Avaliação Térmica e Reológica do Ciclo de Cura do Pré-Impregnado de Carbono/Epóxi
Thermal and Rheological Evaluation of a Carbon/Epoxy Prepreg Cure Cycle
Costa, Michelle L.; Paiva, Jane M. F. de; Botelho, Edson C.; Rezende, Mirabel C.
http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282003000300009
Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.13, n3, p.188-197, 2003
Resumo
Parâmetros cinéticos e reológicos relacionados com o ciclo de cura de um sistema de pré-impregnado de resina epóxi (F584)/fibra de carbono (prepreg) foram determinados pelo uso de análises térmicas (DSC e DMA) e reológicas. Os parâmetros determinados foram utilizados para avaliar o ciclo de cura hoje utilizado industrialmente no processamento de compósitos poliméricos pelo uso do prepreg em estudo. Dos resultados das análises térmicas foi constatado para o sistema estudado que a cinética de cura é de ordem n = 1,3 e que a razão de aquecimento mais apropriada na obtenção de compósito polimérico é de 2,5 °C/min, pois esta razão de aquecimento proporciona um ciclo de cura a temperaturas mais baixas, quando comparada às demais razões estudadas, 5 e 10 °C/min, favorecendo uma cura mais homogênea e mais bem controlada.
Palavras-chave
Pré-impregnado, compósito polimérico, resina epóxi, cinética de cura, ciclo de cura, DSC, DMA, análises reológicas
Abstract
The kinetic and rheological parameters related to the cure cycle of an epoxy resin (F584)/carbon fiber preimpregnated (prepreg) system were determined by thermal and rheological analyses. The results were used to evaluate the cure cycle used nowadays in the composite processing industry, with the same prepreg system. Based on thermal analyses results it was verified that the curing of the epoxy resin follows a polymerization kinetic of n = 1.3 order and that the most adequate heating rate for the composite processing is equal to 2.5 °C/min. This heating rate favors a cure cycle at lower temperatures, when compared to the other heating rates studied, 5 and 10 °C/min, allowing a more homogeneous, better controlled cure reactions.
Keywords
Prepreg, polymeric composite, epoxy resin, cure kinetic, cure cycle, DSC, DMA, rheological analyses
References
1. Schwartz, M.M. – "Composite Materials – Properties, Nondestructive Testing and Repair", vol. I, Prentice Hall Inc, New Jersey, USA, 1997.
2. Pardini, L.C.; Peres, R.J.C.- Polímeros: Ciência e Tecnologia, abr/jun, p.32-42, 1996.
3. ASM International Comitee.- Engineered Materials Handbook, in: Engineering Plastics USA:ASM International, v.2, 1987.
4. Costa, M.L.- "Estabelecimento de parâmetros de processamento de compósitos estruturais via análises térmica e viscosimétrica", Dissertação de Mestrado, ITA, São José dos Campos, pags.142, Brasil, 1998.
5. Costa, M.L, Pardini, L.C.; Rezende, M.C.- Polímeros: Ciência e Tecnologia. Abr/Jun, nº 2, p. 37-44, 1999.
6. Costa, M.L, Pardini, L.C.; Rezende, M.C. - Química Nova, Maio/Junho, 23 (3), p. 320-325, 2000.
7. Costa, M.L, Pardini, L.C.; Rezende, M.C.- Journal of Thermal Analysis, submetido.
8. Ghaemy, M.; Riahy, M.H.- European Polymer Journal, 32(10), p.1207-1212, 1996.
9. Morgan, R.J.; Shin, E.E.; Rosenberg, B.; Jurek, A. - Polymer, 38(3), p. 639-646, 1997.
10. Shim, S.B.; Seferis, J.C.; Eom, Y.S; Shim, Y.T. - Thermochimica Acta, 291, p.73-79, 1997.
11. Barral, L.; Cano, J.; López, J.I.; López-Bueno, P.N.; Torres, A.; Ramirez, C.; Abad, M.J. - Thermochimica Acta, 344, p.127-136, 2000.
