Estudo fractográfico de compósitos de fibra de carbono/matrizes de prolipropileno-polietileno submetidos a ensaios estáticos de tração e compressão
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Data
2015-08-10
Autores
Cirilo, Paula Helena da Silva [UNIFESP]
Orientadores
Rezende, Mirabel Cerqueira [UNIFESP]
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
This work shows the fractographic study of fracture surfaces resulting from static loadings in tension and compression of thermoplastic composites based on polypropylene (PP) and poly(propylene-co-ethylene) (PP-PE) reinforced with continuous carbon fibers (CF). The PP-PE matrix was modified by two agents called AM1 (containing maleic anhydride) and AM2 (containing an elastomeric agent), respectively. Thus, four different laminates were analyzed - CF/PP, CF/PP-PE, CF/PP-PE(AM1) and CF/PP-PE(AM2). Scanning electron microscopy (SEM) and optical stereoscopy of the fracture surfaces and rheological analyses of the polymeric matrices were performed. SEM analyses showed the fractographic aspects of the fractured surfaces and allowed to evaluate the fiber/matrix interfacial adhesion. The poor adhesion is indicated by both the presence of fiber impressions on the matrix rich regions and fiber surfaces totally unprotected of polymeric matrix. These observations were more evident for the CF/PP, CF/PP-PE and CF/PP-PE(AM2) laminates. Moreover, the more consistent adhesion is observed for the CF/PP-PE(AM1) laminate, attributed to the maleic anhydride presence, that favored a good interaction between the constituents of this laminate. These observations are consistent with the results of mechanical tests of tension and compression available in the literature for the same laminates. In this case, the rheological results show that the viscosity of the polymeric matrices did not influence the reinforcement wetting.
Este trabalho mostra o estudo fractográfico de superfícies de fratura resultantes de carregamentos estáticos em tração e compressão de compósitos termoplásticos de polipropileno (PP) e de poli(propileno-co-etileno) (PP-PE) reforçados com fibras de carbono (FC) contínuas. A matriz de PP-PE foi modificada por dois agentes denominados de AM1 (contendo o compatibilizante, anidrido maleico) e de AM2 (contendo um agente elastomérico), respectivamente. Assim, quatro diferentes laminados foram analisados - FC/PP, FC/PP-PE, FC/PP-PE(AM1) e FC/PP-PE(AM2). Análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por estereoscopia óptica das superfícies de fratura e análises reológicas das matrizes poliméricas foram realizadas. As análises de MEV evidenciaram os aspectos fractográficos das superfícies de fratura e permitiram avaliar a adesão interfacial fibra/matriz. A fraca adesão é indicada pela presença de impressões de fibras nas regiões ricas em matriz e superfícies de fibras totalmente desprotegidas de matriz polimérica. Estas observações foram mais evidentes para os laminados de FC/PP, FC/PP-PE e FC/PP-PE(AM2). Por outro lado, a adesão mais consistente é observada no laminado FC/PP-PE(AM1), atribuída à presença do anidrido maleico, que favoreceu uma boa interação entre os constituintes deste laminado. Estas observações são concordantes com resultados de ensaios mecânicos de tração e de compressão disponíveis na literatura, para esses mesmos laminados. Os resultados das análises reológicas mostram que as viscosidades para estas matrizes poliméricas não influenciaram o molhamento do reforço.
Este trabalho mostra o estudo fractográfico de superfícies de fratura resultantes de carregamentos estáticos em tração e compressão de compósitos termoplásticos de polipropileno (PP) e de poli(propileno-co-etileno) (PP-PE) reforçados com fibras de carbono (FC) contínuas. A matriz de PP-PE foi modificada por dois agentes denominados de AM1 (contendo o compatibilizante, anidrido maleico) e de AM2 (contendo um agente elastomérico), respectivamente. Assim, quatro diferentes laminados foram analisados - FC/PP, FC/PP-PE, FC/PP-PE(AM1) e FC/PP-PE(AM2). Análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por estereoscopia óptica das superfícies de fratura e análises reológicas das matrizes poliméricas foram realizadas. As análises de MEV evidenciaram os aspectos fractográficos das superfícies de fratura e permitiram avaliar a adesão interfacial fibra/matriz. A fraca adesão é indicada pela presença de impressões de fibras nas regiões ricas em matriz e superfícies de fibras totalmente desprotegidas de matriz polimérica. Estas observações foram mais evidentes para os laminados de FC/PP, FC/PP-PE e FC/PP-PE(AM2). Por outro lado, a adesão mais consistente é observada no laminado FC/PP-PE(AM1), atribuída à presença do anidrido maleico, que favoreceu uma boa interação entre os constituintes deste laminado. Estas observações são concordantes com resultados de ensaios mecânicos de tração e de compressão disponíveis na literatura, para esses mesmos laminados. Os resultados das análises reológicas mostram que as viscosidades para estas matrizes poliméricas não influenciaram o molhamento do reforço.
Descrição
Citação
CIRILO, Paula Helena da Silva. Estudo fractográfico de compósitos de fibra de carbono/matrizes de prolipropileno-polietileno submetidos a ensaios estáticos de tração e compressão. 2015. 115 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São José dos Campos, 2015.