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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Radovanovic, Eduardo
Título: Utilização de Polímeros de Silício como Precursores de SiC e SiCxOy na Obtenção de Compósitos Contendo Fibras de Carbono
Ano: 2000
Orientadora: Profa. Dra. Inez Valéria Pagotto Yoshida
Coorientadora: Profa. Dra. Maria do Carmo Gonçalves
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Polímeros precursores cerâmicos, Polissilanos, Siliconas
Resumo: Neste trabalho foram preparados os compósitos C-C/SiC, C-C/SiCxOy e C/Si CxOy, utilizando-se distintos polímeros de silício, previamente selecionados, como precursores da fase cerâmica. A seleção dos melhores precursores poliméricos foi efetuada com base nas composições dos produtos e nos rendimentos cerâmicos obtidos na pirólise, a 1000°C, das misturas constituídas por poli(metilsilano), PMS, e poli(dimetilsilano-co-metilvinilsilano), PMVS, precursora do SiC, e por poli(metilsiloxano), PMSO, e 1,3,5,7-tetrametil-1,3,5,7-tetravinilciclotetrasiloxano, D4Vi, precursora do SiCxOy. A mistura polimérica selecionada foi infiltrada em laminados de tecidos de fibras de carbono, sendo em seguida submetida à pirólise, dando origem aos compósitos C-C/SiC e C-C/SiCxOy, após cinco ciclos consecutivos de infiltração/pirólise. O mesmo procedimento foi empregado na obtenção do compósito C/SiCxOy, sendo que um feltro de poli(acrilonitrila) foi o precursor das fibras de C. Os compósitos C-C/SiC e C-C/SiCxOy apresentaram um melhor desempenho termo-oxidativo que o do C-C, evidenciando o efeito protetor da fase cerâmica nas fibras de carbono. A avaliação das propriedades mecânicas destes compósitos, realizada por ensaios de flexão, evidenciou para ambos menores resistências à flexão e maiores módulos de flexão que os correspondentes valores obtidos para o C-C, além de sofrerem fratura frágil. A obtenção do compósito C/SiCxOy a partir de feltros de fibras de PAN e de uma rede polimérica PMSO/D4Vi se mostrou uma rota interessante, na qual as fibras de polímero orgânico são convertidas a fibras de carbono, concomitantemente à conversão da rede de siloxano a SiCxOy. Através deste método foi possível obter compósitos que apresentaram a matriz cerâmica livre de trincas e com propriedades mecânicas superiores às da cerâmica pura.
Abstract: In this work C-C/SiC, C-C/SiCxOy and C/SiCxOy composites were prepared using different silicon polymers, previously selected, as ceramic precursors. A Mixture of poly(methylsilane), PMS, and poly(dimethylsilane-co-methylvinylsilane), PMVS, was chosen as a SiC precursor, while a mixture of poly(methylhydridesiloxane), PMSO, and 1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcycletetrasiloxane, D4Vi, was selected as a SiCxOy precursor. The optimized proportion of each component in the polymer mixture was chosen in function of the product composition and the ceramic yield in the pyrolysis process, at 1000°C. In order to obtain the C-C/SiC and C-C/SiCxOy composites, the selected polymer mixture was infiltrated in textile carbon fiber laminates, previously to the pyrolysis. Five consecutive infiltration/pyrolysis cycles was carried out. Similarly, the preparation of C/SiCxOy composite was performed using PAN felt as carbon fiber precursor. C-C/SiC and C-C/SiCxOy composites presented better thermo-oxidative performance than C-C material, showing up the protective effect of the ceramic phase on carbon fibers. Mechanical properties were evaluated through flexural test and the results showed that both composites have lower flexural strength and higher flexural modulus than C-C, however, they presented brittle fracture mode. The preparation of C/SiCxOy composite from felt of PAN fibers and polymeric PMSO/D4Vi network showed to be an interesting one step route to prepare this kind of composite, in which the fibers of organic polymer are converted into carbon fibers, while siloxane network is converted into SiCxOy. Through this method, ceramic matrix composite monoliths free from crazes were obtained, showing improved mechanical properties than the pure ceramic.
Arquivo (Texto Completo): vtls000215752.pdf (tamanho: 7,00MB)

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