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Scientific & Technical Article

Estudo da influência do condicionamento higrotérmico nas propriedades viscoelásticas de compósitos termoplásticos

Study of the influence on higrothermal conditioning on viscoelastic properties of thermoplastic composites

Faria, Maria Cândida Magalhães de; Oliveira, Pedro Carlos de; Ribeiro, Bruno; Martet, José Maria Fernandes; Botelho, Edson Cocchieri
Abstract:
O contínuo crescimento na utilização de compósitos termoplásticos em componentes estruturais na indústria aeroespacial deve-se, primordialmente, à flexibilidade de projeto, excelência de suas propriedades mecânicas e baixa massa específica, aliadas aos elevados valores de resistência mecânica e rigidez e baixa incidência de corrosão. No entanto, componentes que requerem exigências estruturais, quando expostos a ambientes agressivos como elevada temperatura e umidade, podem ter suas propriedades mecânicas sensibilizadas por esses fatores ambientais, e devem ser cuidadosamente avaliados antes de serem colocados em serviço. Embora existam diversos trabalhos na literatura reportando este problema para compósitos estruturais, poucos estudos relacionam, de maneira sistemática, a avaliação da absorção de umidade com o comportamento viscoelástico de matrizes de PPS reforçadas com fibras de carbono, quando este compósito é utilizado em aplicações aeronáuticas. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência do condicionamento higrotérmico nas propriedades viscoelásticas de laminados PPS/fibras de carbono. Os resultados mostram que os laminados condicionados em câmara higrotérmica apresentaram absorção de umidade segundo as leis de Fick, porém, não foram observadas variações significativas na temperatura de transição vítrea quando comparado compósitos condicionados e não condicionados.
Abstract:
Continued growth in the use of thermoplastic composites for structural components in the aerospace industry due, primarily, to the design flexibility, excellent mechanical properties and low density, combined with the high values of strength and stiffness and low incidence of corrosion meeting the stringent performance requirements of these structures while in service. However, components that requires structural requirements when exposed to harsh environments such as high temperature and moisture, can have their mechanical properties reduced by these environmental factors, and should be carefully evaluated before being placed in service. Although there are several studies in the literature reporting this problem for structural composites, few studies relate in a systematic way, assessing the moisture absorption with the viscoelastic behavior of PPS matrix reinforced with carbon fibers, when the composite is used in aeronautical applications. Thus, the aim of this study is to evaluate the influence of hygrothermal conditioning on the viscoelastic properties of PPS/carbon fiber composites. The results show that the laminates conditioned in a hygrothermal chamber had moisture absorption according to Fick laws, but it was not observed a significant glass transition temperature variation when compared conditioned and not conditioned specimens.
Keywords:
compósitos termoplásticos, efeito higrotérmico, propriedades mecânicas.
Keywords:
thermoplastic composites, hygrothermal effect, mechanical properties.


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