Influência da porosidade nas propriedades de fluência em compósitos vidro/epóxi processados via RTM

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Data

2021-11-30

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

O desenvolvimento de compósitos de matrizes poliméricas reforçados com fibras sintéticas cresce e se destaca em diversos segmentos da indústria moderna, graças às suas propriedades, como baixa massa específica e elevada resistência mecânica específica. Para aplicações estruturais, uma investigação extensa dos compósitos é requerida, com o objetivo de garantir a segurança e o bom desempenho mecânico do material. No presente estudo, compósitos de fibra de vidro/resina epóxi manufaturados através da técnica de moldagem por transferência de resina (RTM) foram avaliados quanto à influência de diferentes teores de vazios no comportamento mecânico por meio de análise dinâmico-mecânica e ensaios de fluência. A microtomografia computacional de raios X (MCT) foi utilizada para reconstrução em 3D do compósito, de modo a determinar a posição e as características morfológicas dos poros. Os resultados mostraram que o conteúdo de vazios interfere na transferência de tensão, permitindo maior armazenamento de energia na região vítrea para as mostras menos porosas. Além disso, na região de transição vítrea, o menor conteúdo de vazio apresentou um decaimento mais abrupto da rigidez, devido à maior dissipação de energia em um menor intervalo de tempo. A tendência do comportamento de fluência é igualmente afetada pelo conteúdo e morfologia do vazio. Foram utilizados os modelos de ajuste de curva de Findley, Burger e Weibull para as curvas de fluência, e os resultados indicaram que os modelos se ajustaram bem às curvas experimentais de fluência. Os parâmetros obtidos por cada modelo foram relacionados ao comportamento viscoelástico dos compósitos e associados com os demais resultados deste estudo.
The development of polymer composite reinforced with synthetic fibers grows and is becoming prominent in several modern industry segments, due to the low specific mass and high relative mechanical resistance. For structural application, an in-depth investigation of composites is required. In the present study, glass fiber/epoxy composites were manufactured by resin transfer molding (RTM) with different volume fraction of voids and evaluated by dynamic-mechanical analysis and the creep behavior. The X-ray computational microtomography (MCT) was used to reconstruct the composite in 3D to determine the pore's position and morphological characteristics. The dynamic-mechanical analyzes were performed over a wide temperature range and creep tested from different temperatures and stress levels. The results showed that the void content influences the transfer of tensions, allowing higher energy storage in the vitreous region. In addition, at the glass transition temperature, a more abrupt decay is observed due to higher energy dissipation in a shorter period. The creep behavior is also influenced by the content and morphology of the void. The Findley, Burger and Weibull curve fitting models were used for creep curves. The results indicated that the models fitted well to the experimental creep curves. The parameters obtained by each model were related to the composites viscoelastic behavior and associated with the other results of this study.

Descrição

Palavras-chave

Compósitos poliméricos, Teor de vazios, Porosidade, Análise dinâmico-mecânica, Fluência, Polymeric composites, Void content, Porosity, Dynamic mechanical analysis, Creep behavior, Materiais compostos, Porosidade, Fibras de vidro

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