Estudo do comportamento em fadiga de compósitos poliméricos de poliamida 6, poli(sulfeto de p-fenileno) e resina epóxi reforçados com fibra de carbono visando aplicação no setor automobilístico
Data
2024-09-25
Autores
Morgado, Guilherme Ferreira de Melo 
Orientadores
Rezende, Mirabel Cerqueira
Tipo
Tese de doutorado
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Resumo
A crescente utilização de compósitos estruturais com matrizes termoplásticas e termorrígidas na indústria automobilística deve-se às suas vantagens, como maior eficiência peso-potência, versatilidade no processamento e potencial para reúso e reciclagem. No entanto, uma das principais causas de falha em materiais é a fadiga, caracterizada por carregamentos cíclicos e deformações plásticas localizadas; porém, ainda pouco explorada na área de compósitos poliméricos estruturais. Nesse contexto, o presente trabalho visa contribuir na área de compósitos para uso no setor automotivo, por meio de um estudo sistemático de fadiga de compósitos termoplásticos (poliamida 6 (PA6) e poli(sulfeto de p-fenileno) (PPS)) e termorrígido (resina epóxi de cura rápida), reforçados com fibra de carbono (FC). Os compósitos foram preparados por moldagem por compressão a quente e avaliados quanto à qualidade do processamento (ultrassom e digestão ácida), propriedades mecânicas estáticas (tração e resistência ao cisalhamento interlaminar) e dinâmicas (fadiga), além de análises dinâmico-mecânicas (DMA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TGA) e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos mostraram que o laminado de FC/PPS apresentou a maior resistência em fadiga (640 MPa), seguido pelo de FC/PA6 (459 MPa) e o de FC/resina epóxi (360 MPa). Já os compósitos de FC/resina epóxi e FC/PPS apresentaram maior rigidez nos ensaios de tração e o de FC/PPS apresentou a maior resistência em cisalhamento. As análises de DMA permitiram determinar as temperaturas de transição vítrea (Tg) de 105 °C e 147 °C dos laminados de FC/PPS e FC/resina epóxi, respectivamente. As análises de TGA mostraram que o laminado de FC/PPS apresentou a maior estabilidade térmica. As análises morfológicas das superfícies de fratura das amostras ensaiadas mecanicamente revelaram os aspectos fractográficos presentes, os quais contribuíram para elucidar as extensões dos danos causados pelos ensaios mecânicos. A correlação dos dados obtidos neste estudo mostra que o laminado de FC/PPS apresentou o melhor desempenho mecânico e, de maneira geral, o estudo realizado dá subsídios importantes para o desenvolvimento de compósitos estruturais aplicados no setor automotivo.