A motivação deste trabalho foi verificar a possibilidade de modificar argilas com silano para substituírem argilas comerciais ou o carbonato de cálcio, uma carga tradicional utilizada na indústria automotiva, para evitar a contração térmica e diminuir a flamabilidade destes compósitos, sem comprometer as propriedades mecânicas do material final. Portanto, este estudo tem como objetivo a modificação de argilas minerais com silanos viniltrietoxisilano (VTES) e γ-metacriloxipropiltrimetoxi-silano (MPS), e seu uso em compósitos bi e tricomponentes, em comparação com aqueles preparados usando argilas comerciais (Cloisite® 30B e Cloisite® 15A). Compósitos tricomponentes contendo poliéster / fibra de vidro / argila foram também analisados em comparação com compósitos preparados com carbonato de cálcio. As argilas foram dispersadas em resina por agitação mecânica e sonificação e os compósitos foram preparados por moldagem por transferência de resina (RTM). A funcionalização da Cloisite®Na foi confirmada pelo aparecimento de bandas características na análise de infravermelho e o aumento do espaçamento basal. As vantagens em utilizar as argilas modificadas com silano quando comparadas com as argilas comerciais em compósitos bicomponentes podem ser sumarizadas em: mais elevado módulo de armazenamento e melhor adesão com a resina poliéster com consequente maior temperatura de deflexão térmica e efetividade do reforço em altas temperaturas. No entanto, nanocompósitos preparados com as argilas organomodificadas Cloisite® 30B e Cloisite® 15A apresentaram melhor dispersão (tendência à esfoliação) e volatilização térmica retardada devido ao efeito barreira. Nos compósitos tricomponentes, o coeficiente de expansão térmica apresentou valores reduzidos para as amostras contendo silano. A decomposição térmica de todos os compósitos ocorreu em temperaturas inferiores em atmosfera de ar, e seu comportamento diferiu daquele exposto em nitrogênio. Os compósitos contendo argila apresentaram melhor performance ao fogo, com menor duração e crescimento mais lento, e melhores propriedades mecânicas em relação àqueles preparados com a carga tradicional usada na indústria (carbonato de cálcio). Portanto, para futuros estudos, indica-se trabalhar com argila comercial Cloisite® 30B e esta modificada com silano MPS. / The motivation of this work was to verify the possibility of modifying clays with silane to replace commercial clays or calcium carbonate, which is an automotive industry traditional filler, in order to avoid thermal contraction and reduce the flammability of these composites without compromising the mechanical properties of the final material. In order to avoid agglomeration and improve the interaction of Cloisite® Na+ montmorillonite (Mt) with an unsaturated polyester matrix, this study focused on the modification of clay minerals with vinyltriethoxysilane (VTES) and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS) silanes, and their use in two- and three-component composites in comparison with those prepared using commercial clays (Cloisite® 30B and Cloisite® 15A). Three component composites of polyester/glass fiber/clay were also analyzed in comparison with composites prepared with calcium carbonate filler. Clays were dispersed in the resin by mechanical stirring and sonication and the composites were prepared by resin transfer molding (RTM). Functionalization of Cloisite®Na was confirmed by the appearance of characteristic bands in the infrared analysis and the increase in basal spacing. The advantages of using silane-modified clays compared with commercial organic-modified clays in two-component composites can be summarized as higher storage modulus and improved adhesion to the polyester resin with associated higher thermal deflection temperature and reinforcement effectiveness at higher temperatures. However, nanocomposites prepared with organic modified clays showed better dispersion (tendency to exfoliate) and consequently delayed thermal volatilization due to the clay barrier effect. In three-component composites, the coefficient of thermal expansion showed reduced values for silane-modified samples. All the composites decomposed at lower temperatures in air and their degradation behavior differed from those exposed to nitrogen. The composites with clays showed improved fire performance, with shorter fire duration and slower fire growth, along with better mechanical properties than those with traditional calcium carbonate filler. Therefore, MPS modified and non-modified commercial Cloisite® 30B are indicated in future studies.

