Neste trabalho foi utilizado o processo de RTM para fabricação de laminados vidro/epóxi. Fabricou-se seis placas planas com dimensões (280 x 250) mm, sendo quatro laminados com espessura de 3 mm e dois com espessura de 5 mm. No decorrer do trabalho ocorreram alguns defeitos de fabricação como: fiber wash, excesso de porosidade e vedação incorreta. Estes laminados foram ensaiados com objetivo de caracterizar mecanicamente não apenas as placas perfeitas, mas também os possíveis defeitos que podem ocorrer; com isso caracteriza-se o efeito dos defeitos típicos do processo. Além disso, investigam-se parâmetros que podem causá-los e como solucioná-los. Os laminados são selecionados por meio de inspeção visual, seguidos por análises via ultrassom e termogravimétrica. Após analise de qualidade, são retirados corpos de prova ao longo do comprimento dos laminados para caracterizar o material por meio de ensaios mecânicos: impacto, tração, compressão e cisalhamento interlaminar. Este trabalho mostra que é possível obter laminados com excelente qualidade: como ótimo acabamento nas duas superfícies, livres de vazios (por inspeção visual) alta fração mássica de fibras (em torno de 65%). Verifica-se que a presença de vazios influencia a resistência à compressão e ao cisalhamento interlaminar. O fenômeno fiber wash invalida o ensaio de tração, por outro lado os resultados obtidos por meio do ensaio de impacto mostram correlação adequada entre os corpos de prova.

Recentemente, nanotubos de carbono (CNTs), em especial os funcionalizados, têm sido adicionados em matrizes epóxi devido às suas extraordinárias propriedades mecânicas, elétricas e térmicas. Entretanto, não está claro como os nanotubos, funcionalizados ou não, influenciam o processo de cura da resina epóxi. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar a influência de CNTs, funcionalizados ou não, no processo de cura da resina epóxi, utilizando em especial a técnica de espectroscopia de luminescência, associada a outras técnicas mais convencionais. Os CNTs foram purificados por meio de tratamento térmico a 1800 C a vácuo (CNT-TT), com posterior tratamento com ácido (CNT-Ac). Após esses tratamentos, os nanotubos foram também funcionalizados com grupos amina (CNT-Am). A purificação e as funcionalizações foram realizadas com sucesso (mostrado por TGA, FT-IR e XPS). Além disso, o tratamento térmico gerou CNTs com menor quantidade de defeitos (mostrado por espectroscopia Raman). Análises de MEV/FEG mostraram que os CNT-TT e CNT-Ac apresentam-se alinhados um em relação ao outro, ao contrário dos CNT-Am. A superfície de fratura do compósito preparado com CNT-Am mostrou ser a mais homogênea e os componentes com maior adesão. Este mesmo compósito também apresentou os maiores valores de módulo de armazenamento, E. A reação de cura mostrou ocorrer de forma mais acelerada nos compósitos preparados com CNT-TT e CNT-Ac, em relação à resina pura e ao compósito com CNT-Am. A entalpia de cura foi maior para estas duas amostras, assim como os valores de grau de cura obtidos por luminescência. Isto pode ser explicado devido à presença de ferro e de grupos OH nestes CNTs, que podem agir como catalisadores da reação de cura. Além disso, estas duas amostras são as mais heterogêneas e com maior alinhamento dos CNTs, o que pode aumentar a condutividade térmica destes compósitos. A reação de cura estudada por FT-IR mostrou maior velocidade no início da reação para a amostra com CNT-Am, em relação à resina pura, explicada pela participação dos grupos amina ligados aos CNTs na reação de cura. A espectroscopia Raman mostrou maiores valores de intensidade de cura para os compósitos em relação à resina pura, porém mostrou grande interferência da fluorescência das amostras. A espectroscopia de luminescência permitiu acompanhar a reação de cura até tempos maiores do que as análises de DSC e FT-IR.

