Estudo da influência do diluente reativo PGE na cinética de cura de resina epóxi utilizada em compósitos estruturais

Phenil glycidyl ether (PGE), a monofunctional diluent, has been used in epoxy resins formulations in order to increase the toughness of the epoxy molded composite. In a systematic study concerning its influence in the cure kinetics of the epoxy resin, it was used in concentrations of 2,5; 5,0; 10 and 20% in relation to a diglycidyl ether bisphenol-A (DGEBA)/diamino diphenil-sulfone (DDS) base matrix. Dynamic and isothermal scanning analysis were carried out using a differential scanning calorimety (DSC) equipment. For all the concentrations of PGE, a n order kinetics was observed, with n varing between 0,35 -- 0,91 as a function of the increase in the PGE concentration.

Utilização de um eletrodo de grafite-epóxi recoberto com [Zn(FEN)3][tetratris(4-clorofenil) borato]2 sensível a zinco(II) em meio 1,10-fenantrolina como eletrodo indicador em titulações potenciométricas de precipitação

The construction and analytical evaluation of a coated graphite-epoxy electrode sensitive to the zinc-1,10-phenantroline complex based on the [Zn(fen)3][tetrakis(4-chlorophenyl)borate]2 incorporated into a poly(vinylchloride) (PVC) matrix are described. A thin membrane film of this ion-pair, dibutylphthalate (DBPh) and PVC were deposited directly onto an electrically conductive graphite-epoxy support located inside a Perspex® tube. The best PVC polymeric membrane contains 65% (m/m) DBPh, 30% (m/m) PVC and 5% (m/m) of the ion-pair. This electrode shows a response of 19.5 mV dec-1 over the zinc(II) concentration range of 1.0 x 10-5 to 1.0 x 10-3 mol L-1 in 1,10-phenantroline medium, at pH 6.0. The response time was less than 20 seconds and the lifetime of this electrode was more than four months (over 1200 determinations by each polymeric membrane). It was successfully used as an indicator electrode in the potentiometric precipitation titration of zinc(II) ions.

Desenvolvimento, caracterização e aplicação eletroanalítica de um compósito fluido de adesivo epóxi, grafite e ciclo-hexanona

A fluid conducting composite material prepared from graphite powder, commercial epoxy resin Araldite®, and cyclohexanone has been developed. The composition was optimized considering the mechanical properties as conductivity and adhesiveness using response surface methodology. This work employed cyclic voltammetry and amperometry to investigate the characteristics of such composite electrodes without and with the insertion of Prussian blue in the electrode body (bulk modified electrode). The composite electrodes were also successfully used for the amperometric detection of hydrogen peroxide at 0.0V vs Ag/AgCl.

Estudo do comportamento cinético e mecânico-dinâmico de resinas epóxi a base de óleo de soja epoxidado

Óleo de soja epoxidado foi curado com os anidridos: dodecenilsuccínico (DDS), maleico (MAL), ftálico (FTA), succínico e hexahidroftálico (CH). As reações foram iniciadas com aminas terciárias tais como trietilamina (TEA), N,N’-dimetilanilina (ARO) e 1,4- diazobiciclo[2,2,2]octano (DABCO). Calorimetria diferencial de varredura (DSC) foi aplicada com êxito no estudo da reação de cura e usada para a determinação dos parâmetros cinéticos e termodinâmicos. Foram estudados os efeitos eletrônicos, os fatores estéreos e a rigidez do segmento diéster formado devido na conversão de grupos anidridos. Foi observado que os anidridos maleico e ftálico reagem mais rápido do que os outros anidridos. A influência do iniciador e da razão molar (anidrido/grupo epóxido) foi igualmente considerada. As propriedades mecânicas e térmicas das resinas epóxi curadas usando TEA como iniciador foram investigadas por análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) e termogravimétrica (TGA). Todas as amostras apresentaram características de materiais termofixos. Os materiais termofixos obtidos a partir de anidridos com estruturas rígidas (FTA, MAL e CH) mostraram alta temperatura de transição vítrea e densidade de reticulação. Quando um excesso de grupos epóxido foi usado (R= 0,5), a temperatura de transição vítrea do material diminuiu. As resinas epóxi exibiram estabilidade térmica até 300ºC. Um comportamento inesperado foi observado para aquelas resinas obtidas com o anidrido dodecenilsuccínico (DDS). A influência do grau de epoxidação do óleo de soja nas propriedades mecânicas e na temperatura de transição vítrea foi investigada. Quanto maior o conteúdo de grupos epóxido, maior é a Tg e a dureza do material. As resinas epóxi preparadas a partir de óleo de soja epoxidado mostram excelente resistência química em NaOH e ácido sulfúrico, mas resistência pobre quando em contato com solventes orgânicos (tolueno, acetona, gasolina e etanol).