A motivação deste trabalho foi verificar a possibilidade de modificar argilas com silano para substituírem argilas comerciais ou o carbonato de cálcio, uma carga tradicional utilizada na indústria automotiva, para evitar a contração térmica e diminuir a flamabilidade destes compósitos, sem comprometer as propriedades mecânicas do material final. Portanto, este estudo tem como objetivo a modificação de argilas minerais com silanos viniltrietoxisilano (VTES) e γ-metacriloxipropiltrimetoxi-silano (MPS), e seu uso em compósitos bi e tricomponentes, em comparação com aqueles preparados usando argilas comerciais (Cloisite® 30B e Cloisite® 15A). Compósitos tricomponentes contendo poliéster / fibra de vidro / argila foram também analisados em comparação com compósitos preparados com carbonato de cálcio. As argilas foram dispersadas em resina por agitação mecânica e sonificação e os compósitos foram preparados por moldagem por transferência de resina (RTM). A funcionalização da Cloisite®Na foi confirmada pelo aparecimento de bandas características na análise de infravermelho e o aumento do espaçamento basal. As vantagens em utilizar as argilas modificadas com silano quando comparadas com as argilas comerciais em compósitos bicomponentes podem ser sumarizadas em: mais elevado módulo de armazenamento e melhor adesão com a resina poliéster com consequente maior temperatura de deflexão térmica e efetividade do reforço em altas temperaturas. No entanto, nanocompósitos preparados com as argilas organomodificadas Cloisite® 30B e Cloisite® 15A apresentaram melhor dispersão (tendência à esfoliação) e volatilização térmica retardada devido ao efeito barreira. Nos compósitos tricomponentes, o coeficiente de expansão térmica apresentou valores reduzidos para as amostras contendo silano. A decomposição térmica de todos os compósitos ocorreu em temperaturas inferiores em atmosfera de ar, e seu comportamento diferiu daquele exposto em nitrogênio. Os compósitos contendo argila apresentaram melhor performance ao fogo, com menor duração e crescimento mais lento, e melhores propriedades mecânicas em relação àqueles preparados com a carga tradicional usada na indústria (carbonato de cálcio). Portanto, para futuros estudos, indica-se trabalhar com argila comercial Cloisite® 30B e esta modificada com silano MPS. / The motivation of this work was to verify the possibility of modifying clays with silane to replace commercial clays or calcium carbonate, which is an automotive industry traditional filler, in order to avoid thermal contraction and reduce the flammability of these composites without compromising the mechanical properties of the final material. In order to avoid agglomeration and improve the interaction of Cloisite® Na+ montmorillonite (Mt) with an unsaturated polyester matrix, this study focused on the modification of clay minerals with vinyltriethoxysilane (VTES) and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS) silanes, and their use in two- and three-component composites in comparison with those prepared using commercial clays (Cloisite® 30B and Cloisite® 15A). Three component composites of polyester/glass fiber/clay were also analyzed in comparison with composites prepared with calcium carbonate filler. Clays were dispersed in the resin by mechanical stirring and sonication and the composites were prepared by resin transfer molding (RTM). Functionalization of Cloisite®Na was confirmed by the appearance of characteristic bands in the infrared analysis and the increase in basal spacing. The advantages of using silane-modified clays compared with commercial organic-modified clays in two-component composites can be summarized as higher storage modulus and improved adhesion to the polyester resin with associated higher thermal deflection temperature and reinforcement effectiveness at higher temperatures. However, nanocomposites prepared with organic modified clays showed better dispersion (tendency to exfoliate) and consequently delayed thermal volatilization due to the clay barrier effect. In three-component composites, the coefficient of thermal expansion showed reduced values for silane-modified samples. All the composites decomposed at lower temperatures in air and their degradation behavior differed from those exposed to nitrogen. The composites with clays showed improved fire performance, with shorter fire duration and slower fire growth, along with better mechanical properties than those with traditional calcium carbonate filler. Therefore, MPS modified and non-modified commercial Cloisite® 30B are indicated in future studies.