Para a indústria aeronáutica e aeroespacial os materiais compósitos são considerados materiais estratégicos, pois permitem redução de peso estrutural da aeronave ou veículo espacial mantendo o desempenho mecânico exigido para suportar as diversas situações de carregamento mecânico. É essencial, portanto, obter parâmetros para definir as propriedades mecânicas dos vários tipos de compósitos que serão utilizados por projetistas nas diversas áreas onde são empregados. As propriedades mecânicas de compósitos estruturais dependem, dentre outros fatores, da matriz com a qual são manufaturados. O empilhamento de camadas de fibras de reforço faz com que a região interlaminar seja o ponto de menor resistência mecânica em compósitos aeroespaciais. Uma das propriedades dos compósitos de matriz polimérica ou mesmo matriz de Carbono Reforçado com Fibras de Carbono (CFRC) é possuir baixa resistência ao cisalhamento interlaminar, e como conseqüência, apresentam baixa tenacidade à fratura interlaminar. É importante a determinação da tenacidade à fratura quando a solicitação mecânica se baseia na tração (descolamento) interlaminar. Neste caso a propriedade determinada é a taxa de liberação de energia de deformação interlaminar (GIc). O trabalho pretende desenvolver uma metodologia para essa finalidade

O objetivo deste trabalho é o estudo da influência do tratamento térmico no processo de cura da resina epoxídica diglicidil-éter de bisfenol-A (DGEBA), utilizando-se os agentes de cura 4,4'-diaminodifenil-sulfona (DDS) e 4,4'-diamino-difenilmetano (DDM) e de prepregs de fibra de vidro-resina epoxídica. Foram utilizados dois métodos de fluorescência: intrínseca do sistema polimérico e extrínseca da sonda luminescente 9-ácido antróico (9-AA) adicionada aos mesmos sistemas. A espectroscopia de luminescência foi utilizada para estudar a fotofísica do 9-AA em vários solventes tais como: solventes próticos e apróticos, soluções aquosas e DGEBA. Foi possível a identificação das formas de dissociação do 9-AA (formas ionizada e protonada) e a formação de dímeros pela ligação de duas moléculas protonadas. Por meio do método de luminescência intrínseca, foi verificado um deslocamento espectral da banda de emissão, para a região do vermelho, devido à reação dos agentes de cura com a resina epoxídica, a que converte aminas primárias em aminas terciárias. Esta técnica foi aplicada para a resina epoxídica pura, as misturas de DGEBA e os agentes de cura, assim como para os prepregs. Utilizando-se o método de fluorescência extrínseca, foi possível detectar mudanças espectrais na banda de emissão do 9-AA, relacionados ao processo de cura das misturas DGEBA/DDS e DGEBA/DDM. Foram observados deslocamentos espectrais para a região do vermelho relacionado à formação de espécies diméricas do 9-AA, devido à redução do volume livre, relacionada à reação de reticulação. Foram observadas mudanças espectrais das bandas de emissão do 9-AA adicionado aos prepregs, relacionadas a diferentes velocidades de aquecimento e tempos de cura. As técnicas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise dinâmico-mecânica (DMA) foram usadas para o estudo da influência da sonda 9-AA nos prepregs.

