Polímeros: Ciência e Tecnologia
http://revistapolimeros.org.br/doi/10.1590/S0104-14282008000100011?lang=en
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Efeito Higrotérmico em Prepregs de Fibra de Vidro/Epóxi por Espectroscopia de Luminescência

Hygrothermal Effect In Glass Fiber/Epoxy By Luminescence Spectroscopy

Dibbern-Brunelli, Deborah; Sales, Rita de Cássia M.

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Resumo

O objetivo deste trabalho é o estudo do efeito higrotérmico em pré-impregnados (prepreg) não curados de fibra de vidro-resina epoxídica usando a técnica de espectroscopia eletrônica de luminescência em modo estacionário. O método de fluorescência extrínseca foi empregado utilizando-se a sonda 9- ácido antróico (9-AA), cujo comportamento fotofísico depende fortemente da polaridade do meio. As amostras foram submetidas a umidades relativas de 6 e 84% por meio da utilização de soluções aquosas saturadas de hidróxido de sódio a 34,5 °C e cloreto de potássio a 20,0 °C, em recipientes fechados, pelos períodos de tempo de 1 semana, 15 dias e 1 mês. As amostras submetidas à umidade relativa de 6% apresentaram aumento significativo das intensidades relativas dos espectros de fluorescência em relação à amostra referência. Este comportamento fotofísico foi atribuído à presença da forma protonada do 9-AA no meio devido à reticulação da matriz polimérica. Após 1 mês, o espectro de emissão apresenta uma diminuição da intensidade em seu máximo. Isto ocorreu provavelmente devido ao processo de plastificação da matriz polimérica promovido pela presença de água na matriz, confirmado pela análise gravimétrica. Os espectros de fluorescência extrínseca das amostras submetidas à umidade relativa de 84% apresentaram as seguintes modificações espectrais: a) decaimento da intensidade de emissão das curvas b e d; b) deslocamento da banda de emissão para a região do azul devido ao aumento do teor de água; e c) aparecimento de um ombro na banda de emissão em 424 e 472 nm. Este comportamento fotofísico foi atribuído ao deslocamento do equilíbrio químico da forma protonada para a forma ionizada do 9-AA, promovido pela entrada de umidade no material.

Palavras-chave

Espectroscopia de Luminescência, efeito higrotérmico, prepreg, 9-ácido antróico

Abstract

The work is aimed at studying hygrothermal effects on uncured glass-epoxy fiber prepreg (F-161 - Hexcel Co.) using luminescence spectroscopy under steady-state conditions. The fluorescence extrinsic method was employed using the 9-anthroic acid probe, whose photophysical behavior is strongly dependent on the polarity of the medium. The samples were submitted to relative humidity of 6 and 84% using saturated aqueous solutions of NaOH at 34.5 °C and KCl at 20.0 °C in closed recipients, for periods of time of 1 week, 15 days and 1 month. The samples submitted to the relative humidity of 6% showed a significant increase in the relative intensity of the fluorescence spectra in relation to the reference sample. This photophysical behavior was attributed to the 9-AA protonated form in the medium due to the polymeric matrix cross-linking process. After 1 month, the emission spectrum showed a decreased maximum intensity, which could be related to the polymeric matrix plasticization caused by water absorption, which was confirmed by gravimetric analysis. The extrinsic fluorescence spectra of the samples submitted to relative humidity of 84% showed the following spectral modifications: a) emission intensity decrease in curves b and d; b) blue shift in the emission band due to the humidity content; e c) appearance of a shoulder in the emission band at 424 and 472 nm. This photophysical behavior was attributed to the chemical equilibrium between protonated and ionized forms of 9-AA in the medium, promoted by absorption of water in the material.

Keywords

Luminescence spectroscopy, hygrothermal effect, prepreg, 9-anthroic acid

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