A motivação deste trabalho foi verificar a possibilidade de modificar argilas com silano para substituírem argilas comerciais ou o carbonato de cálcio, uma carga tradicional utilizada na indústria automotiva, para evitar a contração térmica e diminuir a flamabilidade destes compósitos, sem comprometer as propriedades mecânicas do material final. Portanto, este estudo tem como objetivo a modificação de argilas minerais com silanos viniltrietoxisilano (VTES) e γ-metacriloxipropiltrimetoxi-silano (MPS), e seu uso em compósitos bi e tricomponentes, em comparação com aqueles preparados usando argilas comerciais (Cloisite® 30B e Cloisite® 15A). Compósitos tricomponentes contendo poliéster / fibra de vidro / argila foram também analisados em comparação com compósitos preparados com carbonato de cálcio. As argilas foram dispersadas em resina por agitação mecânica e sonificação e os compósitos foram preparados por moldagem por transferência de resina (RTM). A funcionalização da Cloisite®Na foi confirmada pelo aparecimento de bandas características na análise de infravermelho e o aumento do espaçamento basal. As vantagens em utilizar as argilas modificadas com silano quando comparadas com as argilas comerciais em compósitos bicomponentes podem ser sumarizadas em: mais elevado módulo de armazenamento e melhor adesão com a resina poliéster com consequente maior temperatura de deflexão térmica e efetividade do reforço em altas temperaturas. No entanto, nanocompósitos preparados com as argilas organomodificadas Cloisite® 30B e Cloisite® 15A apresentaram melhor dispersão (tendência à esfoliação) e volatilização térmica retardada devido ao efeito barreira. Nos compósitos tricomponentes, o coeficiente de expansão térmica apresentou valores reduzidos para as amostras contendo silano. A decomposição térmica de todos os compósitos ocorreu em temperaturas inferiores em atmosfera de ar, e seu comportamento diferiu daquele exposto em nitrogênio. Os compósitos contendo argila apresentaram melhor performance ao fogo, com menor duração e crescimento mais lento, e melhores propriedades mecânicas em relação àqueles preparados com a carga tradicional usada na indústria (carbonato de cálcio). Portanto, para futuros estudos, indica-se trabalhar com argila comercial Cloisite® 30B e esta modificada com silano MPS. / The motivation of this work was to verify the possibility of modifying clays with silane to replace commercial clays or calcium carbonate, which is an automotive industry traditional filler, in order to avoid thermal contraction and reduce the flammability of these composites without compromising the mechanical properties of the final material. In order to avoid agglomeration and improve the interaction of Cloisite® Na+ montmorillonite (Mt) with an unsaturated polyester matrix, this study focused on the modification of clay minerals with vinyltriethoxysilane (VTES) and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS) silanes, and their use in two- and three-component composites in comparison with those prepared using commercial clays (Cloisite® 30B and Cloisite® 15A). Three component composites of polyester/glass fiber/clay were also analyzed in comparison with composites prepared with calcium carbonate filler. Clays were dispersed in the resin by mechanical stirring and sonication and the composites were prepared by resin transfer molding (RTM). Functionalization of Cloisite®Na was confirmed by the appearance of characteristic bands in the infrared analysis and the increase in basal spacing. The advantages of using silane-modified clays compared with commercial organic-modified clays in two-component composites can be summarized as higher storage modulus and improved adhesion to the polyester resin with associated higher thermal deflection temperature and reinforcement effectiveness at higher temperatures. However, nanocomposites prepared with organic modified clays showed better dispersion (tendency to exfoliate) and consequently delayed thermal volatilization due to the clay barrier effect. In three-component composites, the coefficient of thermal expansion showed reduced values for silane-modified samples. All the composites decomposed at lower temperatures in air and their degradation behavior differed from those exposed to nitrogen. The composites with clays showed improved fire performance, with shorter fire duration and slower fire growth, along with better mechanical properties than those with traditional calcium carbonate filler. Therefore, MPS modified and non-modified commercial Cloisite® 30B are indicated in future studies.