O objetivo deste trabalho é o estudo da influência da entrada de água em materiais compósitos de carbono/epóxi por meio da técnica de espectroscopia de luminescência em modo estacionário. As amostras foram imersas em água a 25 e 80 C por períodos de tempo de 1, 24 e 168 h, antes e depois do tratamento térmico. Utilizaram-se os métodos de fluorescência intrínseca e extrínseca. O primeiro método é baseado na emissão da matriz polimérica e o segundo está relacionado à emissão do 8-anilino-1-naftaleno ácido sulfônico (1,8-ANS). Os estudos de espectroscopia de luminescência foram acompanhados pelas técnicas de gravimetria, microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O estudo do comportamento fotofísico do 8-anilino-1-naftaleno ácido sulfônico (1,8-ANS) foi realizado em solventes orgânicos, água e soluções de solventes orgânicos com diferentes teores de água. Verificou-se que a sonda apresenta uma diminuição na intensidade relativa e um deslocamento de emissão para a região do vermelho. Estes efeitos estão relacionados com o aumento da constante dielétrica do meio. O comportamento fotofísico da resina epoxídica depende, principalmente, do tratamento térmico, das condições de imersão e da absorção de água. Os espectros de emissão das amostras referências, não tratada e tratada termicamente, apresentam máximos de emissão em 405 e 415 nm, respectivamente. A amostra tratada termicamente e imersa a 80 C por 168 h apresenta máximo de emissão em 419/439 nm e a amostra não tratada termicamente e imersa nas mesmas condições apresenta máximo de emissão em 423/441 nm. As amostras imersas nestas condições mostraram uma mudança significativa na estrutura vibrônica do espectro de fluorescência, a qual foi relacionada à absorção de água. Este efeito foi confirmado pelas fotomicrografias ópticas e eletrônicas. Entretanto, não foi possível realizar uma correlação direta entre o comportamento fotofísico e o teor de água absorvida. O comportamento fotofísico da sonda molecular foi relacionado ao tratamento térmico, às condições de imersão e à absorção de água. A amostra referência tratada termicamente apresenta máximo de emissão em 445 nm e a não tratada em 425 nm. A amostra tratada termicamente e imersa na solução aquosa de 1,8-ANS a 80 C por 168 h apresenta máximo de emissão em 464 nm e a não tratada termicamente e imersa nas mesmas condições apresenta máximos de emissão em 460 e 478 nm. Portanto, ambas as amostras mostram um deslocamento do comprimento de onda do máximo de emissão para a região do vermelho em relação às suas respectivas amostras referências. Entretanto, não foi observada uma diminuição na intensidade relativa da banda de emissão devido ao aumento da constante dielétrica do meio, como concluído previamente. Ao contrário do comportamento fotofísico da sonda nas soluções, observou-se que a intensidade relativa da banda de emissão é proporcional ao tempo de imersão e a temperatura da solução. Este comportamento foi atribuído ao aumento da concentração de 1,8-ANS na matriz polimérica, devido a um processo de difusão da sonda da solução aquosa para as amostras de compósito. Este efeito foi mais pronunciado na amostra imersa a 80 C por 168 h. Portanto, os resultados obtidos pelos dois métodos indicam que a entrada de água em compósitos de carbono/epóxi pode ser monitorada pela análise das mudanças espectrais das bandas de emissão da resina epoxídica e do 1,8-ANS.

Os compósitos poliméricos de resina epóxi são escolhidos preferencialmente para fins aeronáuticos e espaciais devido à relação entre custo e suas propriedades térmicas e mecânicas, sendo de vital importância conhecer e monitorar o ciclo de cura e correlacionar estas informações com as propriedades mecânicas e microestruturais finais para a otimização do processamento. As técnicas DSC e TG medem diretamente a extensão e a razão de conversão durante a cura somente até a ocorrência da gelificação, de forma que eventos relacionados às alterações reológicas durante a cura, como a gelificação e a vitrificação, não são observados por estas técnicas. A gelificação resulta da transição estrutural de uma molécula linear e ramificada para uma estrutura macromolecular tridimensional, ou seja, uma transformação rápida e irreversível de um líquido viscoso para um gel elástico, determinada pelo aparecimento de uma cadeia infinita. A vitrificação envolve a passagem de um estado líquido ou "borrachoso" para um estado vitrificado, como conseqüência do aumento da massa molecular antes da gelificação e da densidade de ligações cruzadas depois da gelificação, interrompendo as reações de cura. A técnica DMTA é sensível às grandes mudanças que ocorrem na rigidez, permitindo acompanhar a cura desde a gelificação até o final da reação, incluindo a vitrificação e posteriormente o comportamento do material curado. No presente trabalho estudou-se a influência das temperaturas de cura na gelificação e vitrificação do material e, conseqüentemente, nas temperaturas de transição vítrea, por meio das técnicas DSC e DMTA. Foram utilizados os pré-impregnados de fibra de carbono nas resinas epoxi F155 e F584 da Hexcel Composites. As análises foram realizadas nos equipamentos TGA-951 e DMA-983-TA Instruments. A análise TG permitiu calcular o teor de resina existente no compósito, o qual foi usado para corrigir os dados no DSC. A análise DSC, no modo dinâmico, forneceu o calor da reação, o efeito da razão de aquecimento sobre a cura e a Tg do material curado e, no modo isotérmico, o tempo e o estado de cura em várias temperaturas. Por meio da análise DMTA acompanhou-se o processo de gelificação pelo aumento do E, enquanto que na curva tand, puderam ser identificados os picos de gelificação e vitrificação. A Tg do material curado no modo isotérmico aumenta com a temperatura de cura (Tc) até um valor limite. Com a aproximação Tc se aproximando da Tg do material curado, observou-se uma tendência de diminuição do pico de vitrificação. Posteriormente, foram calculados os parâmetros cinéticos como a energia de ativação, ordem de reação e fator pré-exponencial por meio das técnicas Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), em condições não-isotérmicas e isotérmicas por meio do estudo dos métodos desenvolvidos por Ozawa (deslocamento da temperatura do máximo do pico) e Ozawa/Vyazovkin (isoconversional livre de modelo).

