Influência da temperatura e tempo de cura na transição vítrea da resina epóxi

Authors

  • Alexandre Mendes Castro Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Tecnologia e Engenharia de Materiais – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul http://orcid.org/0000-0002-8684-4225
  • Edson Luiz Francisquetti Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - Campus Farroupilha http://orcid.org/0000-0002-1055-3317
  • Alexandre Luís Gasparin Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - Campus Caxias do Sul.

DOI:

https://doi.org/10.18226/23185279.v7iss3p14

Abstract

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.

 

http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v7iss3p14

Author Biographies

Alexandre Mendes Castro, Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Tecnologia e Engenharia de Materiais – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul

Graduado em engenharia mecânica pela universidade de Caxias do Sul UCS (2015), cursando especialização em docência para educação profissional e tecnológica pelo instituto federal de educação ciência e tecnologia de Santa Catarina IFSC, mestrando em engenharia de materiais pelo instituto federal de educação ciência e tecnologia do Rio Grande do Sul IFRS, técnico em eletromecânica. Experiência profissional nas áreas de usinagem, processos de fabricação, manutenção mecânica e projetos de máquinas. Atualmente atua como professor substituto no instituto federal de ciência e tecnologia do rio grande do sul campus Erechim. ExperiÊncia na área de processos de fabricação, usinagem, manutêncão mecânica, projetos de máquinas e materiais compósitos.

Edson Luiz Francisquetti, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - Campus Farroupilha

Professor EBTT e do curso de pós graduação em tecnologia e engenharia de materiais departamento PPGTEM,instituto de educação e tecnologia do Rio Grande do Sul -IFRS - Campus Farroupilha

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.

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Published

2019-06-24

How to Cite

Castro, A. M., Francisquetti, E. L., & Gasparin, A. L. (2019). Influência da temperatura e tempo de cura na transição vítrea da resina epóxi. Scientia Cum Industria, 7(3), 15–23. https://doi.org/10.18226/23185279.v7iss3p14

Issue

Section

Science, Education and Engineering