Relatório De Materiais Compósitos

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 3

2. OBJETIVOS 4

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 5

5. QUESTÕES 10

6. CONCLUSÃO 11

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 11

1. INTRODUÇÃO

Os sistemas de resinas para uso em materiais compósitos requerem as seguintes características: boas propriedades mecânicas, adesivas e de tenacidade e boa resistência à degradação ambiental. Embora existam vários tipos de resinas usadas em compósitos para indústria, a maioria das partes estruturais é feita principalmente com resina termofixa, ou seja, que necessitam de uma reação de cura. Dentre essas resinas a poliéster, vinil éster e epóxi são as mais utilizadas [1].

As resinas de poliéster são geradas através da reação de condensação em etapas, entre ácidos orgânicos dicarboxílicos e glicóis, dando origem a cadeias poliméricas bastante longas. Inicialmente, as resinas de poliéster são colocadas no molde na forma de um líquido viscoso que adquire dureza e rigidez por meio do processo de cura. No caso do poliéster, devido à baixa mobilidade das moléculas, esse processo é muito lento. Portanto, algumas estratégias podem ser utilizadas para aumentar a velocidade do processo, como: aquecimento, aplicação de radiação, utilização de catalisadores ou aceleradores. Assim, como pode ser visto na figura 1, os radicais livres do catalisador atacam as insaturações do poliéster iniciando a polimerização, gerando a rede termorrígida estireno-poliéster [2].

Figura 1: esquema de reações durante o processo de cura de resinas de poliéster. [2]

As resinas epóxi, que possuem diversas aplicações na indústria eletroeletrônica, de embalagem, de construção civil e transporte, são termorrígidos que possuem pelo menos dois grupos epóxi terminais (oxirano ou etoxilina) por molécula. As mais utilizadas têm como base o diglicidil éter do bisfenol A (DGEBA), que tem a estrutura mostrada na figura 2. Dependendo da relação de proporção entre a epicloiridrana e o bisfenol A durante a síntese do epóxi, é possível obter tanto resinas líquidas quanto sólidas. Em geral, na cura do epóxio, utiliza-se agentes de cura amínicos [2].

Figura 2: estrutura química de uma resina epóxi DGEBA. [2]

A cura de resinas termorrígidas normalmente envolve a transformação de líquidos de baixo peso molecular em sistemas amorfos de alto peso molecular por meio de uma reação química exotérmica. As transformações de fase que ocorrem durante o processo são a geleificação e a vitrificação. A geleificação pode ser definida como o ponto no qual o sistema passa rapidamente do líquido viscoso original para um gel, verificado através de um crescimento rápido da viscosidade do sistema. Já a vitrificação ocorre quando a sua temperatura de transição vítrea supera a temperatura da reação de cura. [1]

O tempo de gel, que foi determinado durante esse experimento, é considerada uma das mais importantes características do processo de cura, comumente utilizado durante a fabricação de materiais compósitos, visto que é responsável pela conversão da resina do estado líquido para o estado borrachoso, ou seja, determina o tempo no qual é possível manipular a resina para formação da matriz.

2. OBJETIVOS

Determinação do tempo de gel (tgel) e da temperatura máxima de pico exotérmico (Tpe) para uma resina termorrígida, uma resina de poliéster comercial, sob condições isotérmicas. Estudar o efeito da composição e da formulação no processo de cura (tgel). Estudar o efeito da temperatura no processo de cura (tgel e Tpe).

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1. Materiais:

• Resina de poliéster ortoftálica, pré-acelerada;

• Resina epóxi comercial;

• Peróxido de etil metil cetona (PMEK);

• Poliamina;

• 03 Tubos de ensaio;

• 01 Termômetro de vidro;

• 02 Termômetros digitais tipo espeto;

• 01 Béquer de 100 mL;

• 02 Banhos termostatizados;

• 03 Cronômetros;

• 03 Bastões;

• 01 Balança analítica;

• 01 Par de luvas descartáveis;

• Papel toalha.

3.2. Métodos:

Primeiramente, foram pesadas em balança analítica 5 g da resina de poliéster nos tubos de ensaio 1 e 2, e 5 g de resina epóxi, no tubo 3.

Neste experimento, o grupo 3, em questão, foi responsável pela adição de 1% em massa de agente de cura PMEK para as amostras de poliéster, e de 33% de poliamina para a amostra de epóxi. Portanto, foram pesadas as quantidades de agente de cura correspondentes às massas das resinas, e, em seguida, adicionadas aos respectivos tubos. O conteúdo dos tubos foi agitado com um bastão.

Aplicou-se uma camada fina de desmoldante nos termômetros tipo espeto, e, em seguida, estes foram inseridos nos tubos. O tempo correspondente ao primeiro contato do termômetro com o sistema foi considerado como tempo inicial. O cronômetro foi disparado para que pudessem ser observadas variações de temperatura em função do tempo.

Os testes foram realizados a temperatura ambiente, à 40ºC, e a temperatura ambiente, para os tubos 1, 2 e 3, respectivamente.

Para evitar o contato da resina e do agente de cura na pele, em todas as etapas foram utilizadas luvas descartáveis para o manuseio dos materiais.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste experimento foram utilizadas as composições em massa presentes