Influência da temperatura e tempo de cura na transição vítrea da resina epóxi
DOI:
https://doi.org/10.18226/23185279.v7iss3p14Abstract
O presente estudo determinou a temperatura de transição vítrea (Tg) de uma resina epóxi utilizada como matriz de material compósito com tecido de fibra de carbono. Foram utilizados dois métodos distintos de cura, com o objetivo de obter uma Tg mínima e uma cura sem bolhas ou vazios internos. A aplicação dessa resina será como matriz de um compósito laminado de fibra de carbono. Para tal dois métodos de cura foram propostos, o método A e B. O método A consistiu em curar a resina em estufa com uma temperatura de cura e pós-cura mais elevadas, porém por num tempo menor do que o método B. O método A resultou em temperaturas de transição vítrea em três das cinco amostras acima dos 100°C; porém, houveram defeitos internos nas amostras no momento da cura em temperatura elevada. O método B consistiu em curar 4 amostras em temperatura mais baixa (na faixa dos 23 °C), por um período de tempo maior (24, 96, 168, 240 h). Após esse processo, submeteu-se a uma pós-cura em estufa com uma temperatura mais elevada (55 °C ou 80 °C) por 4 horas, e avaliou-se a sua Tg antes e depois do processo de pós-cura. O método B obteve todas as amostras livres de defeitos tanto no processo de cura quanto no processo de pós-cura, e apresentou uma amostra com Tg logo acima dos 90 °C após o processo de pós-cura. A aplicação do material compósito em estrutura aeronáutica será submetida a temperaturas de no máximo 80 °C. O método B foi escolhido por satisfazer os critérios de isenção de defeitos internos e uma Tg acima dos 80 °C.
References
D. L. Gomes and I. Bento, “a Melhoria Do Desempenho No Setor Aeroespacial : Processos E Seleção,” vol. 22, no. 12, pp. 15–24, 2016.
A. R. M. Gualberto, M. C. A. Gatt, and J. R. Tarpani, “Resistência e tolerância a impacto transversal de baixa energia de um laminado híbrido metal/fibra,” Revista Materia, vol. 14, no. 2, pp. 795–813, 2009.
D. R. Askeland, Ciência e Engenharia dos Materiais. São Paulo SP, 2012.
W. D. J. Callister, Ciência e Engenharia dos Materiais, 5°. 2008.
P. de T. Mendonça, Materiais Compostos e estruturas-sanduíche: Projeto e Análise., 1°. Barueri -SP, 2005.
J. M. F. De Paiva, S. Mayer, G. M. Cândido, and M. C. Rezende, “Avaliação da temperatura de transição vítrea de compósitos poliméricos reparados de uso aeronáutico,” Polímeros, vol. 16, no. 1, pp. 79–87, 2006.
J. Barton, The application of differential scanning calorimetry (DSC) to the study of epoxy resin curing reactions, vol. 72. 1985.
Huntsman, “Araldite ® LY 5052 / Aradur ® 5052 *,” 2007.
Y. Tomita and K. Morioka, “Effect of lay-up sequence on mechanical properties and fracture behaviour of advanced CFRP laminate composite,” Materials Science and Engineering: A, vol. 234–236, pp. 778–781, 1997.
B. S. Hayes, E. N. Gilbert, and J. C. Seferis, “Scaling complications of dual temperature cure resin prepreg systems in airplane part manufacture,” Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 31, no. 7, pp. 717–725, 2000.
G. Francucci, F. Cardona, and N. W. Manthey, “Cure kinetics of an acrylated epoxidized hemp oil-based bioresin system,” Journal of Applied Polymer Science, vol. 128, no. 3, pp. 2030–2037, 2013.
F. Fraga, C. Castro-Dı́az, E. Rodrı́guez-Núñez, and J. M. Martı́nez-Ageitos, “Physical aging for an epoxy network diglycidyl ether of bisphenol A/m-xylylenediamine,” Polymer, vol. 44, no. 19, pp. 5779–5784, 2003.
D. D. L. Chung, “Processing-structure-property relationships of continuous carbon fiber polymer-matrix composites,” Materials Science and Engineering R: Reports, vol. 113, pp. 1–29, 2017.
H. S. Choi, K. J. Ahn, J. Nam, and H. J. Chun, “Hygroscopic aspects of epoxy / carbon fiber composite laminates in aircraft environments,” Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 32, pp. 709–720, 2001.
Q. Tao, G. Pinter, and T. Krivec, “Influence of cooling rate and annealing on the DSC Tg of an epoxy resin,” Microelectronics Reliability, vol. 78, pp. 396–400, 2017.
D. Kersting, “Caracterização de resinas epóxi para compósitos curadas através de irradiação de micro – ondas,” vol. 16, no. 3, pp. 148–156, 2015.
N. Sbirrazzuoli, S. Vyazovkin, A. Mititelu, C. Sladic, and L. Vincent, “A Study of Epoxy-Amine Cure Kinetics by Combining Isoconversional Analysis with Temperature Modulated DSC and Dynamic Rheometry,” Macromolecular Chemistry and Physics, vol. 204, no. 15, pp. 1815–1821, 2003.
M. J. Richardson and N. G. Savill, “Derivation of accurate glass transition temperatures by differential scanning calorimetry,” Polymer, vol. 16, no. 10, pp. 753–757, 1975.
F. Levy Neto and L. C. Pardini, Compósitos Estruturais Ciência e tecnologia, 1°. São Paulo SP, 2006.
I. C. Riegel, L. L. Freitas, and D. Samios, “Envelhecimento físico de sistemas DGEBA/DDM investigado por análise térmica (DSC/DMA),” Polímeros, pp. 58–64, 1999.
Z. H. Ophir, J. A. Emerson, and G. L. Wilkes, “Sub-Tgannealing studies of rubber-modified and unmodified epoxy systems,” Journal of Applied Physics, vol. 49, no. 10, pp. 5032–5038, 1978.
U. T. Kreibich and R. Schmid, “Inhomogeneities in epoxy resin networks,” Journal of Polymer Science: Polymer Symposia, vol. 53, no. 1, pp. 177–185, 1975.
F. Levy Neto and L. C. Pardini, Compósitos Estruturais Ciência e tecnologia, 1°. São Paulo SP, 2006
ASTM International, “Standard test method for tensile properties of plastics,” ASTM International, vol. 08, pp. 46–58, 2003.
M. L. Costa, S. F. M. De Almeida, and M. C. Rezende, “Resistência ao Cisalhamento Interlaminar de Compósitos com Resina Epóxi com Diferentes Arranjos das Fibras na Presença de Vazios,” vol. 11, pp. 182–189, 2001.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2019 Scientia cum Industria
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Declaração de originalidade e cessão de direitos autorais
Declaro que o presente artigo é original, não está sendo tendo sido submetido à publicação em qualquer outro periódico nacional ou internacional durante o processo de revisão. Através deste instrumento, em meu nome e em nome dos demais co-autores, porventura existentes, cedo os direitos autorais do referido artigo à revista SCIENTIA CUM INDUSTRIA. Contudo, a reprodução total ou parcial impressa ou eletrônica pode ser feita desde que o autor comunique oficialmente à revista. Declaro estar ciente de que a não observância deste compromisso submeterá o infrator a sanções e penas previstas na Lei de Proteção de Direitos Autorias. Declaro estar ciente de que a não observância deste compromisso submeterá o infrator a sanções e penas previstas na Lei de Proteção de Direitos Autorias (Nº9610, de 19/02/1998).