Efeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impacto
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UCS |
Texto Completo: | https://repositorio.ucs.br/handle/11338/3375 |
Resumo: | Os materiais compósitos possibilitam a melhoria das propriedades mecânicas dos materiais associados a menores densidades favorecendo a proteção pessoal, de veículos e aeronaves militares. A poliaramida apresenta como vantagens, melhora nas propriedades mecânicas e térmicas do compósito, elevando o grau de dureza e impacto em desempenho balístico. Porém, as fibras de aramidas apresentam uma superfície química inerte e lisa que dificulta a interação com as resinas termorrígidas, criando consequentemente uma fraca adesão interfacial entre as fibras e a matriz. Assim, o objetivo deste trabalho é o tratamento superficial da fibra de aramida, para melhorar a reatividade da superfície das fibras, e a adesão interfacial entre a fibra e a matriz. Compósitos de aramida e resina éster-vinílica foram preparados por moldagem por compressão, e o tratamento superficial das fibras foi realizado com a ligação C-F e constatado a presença de ~ 2,5% de flúor (em massa) (dado qualitativo). Como resultados, os compósitos contendo fibras tratadas apresentaram menor teor de vazios (0,33 ± 0,36%) em relação aos compósitos de fibras não tratadas (4,67 ± 1,14%). Para os compósitos de fibras tratadas, também foram obtidos resultados inferiores de resistência à tração, resistência ao impacto, fator de amortecimento e fator de adesão, e resultados superiores para módulo de elasticidade, temperatura de transição vítrea, módulo de armazenamento e módulo de perda. Para o teste de Barra Hopkinson, foi observado que os compósitos de aramida tratada tornaram-se mais frágeis à medida que a taxa de deformação foi aumentada, diminuindo a absorção de energia com o aumento da deformação. Concluiu-se que o compósito de fibras tratadas apresentou maior adesão entre fibras e matriz, resultando em menor teor de vazios, maior rigidez, dissipação de energia, menor movimentação nos segmentos de cadeia e maior temperatura de transição vítrea. Porém, o tratamento das fibras tornou o compósito mais frágil, resultando na diminuição das propriedades de resistência ao impacto balístico em relação ao compósitos de fibras não tratadas. |
id |
UCS_4669e9b86036c6d66de4e3f9dd1be97b |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ucs.br:11338/3375 |
network_acronym_str |
UCS |
network_name_str |
Repositório Institucional da UCS |
repository_id_str |
|
spelling |
Wirti, MariluBotelho, Edson CocchieriPoletto, MatheusSantos, Venina dosZattera, Ademir José2017-12-12T13:10:21Z2017-12-12T13:10:21Z20172017-11-29https://repositorio.ucs.br/handle/11338/3375Os materiais compósitos possibilitam a melhoria das propriedades mecânicas dos materiais associados a menores densidades favorecendo a proteção pessoal, de veículos e aeronaves militares. A poliaramida apresenta como vantagens, melhora nas propriedades mecânicas e térmicas do compósito, elevando o grau de dureza e impacto em desempenho balístico. Porém, as fibras de aramidas apresentam uma superfície química inerte e lisa que dificulta a interação com as resinas termorrígidas, criando consequentemente uma fraca adesão interfacial entre as fibras e a matriz. Assim, o objetivo deste trabalho é o tratamento superficial da fibra de aramida, para melhorar a reatividade da superfície das fibras, e a adesão interfacial entre a fibra e a matriz. Compósitos de aramida e resina éster-vinílica foram preparados por moldagem por compressão, e o tratamento superficial das fibras foi realizado com a ligação C-F e constatado a presença de ~ 2,5% de flúor (em massa) (dado qualitativo). Como resultados, os compósitos contendo fibras tratadas apresentaram menor teor de vazios (0,33 ± 0,36%) em relação aos compósitos de fibras não tratadas (4,67 ± 1,14%). Para os compósitos de fibras tratadas, também foram obtidos resultados inferiores de resistência à tração, resistência ao impacto, fator de amortecimento e fator de adesão, e resultados superiores para módulo de elasticidade, temperatura de transição vítrea, módulo de armazenamento e módulo de perda. Para o teste de Barra Hopkinson, foi observado que os compósitos de aramida tratada tornaram-se mais frágeis à medida que a taxa de deformação foi aumentada, diminuindo a absorção de energia com o aumento da deformação. Concluiu-se que o compósito de