Avaliação das propriedades mecânicas de um compósito híbrido de matriz termoplástica PPS reforçado com fibras de carbono contínuas e descontínuas

Abstract

A utilização de materiais compósitos continua crescendo na indústria, porém, problemas relacionados a sua reciclabilidade, principalmente quando utilizadas fibras cerâmicas contínuas ainda não foram adequadamente solucionados. A utilização de fibras curtas associadas a fibras contínuas consiste em uma alternativa não só para a redução dos custos mas também para auxiliar na reciclagem de tais materiais. Desta forma, este trabalho apresenta como principal objetivo e inovação o processamento e caracterização de compósitos termoplásticos reforçados simultaneamente com fibras contínuas e curtas, visando dar aplicabilidade estrutural a fibras de carbono recicladas. Neste trabalho foram processadas placas de um compósito termoplástico utilizando PPS como matriz e fibras contínuas e descontínuas de carbono, mantendo uma relação matriz/reforço em 1/1 em volume e a relação entre fibras contínuas e descontínuas também em 1/1 em volume. Desta forma, como fibra contínua foi utilizado um tecido plain weave e como fibras curtas, cabos de 2 e 6 cm de comprimento. Estes compósitos foram processados a partir de moldagem por compressão a quente e caracterizados por ensaios de excitação por impulso, tração, cisalhamento (IOSIPESCU e ILSS), e compressão (CLC). Com o intuito de avaliar a influência da adição das fibras curtas nestes compósitos, após ensaiados, foi realizada uma análise fractográfica. Após a caracterização do material, foi utilizado o método dos elementos finitos. A partir dos resultados encontrados conclui-se que é possível a obtenção de um compósito envolvendo fibras contínuas e descontínuas com qualidade, e desempenho mecânico intermediário aqueles constituídos apenas de fibras contínuas ou descontínuas. Ainda, a partir deste trabalho, foi observado que os modos de falhas para o compósito avaliado neste trabalho são similares àqueles encontrados para compósitos constituídos apenas de reforços contínuos e que os modelos utilizados durante as simulações apresentaram resultados similares aos resultados encontrados experimentalmente

The use of composite materials continues to grow in the industry, however, problems related to their recyclability, especially when using continuous ceramic fibers have not been adequately solved. The use of chopped fibers alongside continuous fibers is an alternative not only to reducing costs but also to assist in the recycling of such materials. This way, this work presents as main objective and innovation the processing and characterization of thermoplastic laminates reinforced with short and continuous carbon fibers, in order to give structural application for recycling carbon fibers.In this work, plates of a thermoplastic composite were processed using PPS as a matrix and continuous and discontinuous carbon fibers, maintaining a matrix/reinforcement volume ratio of 1/1 and a volume ratio of continuous and discontinuous fibers also of 1/1. Thus, as continuous fiber it was used a plain weave fabric and short fibers of length of 2 to 6 cm. At this moment, an evaluation of the laminates processed by impulse excitation, tensile, shear (IOSIPESCU), compression (CLC) tests is being performed and an evaluation of the fractures will be made by fractographic analysis and the finite element method has been used. From the results found, it is possible to obtain a composite involving continuous and discontinuous fibers with quality, and intermediate mechanical performance those composed only of continuous or discontinuous fibers. Furthermore, from this work, it was observed that the failure modes for the composite evaluated in this work are similar to those found for composites processed only with continuous reinforcements and that the models used during the simulations presented results similar to the results found experimentally