A utilização de fibras vegetais em materiais compósitos tem crescido significativamente nos últimos anos em diferentes aplicações, tendo em vista propriedades como baixa massa específica e alta resistência específica, quando comparadas a fibras sintéticas tradicionais (especialmente vidro), além do requisito de baixa energia para processamento e da vantagem ambiental. O foco principal desse trabalho foi identificar e avaliar o potencial de utilização de fibras vegetais como promotores de fluxo frente a materiais convencionais disponíveis e utilizados em processos de moldagem líquida. Dessa forma, foram realizadas infiltrações retilíneas e radiais, em processos de moldagem por transferência de resina (RTM), de reforços de mantas de fibra de vidro com diferentes frações volumétricas e diferentes pressões de injeção a fim de se verificar tais influências nos cálculos de permeabilidade planar através da Lei de Darcy. Foi avaliada a isotropia de mantas homogêneas de vidro e sisal em infiltrações radiais. Experimentos de infiltração retilínea foram realizados para se determinar a permeabilidade planar em função da utilização do tipo de reforço fibroso, da fração volumétrica (%Vf), do comprimento da fibra, do tipo de fluido impregnante, além de se avaliar o efeito da hibridização de reforços fibrosos e da sequência de empilhamento. A permeabilidade diminuiu com o aumento da %Vf, e a permeabilidade de mantas de sisal foi superior às mantas de fibra de vidro e de não-tecidos de polipropileno (PP) usados como promotores de fluxo. Houve uma leve tendência ao aumento da permeabilidade com o comprimento da fibra de sisal. O uso da manta de sisal como promotor de fluxo contribuiu tanto para o aumento da permeabilidade de reforços híbridos em relação aos constituídos com promotor de fluxo tradicional de PP, quanto para as propriedades mecânicas de compósitos moldados. Mesmo que o percentual de absorção de água tenha sido mais evidente nos compósitos reforçados com fibras de sisal, o envelhecimento não se mostrou muito agressivo as suas propriedades mecânicas. Dessa forma, do ponto de vista de utilização, a fibra de sisal pode ser indicada em aplicações de engenharia como potencial substituta aos promotores de fluxo comerciais empregados em processos de moldagem líquida, tais como RTM light e infusão. / The use of natural fibers to reinforce composite materials increased dramatically in the last years. These fibers have many advantages such as light weight and good specific strength compared to synthetic fibers (especially glass fiber), low energy requirements for processing and favorable environmental impact. In this way, the main focus of this work was to identify and evaluate the utilization of vegetable fibers as flow enhancement systems in comparison with traditional ones in composite manufacturing based on liquid molding. This way, rectilinear and radial infiltration experiments have been carried out using glass-fiber mats with different fiber volume content and injection pressure in order to evaluate their influence on in-plane permeability calculation by Darcy’s law. Isotropy of homogeneous fiber reinforcements (glass mats and sisal mats) was evaluated through radial infiltration experiments. Other rectilinear experiments were done to determine in-plane permeability as a function of the type of reinforcement, fiber volume ratio, fiber length, type of impregnated fluid, and also to study hybridization of fiber mats and the stacking sequence of mats. Permeability decreased for higher fiber content. For similar fiber volume content, permeability of the sisal mats was much higher than of glass mats and PP non-woven core used as commercial infiltration medium. A slight trend towards higher permeability for sisal fiber of higher length. The use of the sisal mat as a flow medium increased permeability of the hybrid reinforcement in comparison with the PP medium and slightly improved its mechanical behavior. Even though water uptake was higher for the sisal composites, their aging in water was not too detrimental regarding mechanical properties. Hence, the sisal fiber mat might be used in engineering applications as a substitute for commercial flow media, widely used in liquid molding processes, such as RTM light or infusion.

