Comportamento balístico de compósito de polietileno de altíssimo peso molecular: efeito da radiação gama

Abstract

Os materiais compósitos de matriz polimérica (PMCs) reforçados por fibras são considerados excelentes materiais de engenharia. Em aplicações estruturais, quando uma elevada relação resistência peso é fundamental para o projeto, os PMCs vêm substituindo com sucesso diversos materiais convencionais. Materiais têxteis são utilizados, desde a 2ª Guerra Mundial, como blindagens balísticas. Materiais fabricados com fibra do polietileno de altíssimo peso molecular (UHMWPE) são empregados na produção de blindagens, para proteção pessoal e em carros de combate. Todavia, em virtude de terem sido desenvolvidos e comercializados mais recentemente, não existem informações suficientes sobre o desempenho balístico desses materiais após a sua exposição aos agentes ambientais. No presente trabalho foi estudado o comportamento balístico de placas compósitas fabricadas com fibra de polietileno de altíssimo peso molecular (UHMWPE), após sua exposição à radiação gama. Os resultados dos testes balísticos foram relacionados com as alterações macromoleculares induzidas pela irradiação por meio de ensaios mecânicos (dureza, impacto e flexão) e físico-químicos (espectroscopia no infravermelho, calorimetria diferencial de varredura e análise termogravimétrica). Foi verificado que a irradiação gama provoca modificações nas cadeias macromoleculares do polímero, que alteram as propriedades mecânicas do compósito de UHMWPE, reduzindo, nas doses de radiação mais elevadas, o seu desempenho balístico. Estes resultados são apresentados e discutidos.

Development of multilaminar composites for vehicular ballistic protection using ultra-high molecular weight polyethylene laminates and aramid fabrics

“…For ARA-100, it is possible that the lack of alignment of aramid fibers as a result of the weaving process has caused partial break of the fibers, hindering their ballistic performance for this type of ammunition. 40–47 Moreover, ballistic impacts from 9 mm handguns apply deformation rates close to 10 4 s −1 , 2 similar to those observed at the SHPB, and similar to the ballistic tests presented in Table 4, thus corroborating the V 50 results herein found.…”

“…42 As such, the lower the stiffness of the composite, the higher the tenacity, as more energy will be absorbed at the moment of the ballistic impact. 43 For aramid fibers, this property is hindered because of the interlocking of the fibers in the fabric, which restricts the stress wave propagation. 37,44 The Young’s modulus could not be precisely calculated, because the necessary equilibrium of the stresses at the linear strain region of the composites could not be achieved.…”