Avaliação de resinas Epóxi para fabricação de materiais compósitos pelo processo de pultrusão

A utilização de resinas epóxi na fabricação de materiais compósitos vem crescendo substancialmente nos últimos anos. O processo de pultrusão também acompanha esta tendência e a demanda por dados técnicos a respeito desta resina vem crescendo, sendo cada vez mais objeto de pesquisa em universidades e empresas. A pultrusão é um processo contínuo de fabricação de materiais compósitos. O processo consiste basicamente em duas etapas a saber: a impregnação, onde se tem a aplicação da mistura com resina, endurecedor e aditivos sobre as fibras; a cura do perfil, onde o material compósito passa pelo processo de reticulação, adquirindo sua forma final e suas diferentes propriedades mecânicas, físicas e químicas. O interesse deste trabalho reside especialmente sobre este tipo de resina pelo fato de que seu emprego no processo de pultrusão confere excelentes propriedades químicas e elétricas ao perfil fabricado. Dadas às características do processo de pultrusão, o conhecimento do comportamento da resina, do ponto de vista físico e cinético, é requisito básico para a obtenção de produtos de qualidade. Apresentando um comportamento diferenciado de resinas poliéster, as resinas epóxi possuem características especiais que tornam o seu uso no processo de pultrusão bastante desafiador. Através de ensaios térmicos (calorimetria exploratória diferencial – DSC- e análise termogravimétrica – TGA) foi possível verificar o comportamento das resinas epóxi misturadas com endurecedor As resinas estudadas apresentaram boa resistência térmica, com temperaturas de degradação superiores a 1500C. Quando testadas no DSC, as resinas apresentaram diferentes calores de reação para cada um das condições testadas, destacando-se a resina LY-553 como adequada para uso no processo de pultrusão. Testes verificando tempo de gel e viscosidade complementaram os dados, fornecendo informações úteis para o estudo das resinas na área de impregnação no processo de pultrusão. Estes testes confirmaram a aplicabilidade da resina LY-553 no processo de pultrusão, bem como qualificaram a resina GY-281 como uma possível alternativa para a produção de perfis pultrudados.

Aproveitamento da fibra do epicarpo do coco babaçu em compósito com matriz epóxi: estudo do efeito do tratamento da fibra

Nowadays the environmental issues are increasingly highlighted since the future of humanity is dependent on the actions taken by man. Major efforts are being expended in pursuit of knowledge and alternatives to promote sustainable development without compromising the environment. In recent years there has been a marked growth in the development of reinforced composite fiber plants, as an alternative for economic and ecological effects, especially in the substitution of synthetic materials such as reinforcement material in composites. In this current study the chemical- physical or (thermophysics )characteristics of the babassu coconut fiber, derived from the epicarp of the fruit (Orbignyda Phalerata), which the main constituents of the fiber: Klason lignin, insoluble, cellulose, holocellulose, hemicellulose and the content of ash and moisture will be determined. A study was conducted about the superficial modification of the fibers of the epicarp babassu coconut under the influence of chemical treatment by alkalinization, in an aqueous solution of NaOH to 2.5% (m/v) and to 5.0% to improve the compatibility matrix / reinforcement composite with epoxy matrix. The results of the changes occurred in staple fibers through the use of the techniques of thermogravimetric analyses (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). The results found on thermal analysis on samples of fiber without chemical treatment (alkalinities), and on fiber samples treated by alkalinization show that the proposed chemical treatment increases the thermal stability of the fibers and provides a growth of the surface of area fibers, parameters that enhance adhesion fiber / composite. The findings were evaluated and compared with published results from other vegetable fibers, showing that the use of babassu coconut fibers has technical and economic potential for its use as reinforcement in composites

