Compósitos ou Composites Poliméricos

Atualmente, um dos focos principais de interesse da química é o estudo das propriedades dos materiais formados por misturas de várias substâncias. Isso porque muitas vezes misturando-se dois ou mais compostos é possível conseguir um material com as propriedades desejadas.

Os compósitos, também chamados de composites, são exatamente isso, materiais formados pela união de outros materiais com o objetivo de se obter um produto de maior qualidade.

Mas os compósitos não estão somente no laboratório e na indústria, dentro de nosso próprio corpo e desde a antiguidade já haviam compósitos. Veja três exemplos:

• Osso: O nosso osso possui cartilagens, tendões e músculos que se unem e lhe dão resistência e flexibilidade. Além disso, ele é constituído de fibras elásticas de colágeno dentro de uma estrutura sólida de fosfato de cálcio.

• Concreto armado: No concreto, o cimento mantém a areia e as pedras unidas. Pode-se aumentar a resistência desse concreto introduzindo barras e malhas de ferro.

• Blocos de argila: Para tornar os tijolos mais resistentes e duros, povos como os assírios e os babilônios misturavam palha no interior desses blocos ou tijolos.

Os compósitos têm então propriedades muito desejáveis na fabricação de determinados produtos, como maior dureza e resistência a fraturas e ataques de compostos químicos e da água do mar, menor deformação com o calor e maior resistência a mudanças de temperatura, dilatando pouco.

É possível também se desenvolver composites que sejam, por assim dizer, “sob medida”, ou seja, que tenham as características exatas para a fabricação do produto, como determinados graus de dureza e de condutividade elétrica.

Por esses motivos, os composites são largamente aplicados nas asas e fuselagem de aviões, em helicópteros, em satélites artificiais, nas carenagens dos carros de fórmula 1, em raquetes de tênis, tacos de golfe, skates, veleiros oceânicos de competição, em tanques de armazenar líquidos corrosivos, em foguetes e ônibus espaciais, que precisam resistir a elevadas temperaturas.

Mas, como se produz esse composites?

Em geral, os composites mais modernos são formados por fibras unidas entre si por uma substância denominada de matriz, que funciona como uma espécie de cola. As principais fibras utilizadas são:

• Fibra de carbono:cadeias de carbono, que resultam da queima parcial de fibras plásticas;

• Fibra de vidro:fios de vidro especial;

• Fibra de poliaramida:Um exemplo é o kevlar, uma poliamida formada pela reação entre o ácido tereftálico e a para-benzeno-diamina. Ele é de altíssima resistência e baixa densidade, utilizado para produzir coletes de balas, chassis de carros de corrida, bicicletas e peças de aviões;
• Fibra cerâmica:como as de carbeto de silício (SiC) e a de nitreto de silício (Si₃N₄). Pode-se também deixar a cerâmica comum, que é feita de argila, menos quebradiça, mais resistente a altas temperaturas e mais leve, por embeber fibras de grafite ou de kevlar na cerâmica.

Elas podem estar na forma de manta ou de fios contínuos ou cortados, que são colados pela matriz. Já a matriz pode ser de dois tipos:

• Matriz metálica: alumínio, titânio.
• Matriz plástica:polímeros termofixos, poliésteres, poliamidas, polímeros termoplásticos e policarbonatos, resinas epóxi (cuja formação é mostrada a seguir).

As colas ou cimentos do tipo epóxi são polímeros de cadeias cruzadas, extremamente rígidos, que são formados por misturas da resina epóxi vista acima e uma poliamina:

------------ ─ N ─ CH₂ ─ CH₂ ─ N ─ CH₂ ─ CH₂ ─ N ─ -----------------
                │                         │                         │
                H                        H                         H