Estudo de Compósitos: Kevlar

Páginas: 8 (1877 palavras) Publicado: 9 de abril de 2014
TÓPICOS ESPECIAIS DE ENGENHARIA MECÂNICA - TRI 4 DE 2013

ESTUDO DE COMPÓSITOS: KEVLAR

Carlos Alberto Franze Junior, Jorge Benedito Junior, Renata Borges Souto,
Vinícius Juares Sansone
Resumo: Inicialmente desenvolvida para substituir o aço em pneus, a fibra de aramida surgiu na
década de 70 como uma alternativa aos polímeros nylon e poliéster. Neste estudo são apresentados
os ensaiosque caracterizam o Kevlar (fibra de aramida desenvolvida pela DuPont). Estes ensaios
demonstram a estabilidade térmica da fibra, a pouca perda de massa com elevadas temperaturas
além da elevada resistência a tração, o que faz do Kevlar um material que pode ser aplicado em
diversas finalidades como, por exemplo, revestimento anti explosão, roupas especiais a prova de
fogo, coletes a prova debalas e reforço para compósitos.
Palavras-chave: Kevlar, Compósitos, Ensaios, Fibra de Aramida.

1. INTRODUÇÃO

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Em 1970, a DuPont criou o Kevlar, uma fibra
de aramida com o propósito de substituir o aço
em pneus. Após estudos e pesquisas, percebeu-se
que o mesmo poderia ser utilizado para outras
finalidades. Segundo Saad (2012), devido à sua
resistência à tração,seu módulo de elasticidade,
baixa densidade e estabilidade térmica, a fibra é
muito utilizada em pneus de bicicletas, barcos e
caiaques e no setor aeronáutico, além de roupas
estilo armadura para fins militares e de
segurança.
O Kevlar é um polímero sintético que
apresenta uma estrutura cristalina ordenada,
orientada radialmente. Sua força e alta
resistência são provenientes dessaorientação por
apresentar poucas falhas, conforme visto na
figura 1.1.

Conforme Mano (1999) na década de 60, o
nylon e o poliester representavam a tecnologia
de ponta, se tratando de fibras sintéticas.
Porem para se alcançar uma grande
tenacidade, as moléculas do polímero
necessitam estar no formato de corrente e
estendidas e um empacotamento cristalino
quase perfeito, com isso o arranjo donylon e
o poliester só podia ser feito mecânicamente,
depois de fundir e tecer o polimero base.
Em consequência os níveis de tenacidade
ficavam longe dos valores teoricamente
possíveis. Em 1965, os cientistas da DuPont
criaram um novo método para produzir uma
extensão de cadeia polimérica quase perfeita.
Descobriu-se que o polímero poli-pbenzamina formava soluções líquidas
cristalinasdevido à simples repetição de sua
base molecular, surgiu o Kevlar, ou fibra de
aramida.
2.1 FIBRA DE ARAMIDA

Figura 1.1 – Estrutura Molecular do Kevlar.
Fonte: OLIVEIRA et al, 2011.
O objetivo deste trabalho é estudar a
caracterização do material, tais como a estrutura
molecular, resistências mecânicas e aplicações.

As
fibras são manufaturadas por
processos de extrusão, onde uma soluçãodo
polímero base e solvente são mantidas a
temperaturas entre 50 e 80°C antes de serem
extrudadas por uma fieira à temperatura de
200°C.
O solvente evapora e as fibras são
bobinadas. Neste estágio, as fibras têm baixa
resistência e rigidez, são submetidas a um

TÓPICOS ESPECIAIS DE ENGENHARIA MECÂNICA - TRI 2 DE 2013
processo de estiramento a quente, o qual tem a
função de alinhar ascadeias poliméricas ao
longo do eixo da fibra fazendo com que a
resistência seja significativamente aumentada.
A fibra de aramida é caracterizada por sua
exepcional resistência mecânica e excelente
estabilidade térmica. Suas principais aplicações
são como reforço para materiais compósitos,
coletes a prova de balas, revestimento anti
explosões, roupas especiais resistente a fogo,
entreoutras.

regularidade do diâmetro da fibra e sua leve
rugosidade.

3. DESENVOLVIMENTO

Figura 3.1 – Fio de aramida composto por
um conjunto de n filamento de aramida, visto
em MEV por elétrons secundários.
Fonte: BERNARDI, 2003.

Para caracterizar a fibra de aramida se
realizaram testes de microscopia eletrônica, de
termo-gravimetria, de determinação do módulo
de armazenamento e de...
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