traditional materials. The composites passed by a necessary step of post-curing, as proved by DSC analysis, and were analysed by compression, flexural and friction tests, and water content, relative density and hardness measurements. The results for composites with fillers indicated hardness and friction levels comparable to pads in use nowadays, decreasing the great influence of the temperature on the stability of the friction coefficient. The best performance was obtained when metallic and ceramic fillers were combined. The methodology followed in this work was adequate for producing composites by hot compression moulding, achieving an increase in the regularity of the properties during the experiments