Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.4322/polimeros.2014.060
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Estudo da Cinética de Cura de um Pré-impregnado de Resina Epoxídica/Fibra de Carbono pelo Método Isoconversional

Study of Cure Kinetics of a Pre-Impregnated Epoxy Resin/Carbon Fiber Using the Isoconversional Method

Ferrari, Vanessa C. G. M.; Azevedo, Margarete F. P.; David, Luis H.; Lourenço, Vera L.

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Resumo

Este trabalho tem como objetivo verificar a cinética de cura de um pré-impregnado ("prepreg") de resina epoxídica/fibra de carbono, utilizando a técnica de calorimetria diferencial de varredura (DSC) pelo método isoconversional. O método isoconversional analisa a cinética de cura por meio da dependência da energia de ativação durante a conversão (análise isotérmica) ou temperatura (análise não-isotérmica) e utiliza esta dependência para calcular os parâmetros cinéticos. A avaliação da cinética da reação por DSC baseia-se na quantidade de calor gerado durante as reações exotérmicas. A hipótese de que o calor gerado pela reação química é proporcional à extensão da cura permite obter os parâmetros cinéticos no DSC por meio das análises pelos métodos isotérmicos e não-isotérmicos. Para o método isoconversional isotérmico, a energia de ativação média apresentou valores entre 103 e 72 kJ/mol, e, para o método isoconversional não-isotérmico um valor médio de 80,5 kJ/mol. Estes resultados foram comparados com os obtidos para os métodos ASTM E 2070 e ASTM E 698, cujos valores foram 89±5 kJ/mol e 77,5±2,5 kJ/mol, respectivamente, comprovando a eficiência do método isoconversional.

Palavras-chave

Cínética de cura, compósito, resina epoxídica, DSC

Abstract

This paper aims to determine the kinetics of a pre-impregnated ("prepreg") epoxy resin/carbon fiber using differential scanning calorimetry (DSC) with the isoconversional method. The latter method analyzes the cure kinetics through the dependence of activation energy during conversion (isothermal analysis) or temperature (nonisothermal analysis) and uses this dependence to calculate the kinetic parameters. The evaluation of reaction kinetics by DSC is based on the heat generating rate during an exothermic reaction. The hypothesis that a heat generated by a chemical reaction is proportional to the extension of cure allows one to obtain the kinetic parameters from the DSC curves obtained with the isothermal and nonisothermal modes. For the isoconversional isothermal method, the average activation energy ranged between 72 and 103 kJ/mol while in the non-isothermal method an average value of 80.5 kJ/mol was obtained. These results were compared with those obtained for ASTM E 2070 and ASTM E 698 methods, whose values were 89±5 kJ/mol and 77.5±2.5 kJ/mol, respectively, proving the efficiency of the method

Keywords

Cure kinetics, composite, epoxy resin, DSC

References



1. Vyazovkin, S.; Rives, V. & Schick, C. - Thermochim. Acta, 500, p.1-5 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j. tca.2010.02.005

2. Vyazovkin, S. & Wight, C. A. - Chem. Mater., 2, p.3386 (1999). http://dx.doi.org/10.1021/cm9904382

3. Vyazovkin, S. - Thermochim. Acta, 355, p.155 (2000). http://dx.doi.org/10.1016/S0040-6031(00)00445-7

4. Sbirrazzuoli, N. & Vyazovkin, S. - Thermochim. Acta, 388, p.289 (2002). http://dx.doi.org/10.1016/S0040- 6031(02)00053-9

5. Sbirrazzuoli, N.; Mija, A. M.; Vincent, L. & Alzina, C. - Thermochim. Acta, 447, p.167 (2006). http://dx.doi. org/10.1016/j.tca.2006.06.005

6. Sbirrazzuoli, N. & Vyazovkin, S. - Macromol. Radid Comun., 27, p.1515 (2006). http://dx.doi.org/10.1002/ marc.200600404

7. Association Standards Testing Materials - “ASTM E698: Standard Test Method for Arrhenius Kinetic Constants for Thermally Unstable Materials Using Differential Scanning Calorimetry and the Flynn/Wall/Ozawa Method”, Philadelphia (1999).

8. Association Standards Testing Materials - “ASTM E 2070: Standard test method for Kinetic Parameters by Differential Scanning Calorimetry Using Isotherma Methods”, Philadelphia (2000).

9. Ferrari, V. C. G. M.; Lourenço, V. L.; Dutra, R. C. L.; Diniz, M. F.; Azevedo, M. F. P. & David, L. H. - Polímeros, 22, p.369 (2012). http://dx.doi.org/10.1590/S0104- 14282012005000048

10. Yee, R. Y. & Stephens, T. S. - Thermochim. Acta, 520, p.1 (1996).
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