Propriedades mecânicas e térmicas das blendas e nanocompósitos de UHMWPE/LLDPE/CNT para aplicação balística

Autor: Fabio Roberto Passador, Bruna Cristina da Silva, Carlos Alberto de Oliveira Couto, Eduardo Henrique Backes
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Matéria (Rio de Janeiro) v.23 n.4 2018
Matéria (Rio de Janeiro. Online)
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Matéria (Rio de Janeiro), Volume: 23, Issue: 4, Article number: e12265, Published: 06 DEC 2018
Popis: RESUMO O desenvolvimento de placas do nanocompósito de UHMWPE/LLDPE/CNT tem como objetivo a obtenção de um material para aplicação em blindagem balística híbrida de alto impacto em forma de multicamadas de cerâmica/polímero. O compósito polimérico é utilizado na base da blindagem com a função de absorver a energia cinética residual do projétil e dos estilhaços da cerâmica após o impacto. Para atender a estes requisitos o compósito polimérico precisa ter alta tenacidade à fratura, alta resistência mecânica e deformação controlada. Uma deformação exagerada da placa polimérica pode causar lesões aos usuários de coletes balísticos de proteção pessoal, por exemplo. Neste trabalho foi realizada a mistura de polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) com polietileno de ultra alta massa molecular (UHMWPE) utilizando um homogeneizador de alta rotação com posterior prensagem a quente com a finalidade de melhorar a mistura dos componentes fundidos e facilitar o processo de fabricação das placas poliméricas. Para compensar as perdas de propriedades mecânicas das blendas em relação ao UHMWPE puro foram produzidos compósitos com adição de 0,5; 1,0 e 2,0 % em massa de nanotubos de carbono funcionalizados com ácido nítrico. Os valores das propriedades mecânicas e térmicas dos compósitos foram comparados com as blendas poliméricas sem adição de nanotubos de carbono. As blendas poliméricas e nanocompósitos foram submetidos aos ensaios mecânicos de dureza Shore D e ensaio de tração uniaxial. Para avaliação da estabilidade térmica foram realizadas análises de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise termogravimétrica (TGA), e para a avaliação morfológica dos nanocompósitos foi utilizado microscopia eletrônica de varredura (FEG-MEV). ABSTRACT The purpose of developing UHMWPE/ LLDPE/ CNT nanocomposite plates is to obtain a material that can be applied in laminated ceramic/polymer structures for high-impact ballistic protection. The polymer nanocomposite is used in the backing plate of the armor structure to absorb the residual kinetic energy of the projectile and shards from the ceramic material after impact. The polymer nanocomposite must have high fracture toughness, high mechanical strength and controlled deformation, in order to comply with these requirements. For instance, extreme deformations of the backing plate may cause injury to users of ballistic protective vests. In this work, a blend of linear low-density polyethylene (LLDPE) and ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) was prepared, using a high-rotation homogenizer with subsequent hot pressing, in order to facilitate the manufacturing process of the polymer nanocomposite plates. Furthermore, carbon nanotubes (0.5, 1.0 and 2.0 wt%), functionalized with nitric acid, were added to the polymer blend, in order to improve the mechanical properties of the resulting material. The mechanical and thermal properties of the polymer blend and the polymer nanocomposite were compared with each other. The polymer blends and polymer nanocomposites were submitted to mechanical tests such as Shore D hardness and uniaxial tensile tests. Differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) were performed to evaluate thermal stability of the various compositions. Finally, scanning electron microscopy (SEM-FEG) was performed to evaluate the morphology of the nanocomposites.
Databáze: OpenAIRE
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