A aplicação de materiais compósitos em peças utilizadas em ambientes marítimos permite a fabricação de peças com formatos complexos e que apresentam propriedades específicas elevadas. Hélices e laminados foram preparados utilizando resina éster-vinílica reforçada com manta e tecido de fibra de vidro. A fabricação dos compósitos foi realizada pela técnica de moldagem por transferência de resina (RTM), que permite obter peças com melhores propriedades que técnicas de fabricação manuais. Para a caracterização do compósito desenvolvido, foram realizados ensaios mecânicos de curta duração como tração, flexão, impacto e dureza Barcol. Para avaliação física do compósito, foram realizados ensaios de densidade e foi calculado o teor de vazios. A calorimetria diferencial de varredura foi empregada para determinar o tempo e as temperaturas de gel e de cura. A análise termogravimétrica foi utilizada para determinar o teor de fibras. Também foram avaliadas as propriedades dinâmicomecânicas do compósito com variação de temperatura e de freqüência. Para avaliação da susceptibilidade do material, foi realizado ensaio de absorção de água. De maneira geral, os materiais compósitos produzidos foram considerados uma boa alternativa para a substituição de materiais metálicos, pois os resultados obtidos se mostraram favoráveis ao desenvolvimento de sistemas propulsores através do processo de RTM. / The use of composite materials allows the manufacture of parts with complex shapes and high specific properties which may be used in marine environments. Propellers and laminates were prepared using vinyl ester resin reinforced with mat and fiberglass fabric. The manufacture of composites was carried out via resin transfer moulding (RTM), which is able to produce parts with better characteristics than other manufacturing techniques. For the characterization of the composites, short-term mechanical tests such as tensile, flexural, impact and Barcol hardness were used. For a better physical evaluation of the composite, density and void content were tested. Differential scanning calorimetry was used to determine gel and curing time and temperature. Thermogravimetric analysis was used to determine fiber content. The dynamic mechanical properties of the composites under a range of temperature and frequency were also evaluated. To evaluate the susceptibility of the material to the environment water absorption test was carried out. In general, the composites were considered a good alternative for the replacement of metallic materials, since the results favored the development of propulsion systems through RTM.

A utilização de fibras vegetais em materiais compósitos tem crescido significativamente nos últimos anos em diferentes aplicações, tendo em vista propriedades como baixa massa específica e alta resistência específica, quando comparadas a fibras sintéticas tradicionais (especialmente vidro), além do requisito de baixa energia para processamento e da vantagem ambiental. O foco principal desse trabalho foi identificar e avaliar o potencial de utilização de fibras vegetais como promotores de fluxo frente a materiais convencionais disponíveis e utilizados em processos de moldagem líquida. Dessa forma, foram realizadas infiltrações retilíneas e radiais, em processos de moldagem por transferência de resina (RTM), de reforços de mantas de fibra de vidro com diferentes frações volumétricas e diferentes pressões de injeção a fim de se verificar tais influências nos cálculos de permeabilidade planar através da Lei de Darcy. Foi avaliada a isotropia de mantas homogêneas de vidro e sisal em infiltrações radiais. Experimentos de infiltração retilínea foram realizados para se determinar a permeabilidade planar em função da utilização do tipo de reforço fibroso, da fração volumétrica (%Vf), do comprimento da fibra, do tipo de fluido impregnante, além de se avaliar o efeito da hibridização de reforços fibrosos e da sequência de empilhamento. A permeabilidade diminuiu com o aumento da %Vf, e a permeabilidade de mantas de sisal foi superior às mantas de fibra de vidro e de não-tecidos de polipropileno (PP) usados como promotores de fluxo. Houve uma leve tendência ao aumento da permeabilidade com o comprimento da fibra de sisal. O uso da manta de sisal como promotor de fluxo contribuiu tanto para o aumento da permeabilidade de reforços híbridos em relação aos constituídos com promotor de fluxo tradicional de PP, quanto para as propriedades mecânicas de compósitos moldados. Mesmo que o percentual de absorção de água tenha sido mais evidente nos compósitos reforçados com fibras de sisal, o envelhecimento não se mostrou muito agressivo as suas propriedades mecânicas. Dessa forma, do ponto de vista de utilização, a fibra de sisal