O efeito de diferentes condições de cura na fluência de compósitos unidirecionais de sisal/epóxi

Abstract

A cura é uma etapa crítica na fabricação de compósitos à base de resina epóxi, e a seleção adequada das condições de cura pode impactar significativamente nas propriedades mecânicas do material durante o teste de fluência. A fluência é essencial para avaliar o comportamento do material compósito sob carga constante e/ou temperaturas elevadas, replicando condições de serviço de longo prazo. Embora a compreensão das diferentes condições de cura sobre a resposta do material sob fluência seja fundamental para otimizar o desempenho dos compósitos, e ainda que a literatura científica aborde os efeitos gerais das condições de cura nos compósitos, a seleção adequada das condições de cura é um tema pouco discutido para compósitos reforçados com fibras naturais. Desta forma, este trabalho teve como objetivo investigar o efeito de diferentes condições de cura nas propriedades de fluência de compósitos de resina epóxi reforçados com fibras unidirecionais de sisal. Experimentalmente, foram preparados compósitos com fibras orientadas a 0°, 45° e cruzadas [0°/90°/90°/0°], e estes submetidos às seguintes condições de cura: compósitos curados em temperatura ambiente e com processo de pós-cura (120 °C/1h em estufa), compósitos curados a 100°C/4h em estufa e compósitos curados com o uso de acelerador de amina terciária (DY 062). As condições de cura investigadas neste estudo afetaram a estrutura química da resina epóxi. Isso resultou em variações no grau de cura, na estabilidade térmica e no nível de reticulação. Essas mudanças nas propriedades da resina desempenharam um papel fundamental nos ensaios mecânicos, destacando a importância crítica das condições de cura na compreensão do comportamento mecânico da resina epóxi e no processo de fabricação de compósitos. Quanto aos compósitos, aqueles curados com acelerador apresentaram maior estabilidade térmica, enquanto um maior grau de cura foi encontrado para os compósitos curados em temperatura ambiente e pós-cura. No que diz respeito às propriedades mecânicas, foi observado que todos os compósitos com fibras orientadas a 0° apresentaram desempenho superior em termos de resistência à tração e módulo de elasticidade em comparação com as outras orientações de fibras, como esperado. Em relação as condições de cura, os compósitos curados em temperatura ambiente e com pós-cura apresentaram melhor desempenho mecânico em tração. Referente aos ensaios de fluência, os resultados mostraram que à deformação por fluência tanto da resina quanto os compósitos curados com acelerador demonstraram maior resistência a esse fenômeno. A modelagem matemática para sisal/epóxi [0°] curado com acelerador resultou nos seguintes parâmetros: para o modelo de Findley, A (amplitude de deformação transiente) foi de (3,01x10-3 ) e ε0 (deformação elástica inicial) de (31,86x10-5 ). Enquanto para o modelo de Burger, foram obtidos os valores de EM (deformação elástica instantânea) (4270) e EK (deformação viscoelástico) (10753) para o mesmo grupo de compósitos. Além disso, os modelos matemáticos de Findley e Burger se ajustaram bem aos resultados experimentais, sugerindo que são ferramentas úteis para prever e analisar o comportamento de fluência desses materiais em situações de longa duração em serviço.