Orientadores: Edison Bittencourt, Jose Luis Gomes da SilvaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: A utilização de fibras de carbono em compósitos estruturais torna necessário o conhecimento dos fenômenos envolvidos durante sua obtenção. O estudo da estabilização oxidativa da poliacrilonitrila (PAN) é fundamental pois nessa etapa, a fibra torna-se susceptível a transformações morfológicas que influenciam diretamente as propriedades das fibras de carbono. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e otimização do processo de obtenção da PAN oxidada (PANOX) a partir da poliacrilonitrila, por meio de um conjunto de técnicas de caracterização para monitorização do processo e da proposta de um modelo matemático de difusão do oxigênio durante a estabilização oxidativa. O controle das reações químicas, das modificações morfológicas e estruturais, durante a estabilização oxidativa, foram acompanhadas por programas analíticos. Técnicas de espectrometria no infravermelho, ressonância magnética nuclear e análise elementar orgânica foram utilizadas para a avaliação das propriedades químicas. Temperaturas de transição vítrea (Tg) e ciclização, fluxo de calor, perda de massa e estabilidades térmica e dimensional foram obtidas por análises térmicas. Índice de aromatização, ordenamento lateral e índice de cristalinidade foram obtidos por difração de raios-X. A concentração de oxigênio reagido foi monitorizada por determinação de massa específica e observação da seção transversal das fibras por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e relacionada com as propriedades mecânicas das fibras de carbonoAbstract: The utilization of carbon fibres in structural composites makes necessary the knowledge of the involved fenomena during its production. It is important to study the oxidative stabilization of Polyacrylonitrile (PAN), since at this stage the fiber becomes susceptive to morphological transformations that affect directly the carbon fibers properties. The aim of this work was to develop and opmize the process of obtaining oxidized PAN (PANOX) from polyacrylonitrile by means of characterization techniques to monitorate the process, and the proposal of a mathematical model of oxygen diffusion during the oxidative stabilization. Analytical techniques were used to follow up chemical reactions and the structural and morphological changes. Infra-red spectroscopy, nuclear magnetic resonance and elemental analysis technique were used to evaluate the chemical properties. Glass transition temperature (Tg) e ciclyzation, heat flow, weight loss and thermal and dimensional stability were determined by thermal analysis. Aromatization and crystalinity indices and lateral ordering were obtained by X-ray diffraction. The reacted oxygen concentration, was monitored by the determination of the fiber density and the observation of transversal section of the fibers by the carbon fibersDoutoradoCiencia e Tecnologia de MateriaisDoutor em Engenharia Químic