pode ser indicada em aplicações de engenharia como potencial substituta aos promotores de fluxo comerciais empregados em processos de moldagem líquida, tais como RTM light e infusão. / The use of natural fibers to reinforce composite materials increased dramatically in the last years. These fibers have many advantages such as light weight and good specific strength compared to synthetic fibers (especially glass fiber), low energy requirements for processing and favorable environmental impact. In this way, the main focus of this work was to identify and evaluate the utilization of vegetable fibers as flow enhancement systems in comparison with traditional ones in composite manufacturing based on liquid molding. This way, rectilinear and radial infiltration experiments have been carried out using glass-fiber mats with different fiber volume content and injection pressure in order to evaluate their influence on in-plane permeability calculation by Darcy’s law. Isotropy of homogeneous fiber reinforcements (glass mats and sisal mats) was evaluated through radial infiltration experiments. Other rectilinear experiments were done to determine in-plane permeability as a function of the type of reinforcement, fiber volume ratio, fiber length, type of impregnated fluid, and also to study hybridization of fiber mats and the stacking sequence of mats. Permeability decreased for higher fiber content. For similar fiber volume content, permeability of the sisal mats was much higher than of glass mats and PP non-woven core used as commercial infiltration medium. A slight trend towards higher permeability for sisal fiber of higher length. The use of the sisal mat as a flow medium increased permeability of the hybrid reinforcement in comparison with the PP medium and slightly improved its mechanical behavior. Even though water uptake was higher for the sisal composites, their aging in water was not too detrimental regarding mechanical properties. Hence, the sisal fiber mat might be used in engineering applications as a substitute for commercial flow media, widely used in liquid molding processes, such as RTM light or infusion.

A aplicação de materiais compósitos em peças utilizadas em ambientes marítimos permite a fabricação de peças com formatos complexos e que apresentam propriedades específicas elevadas. Hélices e laminados foram preparados utilizando resina éster-vinílica reforçada com manta e tecido de fibra de vidro. A fabricação dos compósitos foi realizada pela técnica de moldagem por transferência de resina (RTM), que permite obter peças com melhores propriedades que técnicas de fabricação manuais. Para a caracterização do compósito desenvolvido, foram realizados ensaios mecânicos de curta duração como tração, flexão, impacto e dureza Barcol. Para avaliação física do compósito, foram realizados ensaios de densidade e foi calculado o teor de vazios. A calorimetria diferencial de varredura foi empregada para determinar o tempo e as temperaturas de gel e de cura. A análise termogravimétrica foi utilizada para determinar o teor de fibras. Também foram avaliadas as propriedades dinâmicomecânicas do compósito com variação de temperatura e de freqüência. Para avaliação da susceptibilidade do material, foi realizado ensaio de absorção de água. De maneira geral, os materiais compósitos produzidos foram considerados uma boa alternativa para a substituição de materiais metálicos, pois os resultados obtidos se mostraram favoráveis ao desenvolvimento de sistemas propulsores através do processo de RTM. / The use of composite materials allows the manufacture of parts with complex shapes and high specific properties which may be used in marine environments. Propellers and laminates were prepared using vinyl ester resin reinforced with mat and fiberglass fabric. The manufacture of composites was carried out via resin transfer moulding (RTM), which is able to produce parts with better characteristics than other manufacturing techniques. For the characterization of the composites, short-term mechanical tests such as tensile, flexural, impact and Barcol hardness were used. For a better physical evaluation of the composite, density and void content were tested. Differential scanning calorimetry was used to determine gel and curing time and temperature. Thermogravimetric analysis was used to determine fiber content. The dynamic mechanical properties of the composites under a range of temperature and frequency were also evaluated. To evaluate the susceptibility of the material to the environment water absorption test was carried out. In general, the composites were considered a good alternative for the replacement of metallic materials, since the results favored the development of propulsion systems through RTM.