Efeito da adição de grafite expandido por microondas nas propriedades térmicas, elétricas e mecânicas de nanocompósitos de matriz epóxi

Epoxy based nanocomposites with 1 wt % and 3 wt % of nanographite were processed by high shear mixing. The nanographite was obtained by chemical (acid intercalation), thermal (microwave expansion) and mechanical (ultrasonic exfoliation) treatments. The mechanical, electrical and thermal behavior of the nanocomposites was determined and evaluated as a function of the percentage of reinforcement. According to the experimental results, the electrical conductivity of epoxy was not altered by the addition of nanographite in the contents evaluated. However, based on the mechanical tests, nanocomposites with addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite showed increase in tensile strength of 16,62 % and 3,20 %, respectively, compared to the neat polymer. The smaller increase in mechanical strength of the nanocomposite with 3 wt.% of nanographite was related to the formation of agglomerates. The addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite also resulted in a decrease of 6,25 % and 17,60 %, respectively, in the relative density of the material. Thus, the specific strength of the nanocomposites was approximately 33,33 % greater when compared to the neat polymer. The addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite in the material increased the mean values of thermal conductivity in 28,33 % and 132,62 %, respectively, combined with a reduction of 26,11 % and 49,80 % in volumetric thermal capacity, respectively. In summary, it has been determined that an addition of nanographite of the order of 1 wt.% and 3 wt.% produced notable elevations in specific strength and thermal conductivity of epoxy

Desenvolvimento e caracterização de nanocompósito de resina epóxi com nanopartículas de sílica para revestimento de dutos para transporte de petróleo

The use of polymer based coatings is a promising approach to reduce the corrosion problem in carbon steel pipes used for the transport of oil and gas in the oil industry. However, conventional polymer coatings offer limited properties, which often cannot meet design requirements for this type of application, particularly in regard to use temperature and wear resistance. Polymer nanocomposites are known to exhibit superior properties and, therefore, offer great potential for this type of application. Nevertheless, the degree of enhancement of a particular property is greatly dependent upon the matrix/nanoparticle material system used, the matrix/nanoparticle interfacial bonding and also the state of dispersion of the nanoparticle in the polymer matrix. The objective of the present research is to develop and characterize polymer based nanocomposites to be used as coatings in metallic pipelines for the transportation of oil and natural gas. Epoxy/SiO2 nanocomposites with nanoparticle contents of 2, 4, and 8 wt % were processed using a high-energy mill. Modifications of the SiO2 nanoparticles‟ surfaces with two different silane agents were carried out and their effect on the material properties were investigated. The state of dispersion of the materials processed was studied using Scanning and Transmission Electron Microscopy (SEM and TEM) micrographs. Thermogravimetric analysis (TG) were also conducted to determine the thermal stability of the nanocomposites. In addition, the processed nanocomposites were characterized by dynamic mechanical analysis (DMA) to investigate the effect of nanoparticles content and silane treatment on the viscoelastic properties and on the glass transition temperature. Finally, wear tests of the pin-on-disc type were carried out to determine the effects of the nanoparticles and the silane treatments studied. According to the results, the addition of SiO2 nanoparticles treated with silane increased the thermal stability, the storage modulus and Tg of the epoxy resin and decreased wear rate. This confirms that the interaction between the nanoparticles and the polymer chains plays a critical role on the properties of the nanocomposites

Morfologia e propriedades mecânicas da fibra de sisal unidirecional e em sobreposição de compósito com resina epóxi

