Avaliação do efeito ambiental nas propriedades mecânicas do compósito de peek/fibra de carbono processado via moldagem por compressão a quente

Abstract

Resumo: A utilização de compósitos com matrizes termoplásticas na indústria aeronáutica aparece com forte tendência de utilização na construção de aeronaves, dado o seu potencial de produção a baixo custo, a sua possibilidade de reciclagem e a facilidade na execução de reparos. Dentre os polímeros termoplásticos utilizados em compósitos, o PEEK (po-(éter-éter-cetona)) tem atraído considerável interesse como um polímero avançado de engenharia, devido ao seu desempenho mecânico, que reforçado com fibras de carbono apresenta características de resistência mecânica desejáveis para serem utilizadas em estruturas de alto desempenho. Entretanto, os compósitos poliméricos podem apresentar mecanismo de degradação quando exposto a ambientes agressivos como a elevada temperatura e umidade e também, a radiação ultravioleta. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho é avaliar a influência do condicionamento hidrotérmico e da radiação ultravioleta na propriedade mecânica de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS) e no comportamento viscoelástico (DMTA) do compósito termoplástico de PEEK/fibra de carbono, assim como, avaliar a influência dos parâmetros de processamento na obtenção do compósito é fundamental para a sua consolidação, refletindo no ensaio de resistência ao cisalhamento interlaminar (18,4 MPa). As análises viscoelásticas das amostras submetidas aos condicionamentos ambientais (hidrotérmico e ultravioleta) mostram que o condicionamento que mais afetou o compósito foi o higrotérmico. As análises demostraram que a temperatura de transição vitrea das amostras ensaiadas por condicionamento higrotérmico (Tg=115 C grau) foi muito afetada, comparativamente as amostras não condicionadas (Tg+147 C grau), indicando o efeito deletério do condicionamento higrotérmico nas amostras.

Abstract: The use of thermoplastic matrix composites in the aerospace industry comes up with a strong tendency to use in airplane applications, because of potential low cost production, recyclability and making repairs facilities. Among the thermoplastic polymers used in composites, PEEK (poly (ether ether ketone)) has attracted considerable interest as an advanced engineering polymer due to its mechanical performance which reinforced with carbon fibers, provides mechanical strength characteristics desirable for use in high performance structures. However, polymeric composites can present degradation mechanisms when exposed to aggressive atmosphere such as high temperature and moisture, also ultraviolet (UV) radiation. This way, the aim of this study is to evaluate the influence of hygrothermal conditioning and ultraviolet radiation on the interlaminar shear strength (ILSS) mechanical property and the viscoelastic behavior (DMTA) of the PEEK/carbon fiber thermoplastic composite, and also to evaluate the processing parameters influence to make the composite via hot compression molding. The results show in this method that, the use of constant pressure is critical to its consolidation during the composite cooling step, reflecting the shear strength testing (18.4 MPa). The samples viscoelastic analysis subjected to the environmental conditioning (hygrothermal and UV) show that the hygrothermal conditioning the most affected the composite. Analysis showed that the samples glass transition temperature tested by hygrothermal conditioning (Tg=115°C) was very affected compared to non-conditioned samples (Tg=147°C), indicating the hygrothermal conditioning deleterious effect on the samples.