Desenvolvimento de processo de fiação de polímeros acrílicos por fusão para produção de precursores de fibra de carbono

• Processo: 06/60733-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2008
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2008
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Materiais e Processos para Engenharia Aeronáutica, Aeroespacial
• Pesquisador responsável: Elson Garcia
• Beneficiário: Elson Garcia
• Bolsa(s) vinculada(s): 08/50601-2 - Desenvolvimento de processo de fiação de polímeros acrílicos por fusão para produção de precursores de fibra de carbono, BP.PIPE
• Assunto(s): Polímeros (materiais) Fibras acrílicas Termoplásticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fibras De Carbono | Materiais Compostos | Pan | Precursor | Soliacrilonitrila | Termoplastico

Resumo

O desenvolvimento de materiais, com base em fibras de carbono vem da necessidade de se obter materiais de alta performance e baixa densidade. Para obtenção de fibras de carbono com propriedades estruturais é necessário o uso de fibras precursoras adequadas. A fibra precursora mais utilizada nos países detentores de tecnologia de produção de fibras de carbono é a de Poliacrilonitrila (PAN) com características especiais. A PAN é um polímero que se funde, portanto os processos convencionais de produção de fibras de PAN são por intermédio de fiação de polímeros dissolvidos em solventes orgânicos. Foi desenvolvido pela Quimlab, em escala de laboratório, um novo processo que torna possível a fusão de polímeros de poliacrilonitrila, cuja patente já está depositada no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI). Este processo pode ser aplicado tanto para fibras têxteis como para fibras técnicas, apresenta uma redução de custos de 20 a 30% em relação ao processo convencional de fiação em solução. Também permite eliminar os problemas ambientais, com o uso de solventes orgânicos. A PAN submetido ao novo processo torna-se termoplástico, podendo ser fiado por extrusão, seguido dos processos de estiragem e de tratamento térmico, resultando num feixe de filamentos que pode ser pré-oxidado e carbonizado em condições específicas, com o objetivo de obter-se fibras de carbono, com características adequadas para aplicações aeronáuticas e aero-espaciais. O coordenador do projeto atuou durante 28 anos como coordenador e gerente técnico em duas empresas nacionais, fabricantes de fibras de PAN e vem se dedicando nos últimos 12 meses ao projeto de desenvolvimento de fibra precursora de fibra de carbono, em colaboração com Centro Tecnológico da Marinha de São Paulo (CTM). O CTM-SP possui uma planta piloto com fornos de oxidação e carbonização, que foram colocados à disposição da Quimlab para processamento das fibras precursoras a serem desenvolvidas. O mercado brasileiro de fibras de carbono é coberto totalmente por importações e representa um volume de 250 toneladas/ano, dados da Secretaria de Comércio Exterior do M.D.I.C.E. para 2005 e vem crescendo cerca de 25% ao ano, principalmente devido ao setor aeronáutico. O objetivo deste projeto é portanto o desenvolvimento do processo de fiação da PAN por extrusão, para obtenção da fibra de carbono, iniciando com a aquisição de uma extrusora de laboratório multifilamentos, especialmente construída para ensaios e e posteriomenteo desenvolvimento de uma linha de fiação a partir de modificações no projeto de extrusoras disponíveis comercialmente para Nylon, PE e PP, já que a poliacrilonitrila necessita de condições especiais de fusão e extrusão. (AU)