F IBRAS S INTÉTICAS

São fibras manufaturadas produzidas de um polímero construído de elemento químico ou compostos, em oposição às fibras feitas de polímeros naturais. (LADCHUMANANANDASIVAM, Rasiah.,2002)

Fonte: Autor, 2015 (Rasiah.,2002, p.4)

São fibras desenvolvidas inicialmente com o objetivo de copiar e melhorar as características e propriedades das fibras naturais. A medida que suas aplicações foram se desenvolvendo, tornaram-se uma necessidade, devido a alta demanda de vestuários confeccionados e a um custo mais baixo, reduzindo, ao mesmo tempo, a vulnerabilidade da indústria têxtil e eventuais dificuldades da produção agrícola (ROMERO, 1995).

3.4.1.1POLIARAMIDA

Em meados dos anos 60, a obtenção de polímeros com maiores resistência à tração e módulo de elasticidade exigia que suas moléculas apresentassem uma configuração de cadeia molecular estendida. Naquela época, a poliamida (PA), também conhecida como "nylon", e o poliéster representavam os maiores avanços em termos de fibras sintéticas. Esses polímeros, que têm uma cadeia molecular flexível, podiam alcançar um limitado grau de orientação pelo estiramento da fibra

após a fiação, o que exigia o desembaraço e a orientação da cadeia na fase sólida. Permitindo assim obter polímeros com tenacidade e módulo mais significativos

Em 1965, um método para a produção de polímeros com cadeia linear estendida foi desenvolvido por cientistas da empresa DuPont®, que observaram que o polímero poli-p-benzamida formava soluções líquidas cristalinas devido à simples repetição de sua estrutura molecular. Este desenvolvimento, que permitiu a obtenção linear dos anéis benzênicos, abriu caminho para a formulação atual da poliaramida. As moléculas de poliaramida, desta maneira, ficam naturalmente estendidas, tomam a forma de um bastão e originam fibras com excelentes propriedades (YANG, 1993).

O poli(p-fenileno tereftalamida) (PPDT ou PPTA) ou poliamida aromática ou poliaramida ou, simplesmente, aramida é uma fibra sintética, encontrada sob diversas formas e com diferentes seções transversais. Sua designação decorre da junção de ambos os termos da sua denominação de poliamida aromática, que expressa sua composição química. A definição dada pela Federação Trade

Commission - EUA, diz ser uma fibra manufaturada, cuja substância componente é

formada por uma cadeia longa de poliamida sintética, com ligações peptídicas (C-N) que resultam em aproximadamente 85% de ligações amida (-CO-NH-) ligadas diretamente por anéis aromáticos (TROMBETTA, 2013).

A poliaramida é um polímero de cadeia longa, sendo parcialmente alcalina (grupo amida) e parcialmente ácida (grupo carboxila) (WIEBECK, 2005). Como pode ser observado na Figura 05.

Figura 05 - Cadeia macromolecular da para-aramida

Fonte: Adaptado de HOLMES, 2006

Os grupos Amida (CO-NH) formam fortes ligações que são resistentes a solventes e calor. Os anéis de fenilo (ou anéis aromáticos) são grupos volumosos de

seis lados de átomos de carbono e hidrogênio que impedem que as cadeias de polímero rotacionem e se torçam em torno de suas ligações químicas. Como resultado, as aramidas são moléculas rígidas, retas, de alto ponto de fusão e em grande parte insolúveis que são ideais para a fiação de fibras de alto desempenho. Essa fibra tem melhores propriedades mecânicas do que o aço e fibra de vidro na mesma base de massa e também mantém e retém essas propriedades a altas temperaturas, sendo resistente à chama. Tem geralmente dois tipos, ou seja, para- aramida e fibra de meta-aramida. As aramidas mais conhecidas são a meta-aramida (a utilizada nessa pesquisa), também conhecida pelo seu nome comercial – Nomex (Dupont®) e Conex (Teijin®), uma fibra de alto ponto de fusão, fabricada em roupas de proteção à prova de chama, e para-aramida, conhecida por Kevlar (Dupont®) ou Twaron (Teijin®), uma fibra de alta resistência feita em coletes à prova de balas. Durante os anos 1950 e 1960, foram inventados métodos para estender essa classe a compostos contendo anéis de carbono por pesquisadores da EI du Pont de

Nemours & Company (agora DuPont - EUA), esses métodos envolveram a

dissolução de ácidos e aminas em solventes adequados e reagindo a baixas temperaturas, as aramidas foram preparadas por condensação de uma diamina e ácido tereftálico, um ácido carboxílico que contém um anel hexagonal de benzeno nas suas moléculas. As ligações próximas das cadeias de polímero aromático produziu uma fibra forte, resistente, rígida e de alto ponto de fusão para pneus radiais, tecidos resistentes a calor ou à prova de chamas, roupas à prova de balas e materiais compósitos reforçados com fibras (GENT, 2016).

A DuPont começou a produzir Nomex (sua marca registrada para poli- meta- fenileno isoftalamida) em 1961 e Kevlar (o nome de marca de poli- para- tereftalamida fenileno) em 1971. Estes dois compostos são distinguidos pela estrutura das suas cadeias de polímero, o Nomex caracterizado por anéis de fenilo

meta-orientados e Kevlar por para orientados como podem ser observado na Figura

06:

Fonte: https://media1.britannica.com/eb-media/40/15440-004-3969A544.jpg

3.4.1.2META-ARAMIDA

As fibras de Meta aramida são geralmente centrifugadas a seco a partir da solução em que o polímero é preparado, e é estirado a quente para proporcionar uma alta resistência à tração. Já o polímero utilizado para a Para-aramida e os compostos relacionados, é feito a partir de uma solução quente e de alto teor de sólidos de ácido sulfúrico concentrado (GENT, 2016).

As aramidas não são produzidas em tão alto volume como fibras convencionais, como nylon e poliéster, mas, devido ao alto preço/unidade, representam um mercado lucrativo. Esta caracteriza-se pela sua excelente resistência térmica uma vez que não derrete, nem inflama em níveis normais de oxigênio, derrete e simultaneamente se decompõe a aproximadamente 350 ° C (660 ° F). A meta-aramida é utilizada principalmente em sistemas de filtragem, freios, roupas e materiais de segurança (WIEBECK, 2005), sacos de filtro para gases de pilha quente, roupas para prensas que aplicam acabamentos de prensa permanente para tecidos, cintas de secador para fabricantes de papel, entrançados para motores elétricos, uniformes para pilotos militares, motoristas de corrida, aplicações aeroespaciais, cintos e mangueiras de automóveis, filtração de ar, isolamento térmico e elétrico, substituto do amianto e em vestuário ignífugos para bombeiros (Blasct,2000), sendo amplamente utilizada na produção de vestuário de proteção.

A meta-aramida apresenta bom desempenho em altas temperaturas, mantendo valores adequados de resistência mecânica, resistência à abrasão e estabilidade dimensional. Apesar destas propriedades bastante importantes e da imensa gama de aplicação da fibra de meta aramida, verifica-se que trata-se de um polímero bastante complicado de ser tingido em situações convencionais.