Investigação da capacidade de autorreparo de agente termoplástico em compósito carbono-epóxi - Duarte, Isabella Donadello (2023)
Houve um crescimento exponencial nos últimos anos de compósitos de matriz polimérica (CMPs) em aplicações de alto desempenho devido a propriedades como alta rigidez, resistência mecânica e baixo peso. Quando em serviço, CMPs estão suscetíveis principalmente a danos mecânicos interlaminares e provenientes da exposição ambiental, levando a alterações de propriedades muitas vezes irreversíveis e o consequente descarte de seus componentes. Os processos de reparo já existentes desses componentes possuem alto custo e demandam tempo, por essa razão surgem estudos alternativos, como o de materiais autorreparáveis, que devem recuperar trincas microscópicas presentes no material antes de uma falha catastrófica. O objetivo deste estudo é investigar a adição de poli (etileno co ácido-acrílico) (EAA) como possível agente de reparo em compósitos de carbono/epóxi, com dano introduzido por cisalhamento interlaminar (ILSS). O laminado compósito foi manufaturado a partir de préimpregnados de carbono-epóxi com adição de agente de reparo no plano médio. Placas com 10% em massa de pó de EAA e sem o termoplástico foram comparadas. Técnicas de caracterização térmica e mecânica foram empregadas antes e após o ciclo de reparo para avaliar a capacidade de autorreparo do sistema, como: Análise termogravimétrica (TGA), calorimetria de varredura diferencial (DSC), resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS), análise mecânica dinâmica (DMA), espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier (FTIR), e microscopia eletrônica de varredura. Resultados de TGA, DSC e DMA comprovaram a estabilidade térmica do termoplástico nas temperaturas de trabalho, alterações pouco significativas na temperatura de transição vítrea (Tg) e na rigidez do compósito com a adição do agente de reparo. O compósito modificado apresentou também uma recuperação 8% superior da propriedade de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS) quando comparado ao compósito sem agente de reparo. Espectros de FTIR trouxeram indícios de interações químicas positivas entre resina epóxi e EAA. Imagens obtidas com ensaio de MEV mostraram boa adesão superficial entre termoplástico e resina epóxi, com formação preferencial de trincas em planos sem termoplástico, plastificação do plano médio com adição de termoplástico e diferentes mecanismos de reparo atuantes no compósito.