| Resumo : |
Parafina tem sido apontada como um material promissor para utilização em grãos combustíveis de motores-foguete híbridos, devido à sua alta velocidade de queima. Entretanto, sua fragilidade mecânica é o maior obstáculo para esta aplicação. Diante desse cenário, um novo método para produção de grãos de motores-foguete híbridos à base de parafina e pré-polímero de polibutadieno líquido hidroxilado (HTPB) com maior estabilidade estrutural é proposto nesta tese. Nesse contexto, este projeto apresenta: i) um estudo detalhado da influência dos parâmetros de processo no tamanho e morfologia de partículas de parafina (analisados por microscopia óptica e por difração a laser); ii) a definição da melhor proporção de partículas para um sistema bimodal que resulte em empacotamento máximo; iii) a caracterização da carga máxima de partículas de parafina do sistema bimodal escolhido que pode ser adicionada ao pré-polímero de HTPB para o processamento de grãos combustíveis com propriedades mecânicas adequadas; vi) a síntese, a caracterização e a escolha de complexo metálico para atuar como catalisador de queima do poliuretano à base de HTPB; e v) a avaliação da eficiência de alguns grãos combustíveis quanto aos propriedades termodinâmicos, cinéticos e de queima. Duas técnicas foram avaliadas para a produção das partículas de parafina: cristalização por emulsão e spray-cooling. Partículas em duas faixas de tamanho distintas (50 µm e 500 µm) foram preparadas por cristalização por emulsão, misturadas em uma proporção ótima (45% em massa de partículas finas e 55% em massa de partículas grossas) para produzir o máximo empacotamento e a carga máxima de parafina em HTPB foi definida em 60% em massa. No teste com os grãos combustíveis preparados, observou-se que o grão contendo 40% em massa de partículas de parafina em HTPB apresentou propriedades mecânicas destacadamente melhores, apresentou comportamentos termodinâmicos e cinéticos comparáveis e queima mais homogênea, quando comparado aos grãos de parafina pura e de parafina com negro de fumo. Estes resultados sugeriram que o uso de partículas de parafina misturadas homogeneamente em pré-polímero de HTPB, com o máximo empacotamento e carga, podem levar à produção de grãos combustíveis estruturalmente estáveis e com propriedades de queima adequados para a aplicação em motores foguete híbridos. |