XXVI Congresso de Iniciação Científica
Efeitos do Arranjo das Fibras na Adesão Interfacial e na Resistência ao Cisalhamento Interlaminar de Compósitos Híbridos de Vidro/Carbono
Felipe Real Bispo Lanaro, Maria Odila Hilário Cioffi, Thatiane Brocks, Sérgio Roberto Montoro, Herman Jacobus Conrnelis Voorwald, UNESP-Guaratinguetá, Grupo de Pesquisa em Fadiga e Materiais Aeronáuticos, Engenharia de Materiais, flanaro11@hotmail.
Palavras Chave: arranjo entre fibras, adesão interfacial, resistência ao cisalhamento interlaminar.
Introdução
O estudo e a utilização de compósitos híbridos pode viabilizar materiais com propriedades mecânicas adequadas para cada aplicação, além de uma redução no custo de produção.
Quando solicitados a uma tensão, as falhas nesse tipo de material ocorrem preferencialmente nas regiões interlaminares, entre a matriz e o reforço.
Isto pode resultar em uma delaminação do material e, consequentemente, na redução das propriedades mecânicas do compósito.
Objetivos
Através dos testes de SBS (Short Beam Shear), DMA (Dynamic Mechanical Analysis) e TGA (Thermogravimetric Analysis), pretende-se extrair informações a respeito da adesão interfacial e da resistência ao cisalhamento interlaminar de compósitos híbridos formados por diferentes arranjos arquitetônicos entre fibras de vidro/carbono.
Para comparação de resultados, também foram produzidos compósitos puros de carbono e de vidro, que foram analisados pelos mesmos testes.
Material e Métodos
Todos os compósitos foram processados através do método RTM (Resin Transfer Molding). A matriz é composta de uma resina epóxi. Para o reforço, foram utilizadas fibras de carbono e vidro do tipo plain weave, de acordo com cada compósito.
A arquitetura dos materiais se diferencia pela arranjo entre as fibras. Na primeira configuração1, as fibras de carbono foram separadas das fibras de vidro, de lados opostos do compósito. Na segunda configuração2, as fibras estão intercaladas. Na terceira configuração3, o compósito foi processado apenas com fibras de carbono. E na quarta configuração4, apenas com fibras de vidro.
A variável analisada no SBS foi a tensão máxima, que pode indicar a resistência ao cisalhamento interlaminar. Nos testes de DMA, as variáveis analisadas foram: posição do pico de tanδ, largura do pico de tanδ à meia altura, altura do pico do módulo de perda e temperatura de transição vítra
(Tg). No TGA, foi levado como parâmetro de análise a temperatura onset (para aplicações aeronáuticas).
Os indícios para uma boa adesão interfacial são: o baixo pico de tanδ, a grande largura de tanδ à meia altura, baixo pico no módulo de perda, alta temperatura de transição vítrea a alta temperatura de degradação.
Resultados e Discussão
O resultado do SBS indicou uma alta tensão máxima para o compósito híbrido separado1 (301.48N/mm2), resultando em alta resistência ao cisalhamento interlaminar. Já o compósito híbrido intercalado2 não obteve bons resultados nesse teste (217.32N/mm2). No DMA, o compósito híbrido intercalado2 teve destaque na maioria das variáveis analisadas, como indica a Tabela 1. O TGA indicou que este compósito possui alta temperatura de degradação (aproximadamente 190ºC), o que confirma a boa adesão interfacial desta configuração.
Tabela 1. Resultados do DMA
Conclusões
O compósito híbrido separado1 mostrou excelente resistência ao cisalhamento interlaminar.
Já o compósito híbrido intercalado2 evidenciou alta adesão interfacial, de acordo com o DMA e o TGA.
Isto é um resultado da boa interação física e química entre a resina e a superfície das fibras, o que restringe a movimentação das cadeias poliméricas.
Pelo baixo custo das fibras de vidro, a utilização de compósitos híbridos pode reduzir os custos de produção de compósitos, para cada aplicação.
Propriedade
Amostra
Pico do tanδ
Largura do tanδ à meia
altura Tg
Compósito híbrido separado1
0.6828 16.85 53.69
Compósito híbrido intercalado2
0.4976 21.52 49.39
Compósito de carbono3
0.5036 18.10 52.69
Compósito de vidro4
0.4075 21.42 53.85
