Thermal and mechanical properties of no-flame carbon materiais

Orientadores: Antonio Carlos Luz Lisboa, Aparecido dos Reis CoutinhoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: A preocupação com a segurança e a redução de prejuízos diante de um acidente envolvendo fogo tem gerado a busca por materiais que possam ser utilizados nestas situações. Para locais que envolvem altas temperaturas, existem os materiais que não propagam chama. Os materiais que não propagam chama e que atuam como isolantes térmicos possuem inúmeras aplicações. São utilizados para isolar tanques, motores, caldeiras; são aplicados também no setor aeronáutico, automobilístico, em residências e indústrias. Os materiais mais conhecidos são a lã de rocha, lã de vidro e fibra cerâmica. As fibras de poliacrilonitrila (PAN) são utilizadas industrialmente na produção de tecidos, de materiais isolantes térmicos, como precursores na fabricação de fibras de carbono e outros. Quando submetidas a tratamentos térmicos em atmosfera oxidante (estabilização térmica ou termo-oxidativa) sofrem alterações em sua cadeia polimérica e consequentemente as propriedades físicas e químicas são modificadas tornando as fibras de poliacrilonitrila resistentes ao fogo e atuando como isolante térmico. O presente projeto visa estabelecer as condições de tratamento térmico de fibras PAN, controlando a taxa de aquecimento e a temperatura, com o objetivo de produzir materiais com alto desempenho (elevada resistividade térmica e tempo de degradação) quando exposto a altas temperaturas. As fibras estabilizadas com elevadas taxas de aquecimento apresentaram resultados insatisfatórios. Contudo, ao diminuir a taxa de aquecimento, os tecidos de fibras PAN estabilizados termicamente apresentaram resistividade térmica em torno de 35 m2.K.W-1, valor próximo ao da lã de vidro que é um material muito utilizado como isolante térmico e um tempo de resistência ao contato direto com a chama superior a 20 minutos visto que a matéria prima em contato direto com a chama degrada-se em poucos segundosAbstract: Concern for safety and reduction of losses before a crash involving fire, has generated a search for materials that can be used on these situations. For problems that involve high temperatures, there are materials that do not propagate flame. Materials that do not propagate flame and which act as insulators have many applications. They are used to isolate tanks, engines, boilers, are also applied in the aviation industry, automobile, in homes and industries. The materials are the most popular rock wool, glass wool and ceramic fiber. The polyacrylonitrile (PAN) are used industrially in the production of fabrics, thermal insulation materials, as precursors for the manufacture of carbon fiber and others. When subjected to heat treatment in oxidizing atmosphere (thermal stabilization or thermal-oxidative) unchanged in its polymer chain, therefore, the physical and chemical properties are also modified by making polyacrylonitrile fire resistant and acts as a thermal insulator. This project aims to establish the conditions for heat treatment of PAN fibers by controlling the heating rate and temperature, with the goal of producing materials with high performance (high resistivity and thermal degradation time) when exposed to high temperatures. Fibers stabilized with high heating rates showed unsatisfactory results. However, by reducing the heating rate, the tissues of PAN fibers showed thermal resistivity around 35 m2.KW-1, similar value of glass wool which is a material widely used as insulation and a time of resistance to direct contact with the flame of more than 20 minutes as the raw material in direct contact with the flame deteriorates in a few secondsMestradoEngenharia de ProcessosMestre em Engenharia Químic