Substituição de amianto por silicato de alumínio e grafite expansível em compósito de poliuretano utilizado em motor-foguete

Abstract

Resumo: Compósitos de poliuretano e amianto (liner) são utilizados como revestimento interno em paredes de motor-foguete, conferindo proteção térmica e garantindo a adesão entre o propelente e as paredes do motor. No entanto, o uso do amianto tem sido restringido devido à sua toxidade. No presente trabalho, o amianto foi substituído por um silicato de alumínio hidratado (SA) e pelo grafite expansível (GE) em diferentes teores no liner. Resultados de análise termogravimétrica (TG) mostraram que a estabilidade térmica do liner praticamente não é afetada pela substituição das cargas, embora a energia de ativação (Ea) obtida para a decomposição tenha mudado, mostrando maiores valores para as amostras contendo as cargas SA e GE. A análise termomecânica (TMA) mostrou que o coeficiente de expansão térmica linear do liner contendo SA foi menor que aquele encontrado para o liner contendo amianto. O liner contendo a carga SA também apresentou os maiores valores de tensão nos testes mecânicos de tração. Palavras-chave:Compósito de poliuretano, silicato de alumínio, grafite expansível, estabilidade térmica. Substitution of Asbestos for Aluminosiliacate and Expandable Graphite in Polyurethane Composites used in Rocket MotorsAbstract: Composites of polyurethane (PU) and asbestos (liner) are used as internal coating of rocket motors, providing thermal protection and assuring the adhesion between propellant and the motor walls. However, the use of asbestos has been restricted due to its hazardous nature. In the present work, asbestos was replaced by hydrated alumina silicate (SA) and expandable graphite (GE) in different contents. Thermogravimetric analysis (TG) showed that the thermal stability of liners was practically unaffected by the filler replacement although the activation energy obtained for the decomposition has changed. Thermomechanical analysis (TMA) showed that coefficients of thermal expansion of SA/liners were lower than asbestos/liner. SA/liners also presented the highest tension values in mechanical tests. Keywords:Polyurethane composite, aluminosilicate, expandable graphite, thermal stability. IntroduçãoPoliuretanos elastoméricos apresentam como caracterís-ticas intrínsecas a alta resistência ao impacto e a boa adesão a superfícies compatíveis com a natureza química da cadeia de poliuretana utilizada [1] . Este material tem sido usado, entre outras aplicações, como revestimento interno em paredes de motor-foguete. Neste caso, é utilizado um compósito de poliuretano contendo cargas como, negro de fumo e amianto, que recebe o nome de "liner". O liner utilizado em motor-foguete tem como principais funções garantir a adesão entre o propelente sólido e a estrutura metálica do motor e atuar como camada ablativa durante a queima do propelente, quando a temperatura varia entre 2000 e 4000 °C [2] . Apesar da exposição a altas temperaturas, o tempo de exposição da camada de liner é da ordem de segundos. O processo de ablação é alcançado por meio da transferência auto-regulada de massa e de calor envolvendo um isolante c...

Recent advances on graphene microstructure engineering for propellant‐related applications

“…1 As the source of power for solid rocket engines, composite propellants are constantly explored in many aspects, including structural safety, energy density and aging management in the past few decades. In order to achieve the high performances, recently, carbon nanomaterials, such as carbon black, 2 graphite, 3 fullerenes, 4 and carbon nanotubes (CNTs), 5,6 have been efficiently used as catalysts or additives for composite propellants because of their notable physical and chemical properties. [7][8][9][10][11][12] Graphene, as an exciting carbon material, has aroused much interest owing to its unique electrical, thermal, and mechanical properties, and so on.…”

Expanded perlite/cork fillers applied to aerospace insulation materials

“…Specimens of each formulation were prepared for the mechanical tensile and elongation tests, as well as for the oxy acetylene torch ablation test. The specimens were cured at 60 °C for 24 hours, and then, were subjected to post cure at ambient conditions for another 7 days, so that the mechanical properties were fully achieved (Crespim et al 2007). produces a char layer during pyrolysis, they did not evaluate the use of perlite in thermal protection systems (TPS) applied to combustion chambers of rocket motors.…”