The composites manufactured with long fibres aligned in a single direction, and overlay has been shown to have better performance than the short fibers randomly distributed. In particular, the lignocellulosic fibers extracted from the sisal leaves, used in conjunction with the epoxy resin has attracted the attention of many researchers because the final properties of the system formed. In this work composites based on epoxy resin reinforced with sisal fibers were manufactured. The sisal fibres were treated with an alkaline solution of 0.06 mol/l NaOH. The treated, and untreated fibres were subjected to tension x extension tests. The composites were manufactured in the "Lossy" mold with the specifications of the samples to be produced (300x20x4 mm). The tension tests were carried out in accordance with the ASTM standards 3039 (for the composite aligned in a single direction) and ASTM D5573 (for composites in overlay), three point bending tests were performed according to ASTM D790. Analyzing the results of the tests of tension and three point bending tests, it was observed that the composites with the configuration of overlapping had the better elastic module in both tests. As to the maximum resistance to tension, the best result was the composites aligned in a single direction. Tests of absorption of water and micrographs are in progress

Análise fractográfica do modo de falha de compósitos carbono/epóxi

A utilização de compósitos poliméricos na fabricação de aeronaves vem sendo cada vez mais intensa. em função disso, a possibilidade de ocorrer falhas em serviço de um componente fabricado em compósito polimérico torna-se cada vez maior. A análise de falhas de materiais compósitos ainda é um tema pouco explorado, principalmente no Brasil, porém vem tornando-se cada vez mais importante em apoio à área de prevenção e investigação de acidentes aeronáuticos. Este trabalho teve como objetivo a caracterização de fraturas em laminados unidirecionais de fibra de carbono de módulo intermediário com sistema de resina epóxi modificada, tipo 8552, em resistência ao cisalhamento interlaminar nas condições ambiente e saturado de umidade em câmara higrotérmica. A análise fractográfica no plano de falha dos laminados foi realizada por microscopias óptica e eletrônica de varredura. A comparação dos resultados mostrou que o condicionamento higrotérmico afetou significativamente a região de interface da resina sem alterar a adesão interfacial fibra/resina. Os aspectos de fratura presentes na região de resina, como cristas de galo e escarpas, e do reforço foram detalhados, podendo-se assim estabelecer a direção de propagação da trinca e caracterizar o modo de falha, por ser do tipo misto (arrancamento e cisalhamento simultaneamente).

Avaliação do comportamento em fadiga de juntas estruturais de ligas de Al2024T3 coladas com adesivo epóxi

Ligas de alumínio são extensamente usadas em partes aeronáuticas devido às boas propriedades mecânicas e baixa densidade. Estas partes devem ser unidas para formar conjuntos maiores. Uma junta estrutural é definida como um segmento de estrutura que provê um meio de transferir carga de um elemento estrutural para outro. A maioria das juntas aeronáuticas é mecanicamente fixada com múltiplos prendedores (parafusos ou rebites). Estas juntas apresentam uma alta concentração de tensões ao redor do prendedor, porque a transferência de carga entre elementos da junta acontece em uma fração da área disponível. Por outro lado, as cargas aplicadas em juntas adesivas são distribuídas sobre toda a área colada e reduz os pontos de concentração de tensão. Juntas são a fonte mais comum de falhas estruturais em aeronaves e quase todos os reparos envolvem juntas. Portanto, é importante entender todos os aspectos de projeto e análise de juntas. O objetivo deste trabalho é comparar estaticamente juntas estruturais de ligas de Al2024-T3 em três condições: juntas mecanicamente rebitadas, juntas coladas e uma configuração híbrida rebitada e colada. Foi usada a norma NASM 1312-4 para confecção dos corpos-de-prova. Além disso, foram conduzidos testes de fadiga, sob amplitude de carregamento constante e razão de tensão igual a 0,1 para avaliar a eficiência dos elementos estruturais durante sua vida em serviço. Os resultados mostraram que a configuração híbrida apresenta maior resistência estática e uma vida em fadiga superior à configuração colada.

Utilização de um eletrodo de grafite-epóxi recoberto com [Zn(FEN)3][tetratris(4-clorofenil) borato]2 sensível a zinco(II) em meio 1,10-fenantrolina como eletrodo indicador em titulações potenciométricas de precipitação

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo de tolerância ao dano no compósito processado via RTM de fibra de carbono NCF/resina epóxi CYCOM 890

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG