VARIAÇÕES NA ESTRUTURA DOS POLÍMEROS PARA APLICAÇÕES AEROESPACIAIS

7/23/2019 VARIAES NA ESTRUTURA DOS POLMEROS PARA APLICAES AEROESPACIAIS

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Trabalho em substituio ao TIDIR/PA

INSTITUTO POLITCNICO Centro Uniersit!rio UNA

"ARIA#$%S NA %STRUTURA DOS POL&'%ROS PARA APLICA#$%S

A%RO%SPACIAIS

CURSO: Engenharia de Produo

Dis(i)lina* Ci+n(ia e Te(nolo,ia -os 'ateriais e Ci+n(ia -os 'ateriais

Thiago de Paula Pereira Salles Almeida - 312114433

Pro!essora: "o#$e C Cru% San&os

Resumo

'es&e &ra(alho !oi reali%ado um es&udo de $aso das )aria*es na es&ru&ura dos +ol,meros +araa+li$a*es aeroes+a$iais A&ra)s de +es.uisa me&odol/gi$a0 gerou-se $on$ei&os a res+ei&o dos+ol,meros0 os mais u&ili%ados na inds&ria aeroes+a$ial (em $om eem+los dessa u&ili%aoauiliando o desen)ol)imen&o da $ul&ura e do em+rego do ma&erial em di)ersas reas

Palaras.(hae*Pol,meros0 Aeroes+a$ial0 Es&ru&ura

Intro-uo

A su(s&i&uio de ma&eriais a&uais0 +or ma&rias mais le)es e resis&en&es em )e,$ulosgera uma diminuio do $us&o .uan&o do +eso do +rodu&o !inal As al&era*es en&re

+o&n$ia e o +eso +ro+or$ionam alm de um ganho e$on5mi$o $onsider)el0 (ene!,$ios+ara o meio am(ien&e e a $omunidade0 a&ra)s da reduo do gas&o de energia e emissode gases Uma das su(s&i&ui*es mais a+resen&adas da u&ili%ao de &ermo+ls&i$os ou

+ol,meros de al&o desem+enho no se&or aeroes+a$ial 6PAR78'80 199; Odesen)ol)imen&o de !i(ras de $ar(ono0 (oro e ou&ros $om+os&os0 o!ere$eram as e.ui+esde +ro>>;


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Os +ol,meros ainda so $lassi!i$ados em em+rego da !usi(ilidade0 es&ru&uramole$ular0 a+li$a*es0 gru+os !un$ionais $ons&i&uin&es0 en&re ou&ras 6P8TT0 E& Alii02>11; Para @EA7OR0 62>>>; a u&ili%ao de ma&eriais le)es em $om+onen&es deenergia e de +ro+ulso aeroes+a$ial0 +oder le)ar a redu*es signi!i$a&i)as no +eso do

)e,$ulo e melhorias no desem+enho0 garan&indo assim sua e!i$$ia Ressal&a ainda .ue0os ma&eriais +olimri$os so (em ade.uados +ara mui&as des&as a+li$a*es0 uma )e% .uea melhoria na +ro$essa(ilidade0 dura(ilidade so ne$essrios +ara garan&ir sua (emsu$edida u&ili%ao

O +resen&e &ra(alho )isa demos&rar as )aria*es na es&ru&ura dos +ol,meros +araa+li$a*es aeroes+a$iais

0 Desenolimento10 Pol2meros

CA'EABORO 62>>2; de!ine a +ala)ra +ol,mero $omo originria do grego +oli6mui&os; e mero 6unidade de re+e&io; A!irma ainda0 .ue um +ol,mero umama$romol$ula $om+os&a +or di)ersas unidades ligadas dire&amen&e +or uma ligao$o)alen&e

Classi3i(ao Dos Pol2meros

Os +ol,meros so $lassi!i$ados em relao ao &i+o de es&ru&ura .u,mi$a 6mon5mero;0do nmero mdio de meros +or $adeia e do &i+o de ligao $o)alen&e +oss,)el di)idir

os +ol,meros em &rs $lasses Pls&i$osD orra$has 6ou Elas&5meros;D e Fi(ras6CA'EABORO0 2>>2; CABB8STER 62>>2; $i&a ainda0 os re)es&imen&os0 adesi)os0es+umas e as +el,$ulasPara es&e &ra(alho0 ser a(ordada a $lassi!i$ao segundoCABB8STER 62>>2;0 em !uno da es&ru&ura mole$ular e .uan&o a res+os&as me$?ni$ase &em+era&uras ele)adas

%strutura 'ole(ular

A es&ru&ura mole$ular dos +ol,meros +ode ser $lassi!i$ada $omo: Pol,meros lineares:unidades unidas $omo uma $adeia ni$aD Pol,meros rami!i$ados: $adeias de

rami!i$a*es $one$&adas Gs $adeias +rin$i+ais0 sendo +onderadas $omo +ar&e dasmesmasD Pol,meros $om liga*es $ru%adas: $adeias ad


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Figura 1 Estrutura Molecular dos Polmeros (SIMAL 2002);

Cara(ter2sti(as T4rmi(as

As $ara$&er,s&i$as &rmi$as dos +ol,meros +odem ser $lassi!i$adas $omo: Pol,meros

&ermo+ls&i$os: Amole$em assumindo a !orma do molde0 .uando so( e!ei&o de&em+era&ura e +ressoD Pol,meros Termo!ios: 'o amole$em $om o aumen&o da&em+era&ura Uma )e% +rodu%idos0 no +odem ser reu&ili%adosD Segundo @A'O062>>>;0 alm da $ara$&eri%ao &ermo+ls&i$a e &ermo!ias dos +ol,meros0 es&esa+resen&am ainda uma dila&ao &rmi$a linear0 de a& $in$o )e%es maior se $om+aradosa ma&eriais no +olimri$os

Pro)rie-a-es 'e(5ni(as

As +ro+riedades me$?ni$as so es+e$i!i$adas a&ra)s do modulo de elas&i$idade0 do

limi&e de resis&n$ia G &rao e do im+a$&o0 alm da !adiga Pode-se a!irmar .ue em!uno dos +ar?me&ros serem semelhan&es aos dos me&ais0 os +ol,meros0 u&ili%a-se degr!i$os de &enso de!ormao +ara a sua $ara$&eri%ao 6CABB8STER0 2>>2;

Figura 2 Gr!ico de "e#s$o%&e!orma'$o ara olmeros (ALLIS"E* 2002);

'a !igura a$ima +oss,)el )eri!i$ar o $om+or&amen&o dos +ol,meros em relao a&enso de!ormao A $ur)a A re+resen&a os +ol,meros !rgeis A $ur)a demos&ra o

$om+or&amen&o semelhan&e ao en$on&rado em ma&eriais me&li$os A $ur)a C re+resen&aum +ol,mero de $om+or&amen&o &o&almen&e els&i$o

'ateriais Com)6sitos

RAEBO0 62>>>; de!ine ma&eriais $om+/si&os $omo ma&eriais mis&urados de$om+osio 6em n,)el mi$ros$/+io; no sol)eis $om $ons&i&uin&es dis&in&os .ue se$om(inam e eer$em !un*es es+e$i!i$as0 $a(endo a um su+or&ar &odos os es!orosme$?ni$os +ara re!oro

Com)6sitos Polim4ri(os


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Os $om+os&os +olimri$os so $om+/si&os $on>>;

P%%7 8Poli.ter.ter.Cetona9

O PEEJ 6+oli-&er-&er-$e&ona; um +ol,mero org?ni$o in$olor u&ili%ado ema+li$a*es de engenharia .ue o!ere$e uma $om(inao ni$a de al&as +ro+riedadesme$?ni$as0 resis&n$ia a &em+era&ura e e$elen&e resis&n$ia .u,mi$a 6C8ERA0 2>>K;Ainda de!ine .ue +or suas $ara$&er,s&i$as dis&in&as um ma&erial ade.uado +araa+li$a*es .ue re.uerem al&o desem+enho me$?ni$o em $ondi*es e&remas de&em+era&ura0 .uimi$amen&e agressi)os ou de al&a energia radian&e PEEJ um&ermo+ls&i$o semi$ris&alino $om uma e$elen&e resis&n$ia me$?ni$a e .u,mi$a .ue so$onser)ados a &em+era&uras ele)adas O m/dulo de Elas&i$idade de 30 LPa e

resis&n$ia G &rao de 9> a 1>> @Pa PEEJ &em uma &em+era&ura de &ransio de )idroem &orno de 143 M C e !unde a $er$a de 34> M C 62 M F; Ele al&amen&e resis&en&e Gdegradao &rmi$a0 (em $omo a&a.ues de am(os os am(ien&es a.uosos e org?ni$os Ele a&a$ado +or $idos !or&es e halogneos BeNis e de rons&ed0 (em $omo alguns$om+os&os halogenados e os hidro$ar(one&os arom&i$os a al&as &em+era&uras

O PEEJ su+or&a re!oros de !i(ra de )idro0 aumen&ando de&erminadas +ro+riedadesme$?ni$as A &a(ela 10 demos&ra suas +ro+riedades 6CABB8STER 2>>2;D

Ta(ela >1 Pro+riedades do $om+os&o PEEJ 6PEEJ 6+oli-&er-&er-$e&ona;;

Pro)rie-a-esResis&en$ia a Com+resso 11 @+a7u$&ilidade >Q de alargamen&o na ru+&ura

Coe!i$ien&e de A&ri&o >02Coe!i$ien&e de Resis&n$ia G Fleo 401 L+a

Resis&en$ia a Fleo 1> @+a7ure%a 12

Coe!i$ien&e de Poisson >039Resis&en$ia a &rao K90 @+a

@odulo de Elas&i$idade 30 L+a@/dulo de $isalhamen&o 104 L+a

Resis&en$ia ao Cor&e 204 @+a7ensidade 132> JgI m

Poliami-as

Poliamidas 6P8 a(re)iado; um gru+o de +ol,meros e +rodu&os .u,mi$os resis&en&ese&remamen&e !or&es e de $alor 7e)ido a es&as $ara$&er,s&i$as0 es&es ma&eriais &m sido

!re.uen&emen&e su(s&i&u,dos )idro e me&ais &ais $omo o ao0 em mui&as a+li$a*esindus&riais .ue eigem C8ERA0 2>>K0 de!ine .ue de a$ordo $om o &i+o de in&era*es


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en&re as $adeias +rin$i+ais0 as Poliamidas in$luem: Termo+ls&i$os: mui&as )e%es$hamado +seudo&ermo+ls&i$o Termoes&)eis: resinas no $uradas $omer$ialmen&edis+on,)eis0 solu*es de +oliamida0 !ormas de ar.ui)o0 !olhas !inas0 laminados e +easusinadas A &a(ela 2 demos&ra as +ro+riedades dos ma&eriais +oliamidas 6CABB8STER

2>>2;DTa(ela >2 Pro+riedades dos @a&eriais Poliamidas

Pro)rie-a-es7ensidade 143> JgIm

@odulo de Elas&i$idade 302 L+aResis&en$ia a &rao > 9> L+a

7u$&ilidade 4 - K Q de alargamen&o na ru+&ura

%)o:;

Segundo C8ERA 62>>K; a inds&ria aeroes+a$ial !re.uen&emen&e u&ili%a FRPs6Fi(er Rein!or$ed Plas&i$s;0 !i(ras de al&a +o&n$ia 6!i(ras de $ar(ono0 de )idro ouaramidas; em uma ma&ri% de +ol,mero0 normalmen&e $om uma resina &ermo+ls&i$a ou&ermoes&)el 6em +ar&i$ularmen&e a E+o#; O uso de +ol,meros re!orados $om !i(rasde $ar(ono su(s&i&ui ma&eriais $omo alum,nio0 +ro+or$ionando uma reduo de a& 3>Qdo +eso das aerona)es e de 2Q no $us&o !inal 6RE=E'7E0 2>>>; 'o $om+os&oE+o#0 !i(ras de $ar(ono so in$or+oradas em uma ma&ri% Essas !i(ras de $ar(ono so!or&es e r,gidas0 +orm +ossuem uma du$&ilidade limi&ada0 +or isso no seria +r&i$o a

sua u&ili%ao &o&al ao se desen)ol)er um +rodu&o A resis&n$ia e a rigide% de um$om+os&o +odem ser $on&roladas a&ra)s da )ariao da .uan&idade de !i(ra de $ar(onoin$or+orada no E+o#

