Desenvolvimento de Cimento de Fosfato de Cálcio Reforçado por ...

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4.2.3. Resistência à Tração e Módulo de Elasticidade Foram obtidos os valores de resistência à tração e módulo de elasticidade das fibras escolhidas, utilizando-se como orientação a norma ASTM D 3822 (ASTM, 1996). A Tabela 4.5 apresenta os resultados obtidos. Tabela 4.5. Resultados do ensaio de tração em fibras Propriedade Carbono Polipropileno Náilon 66 Resistência à tração (GPa) 3,03 ± 0,35 0,093 ± 0,013 0,216 ± 0,005 Módulo de elasticidade (GPa) 232 ± 28 3,4 ± 0,2 6,7 ± 0,3 Alongamento (%) 0,56 ± 0,04 40,8 ± 4,3 4,2 ± 0,2 Os resultados de resistência mecânica e módulo de elasticidade para fibras de carbono estão condizentes com os dados apresentados na Tabela 2.5, mostrando ainda que se trata de fibras de carbono de alta resistência mecânica (HS). Entretanto o valor médio de resistência mecânica obtido é ligeiramente inferior ao especificado pelo fabricante (3,930 GPa), assim como o valor médio do módulo de elasticidade é ligeiramente superior ao especificado (221 GPa). Ambos estão dentro da especificação quando se consideram os valores de desvio padrão da medida. A maior discrepância das medidas encontra-se no valor de alongamento, sendo obtido praticamente um valor igual à metade do especificado pelo fabricante (1,7%). Tal discrepância deve-se ao fato de termos tomado como valor de alongamento o valor no máximo de resistência mecânica, seguindo o procedimento preconizado pela norma ASTM D 3822 (ASTM, 1996), o que talvez ocorra para o fabricante, que parece tomar como alongamento o valor de alongamento de ruptura do material, como pode ser observado no gráfico tensãoXdeformação médio para a fibra de carbono (Figura 4.28). Para as fibras de polipropileno o valor encontrado de resistência mecânica (0,093 GPa) é inferior ao de literatura (Tabela 2.5 (0,5 GPa)). Entretanto, o valor obtido é inferior ao especificado pelo fabricante (3,04gf/fibra = 0,14 GPa). Fried (Fried, 1995) situa os valores de resistência mecânica do polipropileno entre 23 e 38 MPa, o que demonstra que o material ensaiado possui uma resistência à tração praticamente 3 vezes superior a estes valores. Isso se deve ao estiramento que sofrem as fibras durante o seu processamento, aumentando a tensão 101
máxima, tornando-a superior àquela do polímero bruto. O valor de módulo de elasticidade obtido (3,4 GPa) também é inferior aos dados de literatura (Tabela 2.5). Fried (Fried, 1995) apresenta valores típicos para o polipropileno como estando situados entre 1,0 e 1,6 MPa, sendo o valor obtido 2 a 3 vezes superior. Novamente o estiramento das fibras durante o processamento parece explicar esses resultados. Tanto o módulo de elasticidade quanto a resistência mecânica aumentam com a orientação molecular. Quanto maior a orientação, maior o módulo elástico e maior a máxima resistência mecânica (Warner, 1995). A deformação de ruptura, entretanto, diminui com a orientação molecular, uma vez que as cadeias poliméricas estão menos emaranhadas entre elas. No caso, o valor de alongamento obtido (40,8) é inferior aos valores de especificação do produtor (402,8%). O fabricante parece ter adotado, como valor de alongamento, a alongamento de ruptura, contrariamente à norma ASTM D 3822 (ASTM, 96). Deve-se notar que a Figura 4.29 apresenta os resultados do ensaio de tração parcialmente, sendo que o último valor do gráfico não corresponde à ruptura do material, uma vez que o ensaio se tornaria extremamente moroso e seriam obtidos resultados que não são objetivos do presente trabalho. Os valores de resistência mecânica para as fibras de náilon 66 (0,216 GPa) são inferiores aos de literatura (Tabela 2.5 (0,9 GPa)), sendo entretanto cerca de 3 vezes o valor reportado por Fried (Fried, 1995), que é de 76 MPa para o polímero bruto. O valor de módulo de elasticidade obtido (6,7 GPa), entretanto, é 67,5 % superior aos dados de referência da Tabela 2.5. A alongamento medida para as fibras de náilon 66 (4,2%), como nos casos das fibras anteriores, também é menor do que o valor especificado pelo fabricante (60%). A grande variabilidade de valores encontrados em literatura para os valores de resistência mecânica e de módulo de elasticidade deve-se ao fato de que o processamento dos materiais poliméricos tem forte influência nas propriedades mecânicas. Essa influência está diretamente ligada à orientação das cadeias poliméricas, com possível formação de cristalitos orientados e redução de fase amorfa. 102
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