Efeito do envelhecimento na vida útil do Prepreg 2511 - Leal, Tanila Penteado de Faria Gonzales [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
Os pré-impregnados (prepregs) conhecidos como OOA (Out of Autoclave), que na tradução literal significa Fora de Autoclave, são conhecidos na indústria, mas suas propriedades eram muito aquém das necessidades dos fabricantes de peças aeronáutica. Novos prepregs foram formulados, com melhores propriedades e maior tempo de vida útil, o que aumentou sua aplicação na indústria aeroespacial. Um destes materiais, que é o alvo desta pesquisa, é o prepreg 2511 (nome comercial F6273C-11M), constituído de tecido de carbono e matriz de resina epóxi, da fabricante Toray Composites Materials America (TCA). O objetivo desta tese é averiguar a verdadeira vida útil do material e identificar quais ensaios físico-químicos são adequados para conferir os avanços na resina do material OOA 2511. A referência da durabilidade deste material, segundo a TCA é de até 2 anos à -18 C e aproximadamente 28 dias à temperatura ambiente. A fim de alcançar o objetivo estabelecido nesta pesquisa, a caracterização do prepreg após a diferentes períodos de armazenamento e tempos de exposição a temperatura ambiente, por meio dos seguintes ensaios: cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC), fluxo de resina, teor de voláteis, massa por área, aderência (tack), tempo de gelificação, calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TGA), análise dinâmico-mecânica (DMA), cisalhamento no plano (IPS) e interlaminar (ILSS). Com isso, foi possível concluir que, dentre as técnicas citadas, apenas 4 identificaram o avanço da reação de cura do prepreg: HPLC, tempo de gel, DSC e DMA. Ensaios, estes, complementares, e não deveriam ser interpretados individualmente, a não ser que haja uma grande amostragem de dados. Observou-se ainda que o material armazenado por 36 meses a -18 ºC e exposto por 45 dias ao ambiente foram capazes de gerar laminados de boa qualidade, sem porosidade, e com baixas variações no desempenho mecânico, quando testados em cisalhamento, como nos ensaios cisalhamento interlaminar (ILSS) e cisalhamento no plano (IPS), o que indica que este prepreg possui uma vida útil superior à informada pelo fabricante.

Pre- impregnated (prepreg) materials known as OOA (Out of Autoclave), which literally means materials that cure out of autoclaves, are well known in the industry, but their properties were below aerospace parts manufacturers’ needs. New prepregs were formulated, their properties were improved and out life extended, leading to an increase of their use in aerospace industry. One of these materials is prepreg 2511 (commercially identified F6273C-11M) constituted of carbon fabric and epoxy resin matrix from the manufacturer Toray Composites Materials America (TCA) and the target of this research. The objective of this thesis is asses the real life span of this material and identify the physical- chemical tests are the adequate ones to capture OOA 2511 resin cure advances. As per TCA, OOA 2511shelf life is 2 years, if stored at -18 °C and approximately 28 days at room temperature. In order to accomplish the objective of this research, the prepregs was characterized after different storage and ambient temperature periods using the following tests: high performance liquid chromatography (HPLC), resin flow, volatile content, mass per area, tack, gelation time, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TGA), dynamic-mechanical analysis (DMA), in plane (IPS) and interlinear (ILSS) shear. The conclusion is that only 4 of these techniques were able to identify prepreg cure advances: HPLC, gel time, DSC and DMA, complementary techniques and should not be interpreted individually, unless there is a large amount of result. It is also observed that after layers stored for 36 months at -18 ºC and exposed for 45 days to ambient condition were still able to generate good quality laminates, without porosity and with low dispersion when mechanically tested in shear stress, as in interlaminar shear (ILSS) and in plane shear (IPS) tests., which may indicate that this prepreg lasts longer than informed by the manufacturer.
Ambient exposure effect in Prepreg 2511 mechanical life
Keywords: Carbono; Epóxi; Envelhecimento; Cura fora de autoclave; Vida útil; Carbon; Epoxy; Aging; out of autoclave; Useful life; Resinas epóxi; Materiais compostos; Análise térmica