Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/0104-1428.1769
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Estudo do comportamento térmico de laminados carbono/epóxi submetidos a múltiplos ciclos térmicos

Study of the thermal behavior of carbon/epoxy laminates exposed to multiple thermal cycles

Souza, Christiane Sales Reis de; Marlet, José Maria Fernandes; Cardoso, Andreza de Moura; Rezende, Mirabel Cerqueira

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Resumo

Este trabalho apresenta um estudo comparativo dos comportamentos térmicos de três famílias de laminados de fibra de carbono/resina epóxi, submetidas a múltiplos ciclos térmicos, via análises termogravimétricas e dinâmico-mecânicas. Este estudo procura aliar a possibilidade de utilização de retalhos de pré-impregnados de fibra de carbono com resina epóxi - um material nobre na indústria aeronáutica, por meio da comparação do comportamento térmico de um laminado preparado com retalhos de pré-impregnados (laminado R), com outros dois laminados, sendo um manufaturado com prepreg comercial (laminado A) e um terceiro obtido por impregnação manual de reforço seco de fibra de carbono com resina epóxi (laminado B). Os laminados curados a 180 °C foram submetidos a múltiplos ciclos térmicos, totalizando 40, 100 e 300 h de exposição na temperatura máxima de 180 °C. As análises termogravimétricas mostram que os laminados submetidos às múltiplas ciclagens apresentam estabilidade térmica na temperatura de 180 °C, com perda de massa relativa à umidade absorvida pelos laminados. As análises dinâmico-mecânicas evidenciam que as múltiplas ciclagens térmicas afetam pouco ou até aumentam as temperaturas de transição vítrea dos sistemas de resinas epóxis estudados. A partir dos resultados obtidos pode-se afirmar que os laminados submetidos às múltiplas ciclagens térmicas apresentam estabilidade térmica suficiente para serem utilizados, por exemplo, em ferramentais de cura de componentes aeronáuticos.

Palavras-chave

resina epóxi, compósito carbono/epóxi, ciclagem térmica, TGA, DMA.

Abstract

In this study, the thermal behavior of three families of carbon fiber/epoxy resin laminates, exposed to multiple thermal cycles, were evaluated. Thermogravimetric (TGA) and dynamic mechanical (DMA) analyses were used. This paper aims to consider the use of carbon fiber/epoxy prepreg scraps - a noble material in the aircraft industry, by comparing the thermal behavior of one laminate manufactured with prepreg scraps (laminate R), a laminate manufactured with commercial prepreg (Laminate A) and a third one produced with wet hand lay-up materials (Laminate B). The cured laminates were exposed to multiple thermal cycles: 40, 100 and 300 h of exposure at the maximum temperature of 180 °C. TGA results show that laminates exposed to the multiple thermal cycles present thermal stability at 180 °C, with relative mass loss due to humidity absorbed by the laminates. DMA curves show that the multiple thermal cycling has almost no effect on the thermal behavior and even raises the glass transition temperatures of the epoxy resin systems studied. With these results, it can be affirmed that the laminates submitted to multiple thermal cycling have thermal stability enough to be used on composite curing jigs.

Keywords

epoxy resin, carbon /epoxy composites, thermal cycling, TGA, DMA.

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