Estudo da cinética de cura e das propriedades mecânicas de um pré-impregnado de cura rápida para aplicações automotivas

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Mello Júnior, Celson Luiz Homem
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Epóxi de cura rápida; Compósitos de epóxi/fibra de carbono; Pré-impregnado; Cinética de cura; Análises térmicas; Ensaios mecânicos; Compósitos de epóxi; Fibra de carbono; Compositos poliméricos; Fibras de carbono; Materiais compostos; Resistência à tração; Epoxy/carbon fiber; Prepreg; Snap cure; Curing kinetics; Thermal analysis; Mechanical tests
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/253441

Setores da indústria automotiva vêm buscando alternativas para diminuir o impacto ambiental gerado na manufatura de seus produtos, visto que é de extenso conhecimento os malefícios causados pela emissão de gases tóxicos na atmosfera. Nesse contexto, este estudo apresenta uma alternativa a substituição dos materiais metálicos por compósitos poliméricos, considerando que a substituição por componentes mais leves resulta na redução de massa nos veículos, e consequentemente, na menor quantidade de energia necessária para que seja gerada a aceleração, proporcionando uma redução direta na queima de combustíveis, aumentando a autonomia dos veículos. A dificuldade de implementação na indústria automotiva se dá diretamente no processamento dos compósitos, pois o tempo de cura/consolidação das peças costuma ser mais elevado quando comparado aos materiais metálicos. Desta forma, este trabalho de pesquisa tem como objetivo principal avaliar um pré-impregnado (prepreg) de epóxi/fibra de carbono de cura rápida (snap cure ou fast cure) que foi desenvolvido com intuito de acelerar o processamento desses materiais para que possam ser produzidos em alta cadência. Para tanto, foram realizadas análises térmicas de DSC (calorimetria exploratória diferencial) e TGA (termogravimetria), para se entender a cinética de cura do material, utilizando o modelo Borchardt e Daniels e modelo isotérmico, bem como os melhores parâmetros de processamento. De posse destes dados, foram processados, via moldagem por compressão a quente, quatro laminados com diferentes parâmetros de tempo, temperatura e pressão. Após consolidados, estes laminados foram avaliados a partir técnica de inspeção acústica por ultrassom, e dentre os laminados em estudo foram selecionados dois (P1 e P4) para produção de corpos de prova. Estes foram então caracterizados por ensaios de digestão ácida, DMA (análise dinâmico-mecânica), TMA (análise termomecânica), vibração via excitação por impulso e de resistências à tração, à compressão, ao cisalhamento interlaminar (ILSS), ao impacto e CAI. O resultado da cinética de cura dinâmica apresentou valor de n igual a 2, indicando que a cura do prepreg é bi molecular, além de apresentar também um resultado atípico no qual parecem existir dois mecanismos de cura diferentes ao longo do processo. A temperatura de transição vítrea encontrada, tanto para P1 como para P4, foi de 150 °C. Apesar de P1 e P4 apresentarem diferenças nas análises de ultrassom, os resultados dos ensaios mecânicos de tração; compressão e ILSS se apresentaram bem próximos, sendo de 785 e 747 MPa; 275 e 278 MPa e 42 e 41 MPa, respectivamente.