Poliuretano para moldagem líquida de compósitos com poliaramida

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Cruz, Joziel Aparecido da
• Orientador(a): Amico, Sandro Campos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Poliuretanos; Fibras de aramida; Polimerização; Moldagem
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/266117

Compósitos poliméricos reforçados com fibras de aramida são amplamente utilizados na engenharia. Todavia, em situações de impacto, matrizes termorrígidas tradicionais possuem limitações. Dessa forma, matrizes flexíveis, como os poliuretanos, podem oferecer versatilidade e serem adaptados às necessidades específicas, inclusive em aplicações que requerem maior flexibilidade. Técnicas de moldagem líquida, como infusão a vácuo (IV), são promissoras para a fabricação de compósitos de poliuretano reforçados com fibras de aramida. Todavia a utilização de resina PU por essas técnicas de processamento ainda é um grande desafio. Dessa forma o objetivo da tese é o desenvolvimento de uma resina poliuretânica adequada para processamentos como IV, visando a produção de compósitos PU/aramida em aplicações que requerem flexibilidade. A tese é dividida em capítulos, no primeiro, foram combinadas três formulações de PU com isocianato polimérico, com diferentes tipos de polióis à base de óleo de mamona e poliéter, e avaliado efeito que a adição de polpa de aramida tem na reação de polimerização do PU. O efeito da polpa de aramida na reação e na viscosidade foi avaliado por meio de reometria oscilatória. O modelo autocatalítico descreveu satisfatoriamente as reações, resultando em valores de energia de ativação entre 45-54 kJ/mol. A descrição adequada da reação de polimerização permitiu a obtenção de formulações de PU ajustáveis para processamento de compósitos usando IV. No segundo estudo, abordagens baseadas em redes neurais artificiais (ANN) e na metodologia de superfície de resposta (RSM) foram usadas para analisar a viscosidade durante a cura das formulações de PU estudadas por reometria oscilatória. A abordagem combinando ANN e RSM contribuiu para estimar o comportamento da viscosidade durante a polimerização de diferentes formulações de PU que não foram testadas, fornecendo informações complementares aos modelos cinéticos baseados em taxas de conversão. No terceiro estudo, a formulação otimizada foi empregada para produzir compósitos PU/aramida e PU/vidro S2 por meio de infusão a vácuo. O efeito da hibridização nas respostas mecânicas foi avaliado, demonstrando que os laminados de aramida apresentaram alta capacidade de absorção de energia de impacto, cerca de 30% superior aos laminados de vidro puro. Foi comprovada a viabilidade do uso de uma matriz de poliuretano para o processamento por infusão a vácuo. Essa tese contribuiu para o desenvolvimento de uma resina de PU adequada para a moldagem líquida, com potencial para absorção de impacto em aplicações como proteção balística. Os resultados destacaram a importância da compreensão da cinética de polimerização e do uso de abordagens reológicas para o desenvolvimento de resinas poliuretânicas adaptadas aos processamentos IV, abrindo caminho para aplicações promissoras.