Caracterização e otimização de processo de fiação de fibras de poliacrilonitrila por extrusão

• Autor(a) principal: Carlos Alberto Rios Brito Júnior
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA
• Texto Completo: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1911
• topic: Poliacrilonitrila; Extrusão (materiais); Otimização; Filamentos; Ensaios de materiais; Engenharia de materiais

Obter fibras por fiação em solução tem sido o método apropriado aos polímeros que se degradam em processos termoplásticos convencionais, como extrusão e injeção. A produção de fibras de poliacrilonitrila (PAN) tem sido realizada por este método, onde a principal característica é o uso de solventes tóxicos. Recentemente, um processo de extrusão termoplástica da PAN foi apresentado como uma inovação tecnológica que possibilita a fiação por fusão da PAN empregando o glicerol como plastificante. Esse processo possibilita obter fibras de PAN por custo inferior ao tradicionalmente utilizado e isento de toxidade. O presente trabalho aborda os principais aspectos relacionados à otimização do processo de fiação por fusão em extrusora e a caracterização térmica e mecânica das fibras de PAN extrudadas. A influência da adição do glicerol nas propriedades térmicas e viscoelásticas da PAN em análises por DSC, TG e DMA, foi analisada. O método de Kissinger foi usado para avaliação termocinética da PAN. Foram identificados os principais problemas do processo, como por exemplo, a elevada geração de gases durante os ensaios de fiação da PAN em extrusora tipo monorosca. Posteriormente, foi proposta uma extrusora do tipo cascata que resultou em fibras de PAN com título médio de até 18 dtex. Ensaios de tração realizados em monofilamentos de PAN extrudadas forneceram uma tenacidade de até 26 cN/tex. Ensaios em DMA, forneceram o módulo de Young médio entre 4 a 6 GPa para fibras de PAN com glicerol. Os resultados dos testes de tração para fibras de PAN foram coerentes aos valores obtidos em literatura. O aspecto da fratura criogênica das fibras de PAN extrudadas foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e revelou uma estrutura fibrilar resultado do alinhamento de macromoléculas durante o processo de extrusão.