Os compósitos de alto desempenho têm sido largamente utilizados na fabricação de peças estruturais primárias e secundárias de aeronaves, foguetes e vários tipos de artefatos aeroespaciais. Esta ampla utilização está relacionada às excelentes propriedades mecânicas desses materiais, além de sua massa específica menor em relação às ligas metálicas comumente utilizadas pela indústria aeroespacial. As propriedades mecânicas dos laminados de materiais compostos dependem fortemente de vários fatores tais como: estrutura de reforço, fração em volume da fibra, número de vazios, interação entre a fibra e a resina termofixa, grau de cura da resina e teor de água no material. O objetivo deste trabalho é estudar do processo de cura e a influência de umidade em materiais pré-impregnados e laminados de fibra de vidro - resina epoxídica por meio de espectroscopia de luminescência em modo estacionário. Utilizaram-se os métodos de luminescência intrínseca e extrínseca. O primeiro método é baseado na emissão da matriz polimérica e o segundo está relacionado à emissão do 9-ácido antróico (9-AA). Os estudos de espectroscopia de luminescência foram acompanhados por análise gravimétrica, espectroscopia de absorção no infravermelho médio com transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura (SEM), análise termogravimétrica (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). O estudo do processo de cura foi conduzido pela comparação de resultados obtidos das técnicas de luminescência intrínseca e de espectroscopia de absorção no infravermelho próximo com transformada de Fourier (FT-NIR). A luminescência extrínseca do 9-AA foi utilizada para acompanhar a redução do volume livre durante o tratamento térmico. A técnica de FT-IR também foi usada para caracterizar as resinas epoxídicas contidas nos prepregs F-155 e F-161. Prepregs contendo ou não 9-AA foram tratados termicamente a 121 C (F-155) e a 177 C (F-161) por 1100 minutos a uma velocidade de aquecimento de 2 C/min. Os resultados obtidos indicam que a reação de cura pode ser monitorada pela análise das mudanças espectrais das bandas de emissão e de excitação do prepreg e do 9-AA. Para a análise da influência de umidade as amostras foram curadas e submetidas em ambientes com umidade controlada a 60 e 80 C, por períodos de tempo de 1, 7, 15, 30, 60 e 90 dias. Pode-se verificar que a diminuição do máximo de emissão das amostras está diretamente relacionada com a entrada de umidade no material.

O aumento da aplicação de compósitos poliméricos estruturais, principalmente nos setores aeronáutico e naval, resulta no inevitável contato desses materiais com líquidos e vapores, que podem afetar o desempenho mecânico dos componentes produzidos. Dadas estas observações, o presente trabalho objetiva contribuir no entendimento dos efeitos de diferentes condicionamentos ambientais no comportamento mecânico de compósitos de fibra de carbono/resina epóxi 8552. São avaliados cinco diferentes tipos de condicionamentos: ambiente, higrotérmico (80oC e 90% de umidade relativa), névoa salina, ozônio e imersão em água. Foram realizados ensaios de resistências à compressão, cisalhamento interlaminar e de tração longitudinal e transversal foram realizados às temperaturas ambiente (22oC) e elevada (82oC). Os resultados obtidos mostram que o comportamento mecânico dos compósitos estudados é principalmente afetado pela exposição em ambientes úmidos, como condicionamentos em câmara higrotérmica e por imersão em água. Condicionamentos em ambiente de névoa salina e em ozônio mostram-se também deletérios ao comportamento mecânico do material, mas em menor intensidade, pelo fato da difusão de água no compósito não ser favorecida em ambiente salino e do ataque do ozônio ocorrer preferencialmente na superfície externa do material. Análises fractográficas das superfícies de fratura mostram que o decréscimo das referidas propriedades mecânicas é acompanhado da degradação da matriz polimérica, com a presença de delaminação e enfraquecimento da interface.

