Tudo sobre o Kevlar®: Propriedades e Aplicações

Publicado por Materiais Júnior em junho 4, 2021junho 4, 2021

Você sabe o que um colete a prova de balas, os cabos de fibra ótica no fundo do oceano e a espaçonave pathfinder que pousou em Marte tem em comum? Bem, se você respondeu Kevlar® você acertou! Seja em terra firme, no fundo do mar ou até mesmo no espaço, o Kevlar é um polímero que está presente em diversas aplicações cotidianas, indo muito além de sua aplicação mais famosa em coletes a prova de balas. Pensando nisso, preparamos esse artigo para que você conheça mais sobre a história, as propriedades e o processamento além de outras aplicações desse material. 

Como surgiu o Kevlar®?

A história do Kevlar® tem início nos anos de 1960 com a então bacharel em química Stephanie Kwolek nos laboratórios da DuPont. Na época, a DuPont (empresa) estava pesquisando um novo material que fosse capaz de substituir o aço como aditivo da borracha no processo de fabricação de pneus.

Após diversos testes com outros polímeros, Stephanie e seus colegas de laboratório passaram a realizar testes com o grupo das poliaramidas. Em um desses testes, Stephanie chegou a uma solução polimérica com características diferentes das esperadas: nada viscosa, opaca e com uma consistência semelhante à do leite. Em razão dos resultados obtidos, Kwolek solicitou que pudesse fazer um teste com o material na spinneret, uma máquina na qual é feita a fiação de polímeros. Inicialmente o teste foi negado pelo técnico do equipamento por acreditar que a solução obtida continha partículas, o que poderia danificar o equipamento. 

Dias depois, Stephanie apresentou uma prova de que a solução não continha partículas e foi autorizada a utilizar a spinneret para fazer a fiação da solução. Os resultados obtidos por Stephanie foram excelentes: essa nova fibra era mais resistente que o aço e que o nylon®, porém muito mais leve. Por meio dessa descoberta, foi possível o desenvolvimento de diversas fibras de alto desempenho, em especial o Kevlar®.

Quais são as propriedades do Kevlar®?

Bem, agora que você conhece mais sobre a história de como foi desenvolvido o Kevlar®, que tal entender melhor suas propriedades? 

Para isso, temos que lembrar que esse polímero pertence ao grupo das poliaramidas, uma classe de moléculas marcada essencialmente por 3 aspectos: o grande número de vezes que se repete uma estrutura da molécula, a existência de anéis aromáticos e a presença da função amida ligando essa grande quantidade de anéis aromáticos. 

Estrutura Química do Kevlar. Fonte

Nesse sentido, essas 3 características são responsáveis por uma forte atração intermolecular garantindo a esse material algumas propriedades como: 

• Elevada resistência à tração (até 10 vezes maior do que o aço para a mesma base de peso); 
• Resistência a impactos; 
• Grande resistência à corrosão e ao calor; 
• Baixo peso; 
• Elevado módulo de elasticidade; 
• Preservação das propriedades mesmo em baixas temperaturas. 

Desse modo, esse material se torna versátil para diversos produtos e aplicações como será comentado mais abaixo no texto. 

Como é feito o Kevlar®?

O processamento desse material se dá em basicamente 4 etapas: 

• Primeiramente, é realizada uma polimerização de adição do ácido tereftálico com a p-benzenodiamina. Nessa etapa, o objetivo é formar macromoléculas por meio da repetição de unidades químicas menores. Ainda nesse processo, os componentes sólidos obtidos pela reação são convertidos em um líquido que dará origem às fibras após o processo de extrusão;
• Agora, no processo de extrusão, as fibras passam por uma fieira com diversos furos que determinaram o diâmetro da fibra. Ao final dessa etapa, o líquido terá sido transformado em uma fibra; 
• Os filamentos de fibra então obtidos no processo de extrusão são transformados em fios por meio de um processo de torção; 
• Por fim, os fios são cortados no comprimento e na forma desejada para determinada aplicação. 

Polimerização por adição do Ácido Tereftálico e da p-benzenodiamina. Fonte

Outras Aplicações do Kevlar®:

Você já conhece suas propriedades e como ele é feito, mas deve estar se perguntando para que o Kevlar® serve: para além das aplicações já citadas no início do texto, podemos destacar também a utilização deste polímero nas seguintes indústrias:

Indústria Automotiva

Em razão de seu excelente desempenho, durabilidade e resistência a altas temperaturas, o Kevlar® pode ser encontrado em diversos componentes de um automóvel. Dentre eles podemos citar: 

• Cinto de segurança; 
• Pastilhas de freio; 
• Embreagens;
• Juntas; 
• Pneus. 

Indústria Militar

Por apresentar grande resistência mecânica e à impactos, o Kevlar® está presente nas vestimentas e nos automóveis militares. Nesse sentido, seu uso se dá principalmente em: 

• Capacetes; 
• Colete a prova de balas; 
• Blindagem de veículos. 

Equipamentos de proteção individual (EPIs)

O uso do Kevlar® em EPIs se dá em virtude deste material apresentar resistência a cortes, elevada resistência mecânica e por ser resistente às chamas, sendo amplamente utilizado em: 

• Luvas; 
• Equipamentos de bombeiro. 

Cordas e Cabos

A utilização do Kevlar® em cordas e cabos talvez seja a mais versátil. Por conta de sua leveza, flexibilidade, resistência ao calor e elevada resistência mecânica, esse material se torna útil para aplicações terrestres, marítimas e espaciais. Dentre essas aplicações podemos citar: 

• Cabos de elevador; 
• Cabos de pontes suspensas leves; 
• Cordas de resgate marítimo; 
• Cabos de fibra óptica; 
• Cordas que auxiliaram a proteger as almofadas de aterrissagem da espaçonave Pathfinder. 

Mineração

Em razão de sua elevada resistência mecânica, leveza e grande durabilidade o Kevlar® é utilizado em: 

• Esteiras transportadoras de minérios e rochas; 

Bens de Consumo

Em razão de ser um material leve, durável e resistente, o Kevlar® também é muito utilizado em diversos bens de consumo como por exemplo: 

• • Malas; 
  • Artigos esportivos; 
  • Carregadores de celular; 
  • E também em equipamentos de pesca como o suporte hook.

Com isso, chegamos ao final do nosso texto, e agora que você já conhece mais sobre o Kevlar®, que tal dar uma conferida nesse artigo do nosso blog sobre o Nylon e as poliamidas? 

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