Avaliação da resistência e do comportamento dinâmico-mecânico sob flexão

O comportamento à flexão é importante na moldagem por injeção durante o preenchimento da cavidade em moldes que apresentam pinos e ressaltos na sua geometria. A tabela 19 apresenta os valores de resistência à flexão e de módulo de elasticidade obtidos para os compósitos com SSF.

Tabela 19: Resistência à flexão e módulo de elasticidade dos compósitos SSF com cura dinâmica.

Composições Resistência à flexão Módulo de elasticidade

(MPa) (GPa)

0% SSF n.p. 2,147 ± 0,304

10% SSF 77,4 ± 1,8 3,828 ± 0,218

15% SSF 84,2 ± 3,0 4,658 ± 0,307

20% SSF 64,7 ± 3,3 4,249 ± 0,260

Na figura 107 é possível verificar que o comportamento sob flexão para os compósitos com SSF foi similar ao ocorrido sob tração. O compósito com 10 % SSF obteve um valor de resistência à flexão de 77,4 MPa e para o compósito com 15% SSF a resistência aumenta para 84,2 MPa. A partir desta fração observa-se um decréscimo no valor da resistência à flexão em razão dos mesmos problemas relacionados com a resistência à tração.

Figura 107: Resistência à flexão dos compósitos com SSF.

Em relação ao módulo de elasticidade (figura 108), observa-se que os valores para os compósitos com 10 e 15% SSF são, respectivamente, de 3,828 e 4,658 GPa. Estes valores representam aumentos de 1,8 e 2,2 vezes. Ao contrário que aconteceu para o comportamento sob tração, para o compósito com 20% SSF, houve uma queda significativa no valor do módulo de elasticidade para 4,249 MPa.

Assim como para a resistência à tração, o valor de resistência à flexão do compósito com 15% SSF foi comparada com os valores de resistência dos materiais comerciais RenCast e Neukadur (tabela 20).

Tabela 20: Propriedades mecânicas sob flexão dos compósitos com 15% SSF, RenCast e Neukadur.

Condições Resistência à flexão Módulo à flexão

(MPa) (GPa)

15% SSF 84,2 ± 3,0 4,658 ± 0,307

RenCast 69,1 ± 3,3 4,474 ± 0,159

Neukadur 87,3 ± 4,7 6,148 ± 0,240

O valor de resistência à flexão do RenCast foi de 69,1 MPa e, para o Neukadur o valor da resistência à flexão foi de 87,3 MPa (figura 109). Assim, a resistência do compósito com 15% SSF situa-se entre os valores obtidos pelos materiais comerciais, sendo 22% maior que o RenCast e apenas 4% menor que o Neukadur.

Figura 109: Resistência à flexão dos compósitos com 15% SSF, RenCast e Neukadur.

Para o módulo de elasticidade à flexão os materiais comerciais RenCast e Neukadur obtiveram valores de 4,474 e 6,148 GPa, respectivamente. Em relação a esta propriedade, o desempenho do compósito com 15% SSF mostrou um comportamento 4% superior ao RenCast e 24% inferior ao Neukadur. Esta diferença significativa se deve, provavelmente, ao fato da flexão se tratar de uma solicitação mecânica com esforços de tração e compressão combinados que em razão da maior fração de carga, pode justificar a maior rigidez do Neukadur.

Figura 110: Módulo de elasticidade à flexão dos compósitos com 15% SSF, RenCast e Neukadur.

Os ensaios para avaliação do comportamento dinâmico-mecânico foram realizados para medir a resistência em função da temperatura. No gráfico da figura 111 é possível verificar que o aumento da fração de SSF promove o aumento do valor do módulo de armazenamento ( ’) para 4,314 e 6,790 GPa nos compósitos com 10 e 15% SSF. Isto representa um aumento de 2,3 e 3,7 vezes em relação à resina RenLam sem SSF que apresentou o valor de 1,838 GPa. Para o compósito com 20% SSF ’ apresenta uma queda para 4,860 GPa, sendo 40% inferior ao módulo do compósito com 15% SSF. A tangente de perda ( ) permite avaliar a dissipação de energia no material e perda de rigidez. Um valor menor de representa uma maior rigidez [132]. A resina RenLam sem SSF apresentou um valor de de 0,32. Para os compósitos com 10 e 15% SSF, os valores de diminuem de 0,28 para 0,24, respectivamente, refletindo um aumento na rigidez. Para o compósito com 20% SSF o valor de aumenta para 0,28, indicando uma redução na rigidez, entretanto este comportamento pode estar relacionado à ocorrência de poros nos corpos de prova. Na figura, é possível observar o deslocamento da que possivelmente indica que existe uma interação entre a resina RenLam e as SSF. Isto pode também estar relacionado à quantidade maior de SSF que por ter uma boa condutividade térmica, facilita o aumento da densidade de ligações cruzadas de partes da resina ainda não estavam totalmente curadas. A partir das curvas de foram determinados os valores da Tg para as referidas

composições (tabela 21). Também é possível verificar que o aumento da fração de SSF promoveu um aumento da Tg. Os compósitos com 15 e 20% SSF apresentaram Tg de 192,8 e

Figura 111: Comportamento dinâmico-mecânico à flexão com variação da temperatura dos compósitos com SSF.

Tabela 21: Valores da Tg dos compósitos com SSF.

Composições Tg (ºC) 0% SSF 177,1 10% SSF 190,6 15% SSF 192,8 20% SSF 201,1

Na figura 112 são apresentadas as curvas do comportamento dinâmico-mecânico com a variação da temperatura para os materiais comerciais. Os valores do módulo de armazenamento foram de 4,665 e 7,230 GPa, para o RenCast e o Neukadur, respectivamente. Apesar do compósito com 15% SSF apresentar um valor do ’ inferior ao do Neukadur, a partir de 100ºC os valores se equiparam e o compósito SSF se mantém com valor superior para além desta temperatura. Em relação ao Neukadur e RenCast, que obtiveram valores de 141,7 e 155,7ºC para a Tg (tabela 22), o compósito com 15% SSF apresentou uma Tg superior

em 36 e 24%, respectivamente. Como as solicitações que serão impostas aos moldes são de natureza termomecânica, o valor mais alto da Tg pode representar uma maior vida útil na

moldagem de termoplásticos de maior temperatura de processamento para o compósito com 15% SSF.

Figura 112: Comportamento dinâmico-mecânico à flexão com variação da temperatura dos compósitos com 15% SSF, RenCast e Neukadur.

Tabela 22: Valores da Tg dos compósitos com 15% SSF, RenCast e Neukadur.

Composições Tg

(ºC)

15% SSF 192,8

Neukadur 141,7 RenCast 155,7