A utilização de fibras vegetais em materiais compósitos tem crescido significativamente nos últimos anos em diferentes aplicações, tendo em vista propriedades como baixa massa específica e alta resistência específica, quando comparadas a fibras sintéticas tradicionais (especialmente vidro), além do requisito de baixa energia para processamento e da vantagem ambiental. O foco principal desse trabalho foi identificar e avaliar o potencial de utilização de fibras vegetais como promotores de fluxo frente a materiais convencionais disponíveis e utilizados em processos de moldagem líquida. Dessa forma, foram realizadas infiltrações retilíneas e radiais, em processos de moldagem por transferência de resina (RTM), de reforços de mantas de fibra de vidro com diferentes frações volumétricas e diferentes pressões de injeção a fim de se verificar tais influências nos cálculos de permeabilidade planar através da Lei de Darcy. Foi avaliada a isotropia de mantas homogêneas de vidro e sisal em infiltrações radiais. Experimentos de infiltração retilínea foram realizados para se determinar a permeabilidade planar em função da utilização do tipo de reforço fibroso, da fração volumétrica (%Vf), do comprimento da fibra, do tipo de fluido impregnante, além de se avaliar o efeito da hibridização de reforços fibrosos e da sequência de empilhamento. A permeabilidade diminuiu com o aumento da %Vf, e a permeabilidade de mantas de sisal foi superior às mantas de fibra de vidro e de não-tecidos de polipropileno (PP) usados como promotores de fluxo. Houve uma leve tendência ao aumento da permeabilidade com o comprimento da fibra de sisal. O uso da manta de sisal como promotor de fluxo contribuiu tanto para o aumento da permeabilidade de reforços híbridos em relação aos constituídos com promotor de fluxo tradicional de PP, quanto para as propriedades mecânicas de compósitos moldados. Mesmo que o percentual de absorção de água tenha sido mais evidente nos compósitos reforçados com fibras de sisal, o envelhecimento não se mostrou muito agressivo as suas propriedades mecânicas. Dessa forma, do ponto de vista de utilização, a fibra de sisal pode ser indicada em aplicações de engenharia como potencial substituta aos promotores de fluxo comerciais empregados em processos de moldagem líquida, tais como RTM light e infusão. / The use of natural fibers to reinforce composite materials increased dramatically in the last years. These fibers have many advantages such as light weight and good specific strength compared to synthetic fibers (especially glass fiber), low energy requirements for processing and favorable environmental impact. In this way, the main focus of this work was to identify and evaluate the utilization of vegetable fibers as flow enhancement systems in comparison with traditional ones in composite manufacturing based on liquid molding. This way, rectilinear and radial infiltration experiments have been carried out using glass-fiber mats with different fiber volume content and injection pressure in order to evaluate their influence on in-plane permeability calculation by Darcy’s law. Isotropy of homogeneous fiber reinforcements (glass mats and sisal mats) was evaluated through radial infiltration experiments. Other rectilinear experiments were done to determine in-plane permeability as a function of the type of reinforcement, fiber volume ratio, fiber length, type of impregnated fluid, and also to study hybridization of fiber mats and the stacking sequence of mats. Permeability decreased for higher fiber content. For similar fiber volume content, permeability of the sisal mats was much higher than of glass mats and PP non-woven core used as commercial infiltration medium. A slight trend towards higher permeability for sisal fiber of higher length. The use of the sisal mat as a flow medium increased permeability of the hybrid reinforcement in comparison with the PP medium and slightly improved its mechanical behavior. Even though water uptake was higher for the sisal composites, their aging in water was not too detrimental regarding mechanical properties. Hence, the sisal fiber mat might be used in engineering applications as a substitute for commercial flow media, widely used in liquid molding processes, such as RTM light or infusion.

