Obtenção e caracterização de compósitos de epóxi/microfibras elastoméricas/fibras de carbono para aplicações aeronáuticas - Oliveira, Juliana Bovi de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
Esta pesquisa visa o processamento de compósitos termorrígidos laminados multifuncionais, via moldagem por compressão a quente, constituídos por fibras de carbono, resina epóxi e mantas de poli(butadieno) (BR) produzidas via processo de eletrofiação. Estas mantas têm como função proporcionar maior tenacidade ao compósito obtido, aumentando sua tolerância ao dano e consequentemente, elevando sua aplicabilidade no setor aeroespacial. Para o desenvolvimento deste trabalho de pesquisa, primeiramente, foram produzidas mantas de poli(butadieno) por eletrofiação. Todas as condições de processamento foram avaliadas nesta etapa do projeto. Posteriormente, estas mantas foram utilizadas para a obtenção de diferentes compósitos com resina epóxi e fibra de carbono, utilizando-se oito distintas configurações, processados via moldagem por compressão a quente. A qualidade dos compósitos fabricados foi avaliada a partir de ensaios de digestão ácida, microscopia, análise dinâmico mecânica (DMA) e inspeção acústica por ultrassom. Com o intuito de se avaliar eventuais ganhos na tenacidade à fratura dos laminados, foram realizados ensaios de excitação por impulso e resistência ao impacto, o qual foi seguido pela técnica de ultrassom. Também foram realizados ensaios de End-Notched Flexure (ENF) pelo modo II de fratura (modo de deslizamento) e ensaios de cisalhamento interlaminar (ILSS) e após os respectivos ensaios, os compósitos também foram avaliados por microscopia. A partir da técnica de eletrofiação, foi possível fabricar microfibras de poli(butadieno) com sucesso e processar, com as mesmas, compósitos laminados constituídos de fibras de carbono e resina epóxi. As micrografias mostraram o bom padrão de qualidade obtido, devido a compactação das camadas nos compósitos. Nas análises por DMA e pelo método de excitação por impulso, verificou-se que os compósitos que continham mantas de BR apresentaram aumento em sua rigidez. O ensaio de impacto, realizado nos laminados com diferentes configurações, demonstrou que os materiais não apresentaram ganhos significativos nos valores de absorção de energia, porém, foram observados ganhos na análise da fratura por impacto dos compósito que continham as mantas de poli(butadieno), ou seja, a presença das mantas propiciou melhor integridade dos laminados em questão. Entretanto, os resultados de GIIc evidenciaram perdas quanto a tenacidade com a adição das mantas, indicando que trabalhos futuros ainda devem ser realizados com o intuito de avaliar uma forma de adicionar esta manta de forma a promover ganhos nesta propriedade mecânica.

This research aims the processing of multifunctional laminated thermosetting composites by hot compression molding, consisting of carbon fibers, epoxy resin and polybutadiene (BR) mats produced by electrospinning. These mats can provide greater toughness to the composite obtained, increasing its damage tolerance and consequently increasing its applicability in the aerospace field. For the development of this research, polybutadiene mats were produced by the electrospinning process. All processing conditions were evaluated at this stage of the project. Subsequently, these mats were used to obtain different epoxy resin/ carbon fiber composites with 8 distinct configurations, processed by hot compression molding process. The quality of the manufactured composites was evaluated using acid digestion tests, microscopy, dynamic mechanical analysis (DMA) and acustic inspection by ultrasound. After processing, in order to evaluate possible gains in fracture toughness, these laminates were submitted impulse excitation tests, impact resistance, and after tests the specimens were analyzed by ultrasound. Also, End-Notched Flexure (ENF) testes were performed using mode II fracture (sliding mode) and interlaminar shear tests (ILSS) and after the respective tests, the composites were also evaluated by microscopy. Using the electrospinning technique, it was possible to manufacture polybutadiene microfibers successfully, and use them to process laminated composites consisting of carbon fibers and epoxy resin. The micrographs showed the high quality standard , due to the compaction of the layers in the composites. In the analyzes by DMA and by the method of impulse excitation, it was verified that the composites that contained BR blankets presented an increase in their rigidity. The impact test, performed on laminates with different configurations, demonstrated that the materials didn’t present significant gains in the energy absorption values, however, gains were observed in the analysis of fracture by impact of the composite that contained the polybutadiene blankets, that it, the presence of the blankets provided better conservation of the laminates in question. However, the GIIc results showed losses in terms of toughness with the addition of blankets, concluding that future work still needs to be carried out in order to evaluate a way to add this blanket in order to promote gains in this mechanical property.
Obtaining and characterization of epoxy/elastomeric microfibers/carbon fibers composites for aeronautical applications
Keywords: Compósitos termorrígidos; Moldagem por compressão a quente; Eletrofiação; Poli(butadieno); Thermosetting composites; Hot compression molding; Electrospinning; Polybutadiene; Materiais compostos; Resinas epóxi; Fibras de carbono