Segundo JOOP0 619K>; os $om+os&os E+o# a+resen&am !i(ras de al&a resis&n$ia0de)ido G es&ru&ura mui&o uni!orme e a ausn$ia de de!ei&os na su+er!,$ie0 a !oraa+roima-se0 +or&an&o0 a !ora &e/ri$a do ma&erial de !i(ra0 de&erminada +or !oras deligao mole$ular Es&es +ol,meros so mui&o es&)eis e +ossuem e$elen&es

+ro+riedades de ligao0 es+e$ialmen&e $om gra!i&e A Figura 3 demos&ra uma$om+arao en&re a !i(ra de $ar(ono0 o ao e alum,nio0 rela$ionando o seu modulo de

elas&i$idade0 resis&n$ia G &enso e densidade

Figura 3 Ta(ela de $om+arao en&re a !i(ra de $ar(ono0 o ao e alum,nio

A !igura 4 demos&ra o m/dulo de &enso es+e$i!i$o dos $om+os&os $om(inados $om

E+o#


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Figura 4 Lr!i$o de resis&n$ia es+e$,!i$a $on&ra m/dulo de elas&i$idade +ara )rios ma&eriais es&ru&urais mono$l,ni$os ema&eriais $om+/si&os G (ase de +ol,meros

Pol2meros a)li(a-os a In-


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RE=E'7E0 62>>>; $i&a .ue a u&ili%ao de $om+os&os +olimri$os em +ar&eses&ru&urais $res$e a $ada ano0 uma )e% .ue es&e ma&erial +ro+or$iona ao $om+onen&e

+ro


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Figura > Relao de $om+os&os +or +ar&e de uma aerona)e oing -2>> 6COBU@8A0 2>>K;

7e a$ordo $om a 'ASA 62>1;0 Os mo&ores !ogue&e so !ei&os de um es$udo degra!i&e-e+oi .ue de $er$a de 4 a )e%es mais le)e do .ue os me&ais Es&es es$udos!orne$em uma es&ru&ura e&erna +ara o $om(us&,)el s/lido mo&or de !ogue&e Os mo&oresde !ogue&es so !amiliarmen&e $onhe$idos $omo mo&ores de gra!i&e-e+oi0 ou WLE@sWRela&a ainda .ue seis dos no)e mo&ores LE@s so in!lamados no momen&o daXdes$olagemY Os &rs res&an&es0 $om (i$os longos0 so in!lamados +ou$o de+ois dasseis LE@s ini$iais .ueimarem e .uando a sonda mais le)e de)ido G .ueima de$om(us&,)el a +ar&ir da !ase ini$ial 'a !igura > +oss,)el )eri!i$ar a es&ru&ura dosmo&ores dos !ogue&es s/lidos

Figura > Es.uema dos mo&ores dos !ogue&es s/lidos 6'ASA0 2>1;

Con(luso


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Es&e &ra(alho e+5s um +anorama da relao eis&en&e en&re a inds&ria aeroes+a$iale a inds&ria de +ol,meros0 em n,)el in&erna$ional As +ar&es +ls&i$as0 $ada )e% mais0&m sua im+or&?n$ia re$onhe$ida $omo +ar&e $om+lemen&ar dos e.ui+amen&os0

+ro+or$ionando0 a$ima de &udo0 reduo dos $us&os0 segurana e !lei(ilidade +ara o

desen)ol)edor

Assim0


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S8@AB0 Abi,ail Lisbo0 %strutura e )ro)rie-a-es -os )ol2meros EdUFSCar0 SoCarlos0 2>>2

OJOTA0 Ri_io Gi,h )er3orman(e )ol;mers an- a-an(e- (om)osites 3or s)a(ea))li(ation0 Institute o3 Ph;si(s Publishin,: ris&ol0 UJ0 2>>1

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