A aplicação de materiais compósitos em peças utilizadas em ambientes marítimos permite a fabricação de peças com formatos complexos e que apresentam propriedades específicas elevadas. Hélices e laminados foram preparados utilizando resina éster-vinílica reforçada com manta e tecido de fibra de vidro. A fabricação dos compósitos foi realizada pela técnica de moldagem por transferência de resina (RTM), que permite obter peças com melhores propriedades que técnicas de fabricação manuais. Para a caracterização do compósito desenvolvido, foram realizados ensaios mecânicos de curta duração como tração, flexão, impacto e dureza Barcol. Para avaliação física do compósito, foram realizados ensaios de densidade e foi calculado o teor de vazios. A calorimetria diferencial de varredura foi empregada para determinar o tempo e as temperaturas de gel e de cura. A análise termogravimétrica foi utilizada para determinar o teor de fibras. Também foram avaliadas as propriedades dinâmicomecânicas do compósito com variação de temperatura e de freqüência. Para avaliação da susceptibilidade do material, foi realizado ensaio de absorção de água. De maneira geral, os materiais compósitos produzidos foram considerados uma boa alternativa para a substituição de materiais metálicos, pois os resultados obtidos se mostraram favoráveis ao desenvolvimento de sistemas propulsores através do processo de RTM. / The use of composite materials allows the manufacture of parts with complex shapes and high specific properties which may be used in marine environments. Propellers and laminates were prepared using vinyl ester resin reinforced with mat and fiberglass fabric. The manufacture of composites was carried out via resin transfer moulding (RTM), which is able to produce parts with better characteristics than other manufacturing techniques. For the characterization of the composites, short-term mechanical tests such as tensile, flexural, impact and Barcol hardness were used. For a better physical evaluation of the composite, density and void content were tested. Differential scanning calorimetry was used to determine gel and curing time and temperature. Thermogravimetric analysis was used to determine fiber content. The dynamic mechanical properties of the composites under a range of temperature and frequency were also evaluated. To evaluate the susceptibility of the material to the environment water absorption test was carried out. In general, the composites were considered a good alternative for the replacement of metallic materials, since the results favored the development of propulsion systems through RTM.

Com o aumento da complexidade geométrica das peças em materiais compósitos associada à necessidade de desempenho estrutural, cada vez mais a indústria aeroespacial e aeronáutica vem buscando desenvolver processos de fabricação que atendam a essas necessidades associada à redução de custo, peso e à integração de componentes. Assim, processos de infusão de resina líquida como Moldagem por Transferência de Resina (RTM) e Moldagem por Transferência de Resina Assistida por Vácuo (VARTM) vem se destacando para a fabricação dessas peças. O objetivo do presente trabalho é avaliar o comportamento mecânico de compósitos termorrígidos obtidos através dos processos de infusão RTM e VARTM, considerando a resistência à tração, resistência à compressão, cisalhamento no plano e cisalhamento interlaminar na temperatura ambiente e sob condicionamento a alta temperatura e na presença de umidade. O trabalho se propõe ainda a comparar variações no processo VARTM por meio da análise do tempo de infusão da resina no compósito, porosidade e porcentagem volumétrica das fibras. A análise dos resultados dos ensaios mecânicos mostra que as propriedades dependentes da matriz apresentaram reduções significativas após condicionamento ambiental (alta temperatura e umidade), provavelmente devido à degradação e à absorção de umidade. A resistência à compressão apresentou redução de 15 a 50%, resistência ao cisalhamento interlaminar de 39 a 50% e cisalhamento no - plano de 21 a 41%. Os compósitos fabricados pelo processo VARTM apresentaram maior queda das propriedades em relação aos compósitos fabricados pelo processo RTM, pois a resina DGEBA mostrou ser mais susceptível a umidade que a resina TGMBA. As propriedades dependentes do reforço são menos suscetíveis ao condicionamento ambiental. No caso da propriedade de resistência a tração, a mesma também apresentou redução dos valores, mas em proporções menores sendo de 1 a 7%. A análise de variações do processo VARTM indica que a qualidade do compósito fabricado por VARTM depende da quantidade e posicionamento das linhas de resina e de vácuo. O posicionamento e a quantidade dessas linhas podem gerar porosidade, delaminações, aumentar o tempo de infusão e reduzir a fração volumétrica das fibras.