fibras tratadas apresentou maior adesão entre fibras e matriz, resultando em menor teor de vazios, maior rigidez, dissipação de energia, menor movimentação nos segmentos de cadeia e maior temperatura de transição vítrea. Porém, o tratamento das fibras tornou o compósito mais frágil, resultando na diminuição das propriedades de resistência ao impacto balístico em relação ao compósitos de fibras não tratadas.The use of composite materials enables the improvement of the materials mechanical properties associated with lower densities favoring protection of personnel, military vehicles and aircrafts. The advantages of polyaramid are the improvement of the mechanical and physical properties, and a high degree of hardness and ballistic performance. However, the aramid fibers have an inert and smooth chemical surface, which hinders interaction with the thermosetting resins, resulting in a weak interfacial adhesion between fibers and matrix. Thus, the aim of this study is to perform surface treatment of aramid in order to improve surface reactivity of the fibers to improve interfacial adhesion between fibers and matrix. Aramid Kevlar® and vinyl-ester composites were molded by compression molding, and the fibers surface treatment occurred by the deposition of ~ 2,5% of fluorine (in mass) (qualitative data). The treated fibers composite showed lower voids content (0,33 ± 0,36%) in relation to the untreated fibers composite (4,67 ± 1,14%). Furthermore, inferior results of tensile strength, impact strength, damping factor and adhesion factor were obtained for the treated fibers composite, along with superior results for modulus of elasticity, glass transition temperature, storage modulus and loss modulus. For the Hopkinson Bar test, it was observed that the aramid composites became weaker as the deformation rate was increased, which decreased energy absorption with the increased deformation. It was concluded that the treated fiber composite showed a higher adhesion between fibers and matrix, resulting in lower voids content, higher stiffness, energy dissipation, lower chain segment movement and higher glass transition temperature. However, the treatment of the fibers made the composite more fragile, resulting in the decrease of the properties of resistance to ballistic impact in relation to the composites of untreated fibers.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES.Materiais compostosAdesãoComposite materialsAdhesionEfeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impactoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UCSinstname:Universidade de Caxias do Sul (UCS)instacron:UCSinfo:eu-repo/semantics/openAccessUniversidade de Caxias do Sulhttp://lattes.cnpq.br/9134630100334195WIRTI, M.Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos e TecnologiasAmico, Sandro CamposTEXTDissertacao Marilu Wirti.pdf.txtDissertacao Marilu Wirti.pdf.txtExtracted texttext/plain154797https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/3375/3/Dissertacao%20Marilu%20Wirti.pdf.txt22acde2a231a70cf8b0b381b33a8ae1bMD53THUMBNAILDissertacao Marilu Wirti.pdf.jpgDissertacao Marilu Wirti.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1338https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/3375/4/Dissertacao%20Marilu%20Wirti.pdf.jpgd4eef995337685c825b3842ce50a03e8MD54ORIGINALDissertacao Marilu Wirti.pdfDissertacao Marilu Wirti.pdfapplication/pdf4204467https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/3375/1/Dissertacao%20Marilu%20Wirti.pdf4c10afe3fdb21356992b6ae8bab0ea29MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/3375/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5211338/33752018-08-17 07:31:38.113oai:repositorio.ucs.br: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Repositório de Publicaçõeshttp://repositorio.ucs.br/oai/requestopendoar:2018-08-17T07:31:38Repositório Institucional da UCS - Universidade de Caxias do Sul (UCS)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Efeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impacto |
title |
Efeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impacto |
spellingShingle |
Efeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impacto Wirti, Marilu Materiais compostos Adesão Composite materials Adhesion |
title_short |
Efeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impacto |
title_full |
Efeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impacto |
title_fullStr |
Efeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impacto |
title_full_unstemmed |
Efeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impacto |
title_sort |
Efeito da fluoração superficial de fibras de aramida em compósitos à base de resina éster-vinílica com foco em comportamento de impacto |
author |
Wirti, Marilu |
author_facet |
Wirti, Marilu |
author_role |
author |
dc.contributor.other.none.fl_str_mv |
Botelho, Edson Cocchieri Poletto, Matheus Santos, Venina dos |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Wirti, Marilu |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Zattera, Ademir José |
contributor_str_mv |
Zattera, Ademir José |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Materiais compostos Adesão |
topic |
Materiais compostos Adesão Composite materials Adhesion |
dc.subject.eng.fl_str_mv |
Composite materials Adhesion |
description |
Os materiais compósitos possibilitam a melhoria das propriedades mecânicas dos materiais associados a menores densidades favorecendo a proteção pessoal, de veículos e aeronaves militares. A poliaramida apresenta como vantagens, melhora nas propriedades mecânicas e térmicas do compósito, elevando o grau de dureza e impacto em desempenho balístico. Porém, as fibras de aramidas apresentam uma superfície química inerte e lisa que dificulta a interação com as resinas termorrígidas, criando consequentemente uma fraca adesão interfacial entre as fibras e a matriz. Assim, o objetivo deste trabalho é o tratamento superficial da fibra de aramida, para melhorar a reatividade da superfície das fibras, e a adesão interfacial entre a fibra e a matriz. Compósitos de aramida e resina éster-vinílica foram preparados por moldagem por compressão, e o tratamento superficial das fibras foi realizado com a ligação C-F e constatado a presença de ~ 2,5% de flúor (em massa) (dado qualitativo). Como resultados, os compósitos contendo fibras tratadas apresentaram menor teor de vazios (0,33 ± 0,36%) em relação aos compósitos de fibras não tratadas (4,67 ± 1,14%). Para os compósitos de fibras tratadas, também foram obtidos resultados inferiores de resistência à tração, resistência ao impacto, fator de amortecimento e fator de adesão, e resultados superiores para módulo de elasticidade, temperatura de transição vítrea, módulo de armazenamento e módulo de perda. Para o teste de Barra Hopkinson, foi observado que os compósitos de aramida tratada tornaram-se mais frágeis à medida que a taxa de deformação foi aumentada, diminuindo a absorção de energia com o aumento da deformação. Concluiu-se que o compósito de fibras tratadas apresentou maior adesão entre fibras e matriz, resultando em menor teor de vazios, maior rigidez, dissipação de energia, menor movimentação nos segmentos de cadeia e maior temperatura de transição vítrea. Porém, o tratamento das fibras tornou o compósito mais frágil, resultando na diminuição das propriedades de resistência ao impacto balístico em relação ao compósitos de fibras não tratadas. |
publishDate |
2017 |
dc.date.submitted.none.fl_str_mv |
2017-11-29 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2017-12-12T13:10:21Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2017-12-12T13:10:21Z |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2017 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://repositorio.ucs.br/handle/11338/3375 |
url |
https://repositorio.ucs.br/handle/11338/3375 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UCS instname:Universidade de Caxias do Sul (UCS) instacron:UCS |
instname_str |
Universidade de Caxias do Sul (UCS) |
instacron_str |
UCS |
institution |
UCS |
reponame_str |
Repositório Institucional da UCS |
collection |
Repositório Institucional da UCS |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/3375/3/Dissertacao%20Marilu%20Wirti.pdf.txt https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/3375/4/Dissertacao%20Marilu%20Wirti.pdf.jpg https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/3375/1/Dissertacao%20Marilu%20Wirti.pdf https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/3375/2/license.txt |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
22acde2a231a70cf8b0b381b33a8ae1b d4eef995337685c825b3842ce50a03e8 4c10afe3fdb21356992b6ae8bab0ea29 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UCS - Universidade de Caxias do Sul (UCS) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1798308874921443328 |