XXVI Congresso de Iniciação Científica
Análise de porosidade em compósitos híbridos: determinação da fração volumétrica e distribuição de diâmetros de poro.
Carolina Cavalcante Laranjeira, Francisco Maciel Monticelli, Maria Odila Hilário Cioff. Guaratinguetá, Engenharia de Materiais, carolinalaranjeira_7@hotmail.com.
Palavras Chave: compósito híbrido, vazios, diâmetro de poro.
Introdução
Os compósitos apresentam grande atratividade para o setor aeronáutico por possuírem uma boa relação entre resistência mecânica e massa específica. Uma grande dificuldade encontrada no processamento e na obtenção de compósitos é a formação de vazios. Os vazios são concentradores de tensão, sendo assim, afetam as propriedades mecânicas do material.
Considerando que o limite aeronáutico de fração volumétrica de vazios é de somente 2%, surge a necessidade da caracterização da morfologia e da formação de poros em compósitos avançados [1,2].
Objetivos
Analisar a fração de vazios e distribuição de diâmetro entre 4 compósitos, com diferentes arquiteturas de reforço, utilizando as técnicas de digestão ácida (análise quantitativa) e microscopia óptica de superfície (análise quantitativa e qualitativa).
Materiais e Métodos
Para a obtenção dos compósitos apresentados na Tabela 1, foi utilizado o processo de Moldagem por transferência de resina (RTM).
Tabela 1. Compósitos utilizados.
Para determinação da fração volumétrica de vazios foi utilizada a técnica da digestão ácida, realizada de acordo com a norma ASTM 3171 (proc. B). A segunda técnica consiste em uma análise das superfícies dos compósitos. As amostras foram embutidas em baquelite, lixadas e polidas. Posteriormente, as amostras foram submetidas a uma sequência de 30 fotos de cada superfície. Com a utilização do software ImageJ, as imagens foram tratadas para a medição do diâmetro de poro.
Resultados e Discussões
Os resultados da Tabela 2 mostram que o compósito de vidro apresentou a menor fração de vazios e o compósito de carbono, a maior. Percebe-se o quanto a presença do vidro favorece a diminuição de vazios no compósito híbrido 2. No compósito híbrido 1, o
reforço ainda apresentou resistência ao fluxo de impregnação, resultando no elevado valor de poros.
Tabela 2. Resultado digestão ácida.
Compósito Média de vazios [%] Desvio padrão
Carbono 3,27 1,77
Vidro 0,56 0,09
Híbrido 1 3,03 0,60
Híbrido 2 2,09 0,08
Após o tratamento das fotos, o software gerou uma tabela com valores importantes para análise da porosidade, como o diâmetro. Construiu-se, então, um histograma comparativo de frequência dos diâmetros de poro entre os 4 compósitos. Nota-se uma certa igualdade nos valores obtidos.
Figura 1. Histograma diâmetro de poros.
Conclusões
A presença de fibra de vidro nos compósitos gera uma melhor impregnação e, portanto, menor fração volumétrica de vazios. No híbrido 2, nota-se uma diminuição interessante na fração de vazios, tornando- o viável para utilização estrutural primária. O compósito hibrido 1 apresentou uma elevada fração de vazios, desqualificando a arquitetura intercalada para compósitos avançados. Não há variação entre os resultados dos diâmetros de cada compósito, o que indica que a mudança da arquitetura e tipo de tecido não alteram na distribuição do diâmetro de poro.
Agradecimentos
Agradeço aos professores envolvidos no projeto e aos meus orientadores pela oportunidade.
1 Montoro, S.R., Paula, I.C., Brocks, T., Bandeira, C.F., Voorwald, H.J.C., Cioffi, M.O.H. Journal of Research Updates in Polymer Science 2(1), 225-237, 2013.
2 Paula, I. C.. Trabalho de conclusão de curso – Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá/SP, 2013.
Compósito Reforço Matriz Arquitetura Carbono Fibra de
carbono (C) Epóxi 14 tecidos Vidro Fibra de
vidro (V) Epóxi 13 tecidos Hibrido 1 C + V Epóxi Intercalado Híbrido 2 C+V Epóxi 4C6V4C