Este trabalho envolve o processamento de compósitos carbono/epóxi pelo uso da técnica VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding). A simulação do fluxo de resina na impregnação do reforço foi realizada pelo uso de um programa comercial, RTM-Worx, visando a obtenção de uma placa e de uma seção em C. Para a realização da simulação foram determinadas experimentalmente a viscosidade da resina epóxi utilizada e a permeabilidade e a fração volumétrica da preforma de tecido de carbono utilizada como reforço. Por meio da simulação do fluxo de resina foram analisadas três estratégias de posicionamento dos canais de injeção e de vácuo no molde para a obtenção de uma viga de seção C. A partir da seleção da melhor proposição este componente foi obtido experimentalmente. Os resultados obtidos mostram que o ensaio de permeabilidade unidirecional realizado apresentou-se adequado, com um bom ajuste linear dos dados. No entanto, os tempos de preenchimento estimados nas simulações foram menores que os experimentais (6% menor para a placa e 11% para a seção em C). Verificou-se ainda que apesar das aproximações feitas nos dados de entrada do programa RTM-Worx, os desvios das simulações foram relativamente pequenos e na faixa normalmente observada em trabalhos da literatura. A etapa de pré-formagem mostrou-se também fundamental para a qualidade final da peça.

Em meio à crescente concorrência que existe no atual mercado de aviação, torna-se imprescindível aos construtores de aeronaves a constante busca por alternativas de projeto que permitam o aumento da eficiência das aeronaves, bem como a redução de custos de fabricação das mesmas. No projeto de estruturas aeronáuticas há crescente utilização de componentes produzidos com materiais compostos. Entre as principais razões para a utilização destes encontra-se a redução de peso, pois estes materiais geralmente apresentam relações resistência/peso e rigidez/peso superiores às dos materiais puramente metálicos utilizados nas estruturas aeronáuticas, tais como as ligas de alumínio. Não obstante, o potencial dos materiais compósitos em aplicações aeroespaciais comerciais só pode ser plenamente percebido se seus custos relativamente elevados são compensados, explorando sua aptidão inerente para a fabricação direta em grandes estruturas monolíticas, reduzindo significativamente os custos de produção. Desta forma o objetivo aqui proposto é o de avaliar a capacidade produtiva da fabricação de peças estruturais aeronáuticas, dos tipos longarinas e reforçadores, utilizando o processo de conformação a quente a partir de um laminado plano de carbono-epóxi obtido pela disposição manual ou automática das camadas de fibra de carbono. Este trabalho descreve o desenvolvimento do processo de conformação a quente com fibra de carbono pré-impregnada de resina epóxi em molde macho de alumínio, utilizando um dispositivo de conformação a quente com a capacidade de aquecer e conformar o material com auxílio do vácuo. O desenvolvimento deste processo foi divido em revisão bibliográfica, fabricação preliminar de corpos de prova e a fabricação de peças com o dispositivo de conformação a quente, além da estimativa de redução de tempo para a fabricação de uma longarina proposta em material composto, utilizando a conformação a quente e a laminação automática. O trabalho inclui procedimentos de teste e fabricação e os resultados que validam o desenvolvimento do processo de conformação a quente, os quais incluem a verificação da necessidade de aplicação de pré-vácuo para compactação nos painéis manualmente laminados utilizados no processo, a capacidade do aparelho de ultrassom de detectar possíveis defeitos internos gerados pelo processo e a produtividade conseguida pelo novo processo na confecção de peças estruturais aeronáuticas do tipo longarinas e reforçadores frente à técnica de laminação manual.