Materiais Compósitos
Poliméricos
Profa. Dr. Deborah Dibbern Brunelli
Departamento de Química
Divisão de Ciências Fundamentais
Instituto Tecnólógico de Aeronáutica
Compósitos ou Materiais compósitos
 dois ou mais materiais (ou fases).
Propriedades  rigidez, resistência
mecânica, peso, desempenho em
altas temperaturas, resistência a
corrosão, dureza ou condutividade.
Exemplos de materiais compósitos:
1) Madeira: fibras de celulose fortes e flexíveis
em uma matriz rígida de lignina.
2) Osso: mineral cerâmico de hidroxiapatita
forte e quebradiço imerso em polímero –
colágeno – tipo de proteína.
3) Concreto: compósito agregado  agregado
grosso (brita) e agregado fino (areia) em
aluminossilicato de cálcio (cimento
Portland)
Compósitos

Reforço + Matriz
Função dos componentes
Reforço
• dureza
• resistência a tração
• tenacidade
• rigidez
Função dos componentes
Matriz
• manutenção das fibras na orientação apropriada
• proteção contra abrasão e efeitos ambientais
• transferência e distribuição das tensões
Fatores que influenciam os compósitos
• Propriedades e fração volumétrica
• Distribuição e dispersão da fase dispersa
• Tamanho, formato e porosidade da carga
• Adesão interfacial
Matriz
Metálica
Polimérica
Termoplástica
Cerâmica
Termofixa
Carbono e
Grafite
Compósitos de matriz polimérica
Termofixos
Epoxídica
Fenólica
Poliéster
Compósitos de matriz polimérica
Termoplásticos
Poli (sulfeto
de fenileno)
Poli éteréter-cetona
Poli éter
imida
Poli
sulfona
Poli amida
imida
Fibras utilizadas como reforço
• Vidro-E
• Vidro-S
• Carbono (Grafita)
• Para-aramida (Kevlar®)
Fibras de vidro
Vantagens:
• baixo custo
• alta resistência a tração
Desvantagens:
• baixo módulo de elasticidade
• baixa resistência à fadiga
Fibra de vidro
Composição  aplicação
Const.
SiO2
Al2O3
B2O3
MgO
CaO
Na2O
Vidro-E
55,2
14,8
7,3
3,3
18,7
-
Vidro-C
65
4
5
3
14
8,5
Vidro-S
65
25
-
10
-
-
Agente de ligação: Y-(CH2)-Si-(X)3; Y=afinidade
orgânica, X= afinidade inorgânica
Aplicações: automóveis, barcos, caixas d’água,
recipientes de armazenamento.
Fibras de Carbono
Vantagens:
• baixa massa específica
• alto módulo de elasticidade (200 a 700GPa)
• maior resistência à umidade e a muito ácidos e solventes
Desvantagens:
• alto custo
Aplicações
• Indústria de equipamentos esportivos, indústria aeroespacial
Fibras de Carbono
Filamento longo – diâmetro = 0,005 – 0,010 mm
Cristais de grafita + carbono amorfo alinhados
paralelamente ao eixo da fibra.
Obtenção:
- Pirólise de fibras de poliacrilonitrila (resistência
específica maior e módulo específico menor), celulose
(rayon), piches, etc.
- Remoção de oxigênio, nitrogênio e hidrogênio
Fibra de Poli (aramida)
Vantagens:
• Baixa massa específica
• Alta tenacidade
• Ductibilidade
• Alta resistência mecânica
Desvantagens:
• Baixa resistência a
compressão
Aplicações: cordas,coletes a prova de bala, carcaça de
mísseis, substituição do amianto em freios.
Aplicações Kevlar:Cordas,coletes a prova de bala, carcaça de
mísseis, substituição do amianto em freios, embreagem
gaxetas - Kevlar e nomex
Materiais compósitos híbridos
Compósito híbrido carbono/kevlar
Curva de tensão-deformação
E = módulo de elasticidade = / ,
e = ponto de escoamento,
r = tensão de ruptura, r = deformação de ruptura.
Módulo de elasticidade
Massa específica (g/cm3)
Boeing 787
Morphing planes
Agradeço a atenção!