12. Wingard, C.D.- Thermochimica Acta, (357), p.293-301, 2000.
13. Blest, D.C.; Duffy, B.R.; McKee, S.; Zulkifle, A.K. - Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 30, p.1289-1309, 1999.
14. Varley, R.J.; Hodgkin, J.H.; Hawthorne, D.G.; Simon, G.P.; McCulloch, D. - Polymer, 41, p.3425-3436, 2000.
15. Shin, D.D.; Hahn, H.T. - Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 31, p.991-999, 2000.
16. Hayes, B.S.; Gilbert, E.N.; Seferis, J.C. - Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 31, p.717-725, 2000.
17. Lange, J; Altmann, N; Kelly, C.T; Halley P.J. - Polymer, 41, p.5949-5955, 2000.
18. Prime, R.B. - "Thermosets, in the thermal characterization of polymeric materials" London, Academic Press, p.435-569, cap.5, 1981.
19. Woo, E.M.; Mao, K.L. - Composites part A, 27A, p.625-631, 1996.
20. Buggy, M.; Temimhan, T.; Braddell. - Journal of Materials Processing Technology, 56, p.292-301, 1996.
21. White, S.R.; Kim, Y. K. - Composites part A, 27A, p.219-227, 1996.
22. Lee, J.Y.; Choi, H.K.; Shim, M.J.; Kim, S.W. - Thermochimica Acta, 343, p.111-117, 2000.
23. Botelho, E. C., Scherbakoff, N., Rezende, M., C. - Journal of Avanced Materials, 33(4), p. 44-51, 2001.
24. Botelho, E. C., Scherbakoff, N., Rezende, M. C. - Polímeros: Ciência e Tecnologia, 1, p.59, 1999.
25. Botelho, E. C., Rezende, M. C. - Polímeros: Ciência e Tecnologia, 10(2), p. E4, 2000.
26. Botelho, E. C. - "Estudo reológico de resinas fenólicas e furfurílica na obtenção de materiais carbonosos", Dissertação de mestrado, Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), São José dos Campos, SP, 1998.
35. Mimura, K; Ito, H.; Fujioka, H. - Polymer, 42, p.9223-9233, 2001.
36. Saalbrink, A.; Lorteije, A.; Peijs, T. - Composites Part A, 29A, p.1243-1250, 1998.
37. Bretas, R.E.S.; DAvila, M.A. - "Reologia de Polímeros Fundidos". Editora da UFSCar, FAPESP, São Carlos, 2000.
38. Sichina, W.J. - Applications of the Time-Temperature Superposition Principle. Catálogo da Du Pont. Applications Brief, 1999.
39. Tajima, Y. A. - Polymer Composites, 3 (3), p.162-169, 1988.
40. Boll, D. J.; Mottee, B.; Bascom, W. D - Journal of Composites Technology & Research, 8 (2), p. 48-53, 1986.
41. Laza, J. M.; Julian C. A.; Larrauri, E.; Rodriguez, M.; Leon, L. M. - Polymer, 40, p. 35-45, 1998.
42. Shim, S.-B.; Seferis, J.C.; Eom, Y. S.; Shim, Y. T. - Thermochimica Acta, 291, p.73-79, 1997.
43. Wingard, C.D. - Thermochimica Acta, 357-358, p.293-301, 2000.
44.Hayes, B.S.; Gilbert, E.N.; Seferis, J.C. - Composites: Part A, 31, p.717-725, 2000.
45. Internet: http://www.hexcelcomposites.com/products/prepregs/index.html.
46. Murayama, T. - "Dynamic Mechanical Analysis of Polymeric Material". 2.ed. Amsterdam, Elsevier Scientific Publishing Company, 1982.
47. Hatakeyama, T. Quinn, F.X. - "Thermal Analysis Fundamentals and Applications to Polymer Science". England, John Wiley & Sons, 1994.
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