Avaliação dos comportamentos mecânico e térmico de laminados de PPS/fibra de carbono processados em autoclave sob diferentes ciclos de consolidação

Abstract

Resumo: Usualmente, um dos processos mais utilizados para fabricação de componentes em termoplásticos estruturais é a moldagem por compressão a quente, porém restringindo-se na obtenção de peças de pequeno e médio porte. Tal restrição deve-se à limitação do tamanho das prensas utilizadas, principalmente pelo custo envolvido. Procurando ampliar a aplicação de compósitos termoplásticos, possibilitando a fabricação de peças maiores e com maior potencial de integração, pelo uso de infra-estrutura já disponível em processadores de compósitos, este trabalho aborda o processamento de laminados de poli(sulfeto de fenileno) (PPS) reforçado com fibra de carbono em autoclave, pelo uso de quatro diferentes ciclos de consolidação. Os laminados obtidos foram caracterizados por inspeção por ultrassom, análises de DSC para a determinação da cristalinidade e avaliação das propriedades mecânicas em flexão, compressão e cisalhamento interlaminar. Os resultados mostram que laminados obtidos com taxas de resfriamento mais lentas apresentam menor resistência e módulo em compressão, uma vez que o maior grau de cristalinidade (~30%) promove maior fragilização da matriz polimérica. Palavras-chave: Compósito termoplástico, PPS, poli(sulfeto de fenileno), consolidação em autoclave. Evaluation of Thermal and Mechanical Behaviors of PPS/Carbon Fiber Laminates Processed in Autoclave Under Different Consolidation CyclesAbstract: One of the most used processes to obtain structural thermoplastic parts is the hot compression molding, which is limited to small and medium size parts because of the size of the press used, mainly related to its cost. This has hampered a wide use of thermoplastic composites in structural applications. In order to extend the application of thermoplastic composites, but still using available infrastructure in composite manufacturers, in this work we investigate the processing of carbon fiber reinforced polyphenylene sulfide (PPS) in an autoclave, using four consolidation cycles. The processed laminates were characterized by ultrasound inspection, DSC analyses for the crystallinity determination and mechanical tests to evaluate the compression, flexure and interlaminar shear strength (ILSS). The results show that the laminates obtained under the lowest cooling rate exhibited the lowest compressive strength and modulus, because of the higher crystallinity degree (~30%) that turns the matrix more brittle. Keywords: Thermoplastic composite, PPS, polyphenylene sulfide, consolidation in autoclave. IntroduçãoNa indústria aeronáutica, os materiais compósitos poliméricos surgem como uma alternativa às estruturas metálicas tradicionalmente utilizadas desde o início da aviação. Os materiais compósitos, com suas variadas combinações de matriz e reforço, conferem à estrutura menor peso em relação às estruturas metálicas, consequentemente, maiores resistência mecânica e rigidez específicas. A obtenção de componentes com esse tipo de material possibilita, ainda, uma maior integração de peças, um menor custo de fabricação e maiores re...

Assessment of the interlaminar strength of resistance-welded PEI/carbon fibre composite

“…This temperature must be above that required for the matrix to 'soften' (glass transition temperature), but must not exceed values much above these, to avoid degradation of the material. According to the literature, of the polymer, to form joints without degradation of the material and with maximum bond strength [24]. Figure 7 presents the results from preliminary tests, showing the maximum temperature reached in the resistance welding process.…”

“…As described in the literature [14,23,24], problems connected with unstable crack growth and monitoring thereof during propagation may increase the difficulty of rigorous measurement of the values of G IIc . These difficulties of the test inherent in unstable crack growth might explain the difference in the value of interlaminar Mode II of delamination has not been studied extensively for welded composites, which may be explained by some difficulties inherent in the experimental tests required for this purpose, however, the ENF (End-Notched Flexure) test is the most used for determining this mode of fracture [30,31].…”

Avaliação da Resistência Interlaminar do Compósito PEI/Fibras de Carbono Soldado pelo Método de Resistência Elétrica

“…Entretanto, o valor de temperatura não deve exceder muito a temperatura de transição vítrea do polímero formem juntas sem degradação do material e com valor máximo de resistência de união [24].…”

“…Como descrito na literatura [14,23,24], problemas relacionados com o crescimento instável de trinca e o seu monitoramento durante a propagação podem dificultar uma medição rigorosa dos valores de G IIc . Estas dificuldades …”

Fractographic and rheological characterizations of CF/PP-PE-copolymer composites tested in tensile

“…In general, thermoplastic composites with continuous fibers are produced with less processing cycles, and can be hot pressed, thermoformed, pultruded, consolidated in autoclave or by automated methods on multiple complex shapes of large size [14][15][16][17][18][19][20] . Besides, they can be welded to other structures by electrical resistance, ultrasonic and induction technologies, for example [21][22][23][24][25] .…”