Efeito da degradação ambiental nas propriedades de cisalhamento de compósitos PPS/fibra de carbono

Abstract

Resumo: Os compósitos termoplásticos avançados são uma alternativa a compósitos termorrígidos em algumas aplicações aeronáuticas, devido a ganhos em propriedades. Dentre as matrizes termoplásticas, o PPS (poli sulfeto de fenileno) destaca-se devido às suas características estruturais. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência do condicionamento ambiental sobre o comportamento de resistência ao cisalhamento de PPS / fibras de carbono. Por esta razão, amostras deste material foram condicionadas em solução salina, em banho higrotérmico e sob radiação UV. Após estes condicionamentos os corpos-de-prova foram avaliados quanto a sua resistência aos cisalhamentos interlaminar (ILSS) e Iosipescu e os resultados obtidos foram comparados. Quando comparado ao valor de cisalhamento interlaminar obtido do compósito não-climatizado (58,4 ± 1,9 MPa), os valores de cisalhamento interlaminar ILSS decaíram em torno de 14 e 3%, respectivamente, após banho higrotérmico e banho salino. Sob condicionamento por radiação UV houve um decréscimo de 2% após exposição por 300 horas, 11% após 600 horas e 9% após 900 horas. Já o laminado ensaiado pelo método Iosipescu teve uma tensão de cisalhamento no plano de 109,2 ± 0,4 MPa. Com condicionamentos, teve um decréscimo de 6% após banho higrotérmico e 12% após banho salino. A exposição à radiação UV provocou na resistência de cisalhamento no plano um decaimento de 6% para o condicionamento de 300 horas, 10% para o condicionamento de 600 horas e 14% para o condicionamento por 900 horas. Palavras-chave: Poli sulfeto de fenileno (PPS), fibra de carbono, propriedades de cisalhamento, compósito termoplásticos, condicionamento ambiental. Effect of Environmental Degradation on Shear Properties of PPS /Carbon Fiber CompositesAbstract: Advanced thermoplastic composites are an alternative to thermoset composites in many aeronautical applications owing to their superior properties. Among the thermoplastic matrix, PPS (poly phenylene sulfide) stands out due to its structural characteristics. The objective of this study is to evaluate the influence of environmental conditioning on the shear behavior of PPS / carbon fiber composites. Samples of this material have been conditioned in saline water solution, in hygrothermal conditioning and under UV radiation. After conditionings the specimens were evaluated by interlaminar shear strength (ILSS) and Iosipescu shear test methods. The environmental conditioning reduced the interlaminar shear stress (ILSS) of conditioned composites in comparison with non-conditioned composites tested with the same method (58.4 ± 1.9 MPa). The ILSS decreased by ca. 14 and 3%, respectively, after hygrothermal conditioning and saline water solution. Moreover, the values of interlaminar shear stress under UV radiation decreased by 2, 11 and 9% after exposure times of 300, 600 and 900 hours, respectively. The non-conditioned composites tested with the Iosipescu method (109.2 ± 0.4 MPa ) also had ILSS decreasing with environmental conditioning: the values decreased 6% after hygro...

Effect of crystallinity on CF/PPS performance under weather exposure: Moisture, salt fog and UV radiation

“…Previous studies also verified a drop in the Young's modulus [21,22] and ILSS [23] after exposing PPS composites to NaCl solution. The reduction in the mechanical performance was attributed to the degradation of the fiber-matrix interface [21,22].…”

“…An increase of approximately 0.15% in the weight was observed and a substantial reduction of 89% in the Young's modulus was obtained due to fiber-matrix interface debonding caused by water absorption. In addition, Costa et al [23] evaluated the CF/PPS performance after 30 days in artificial sea water immersion at room temperature and also after 8 weeks in hot water immersion at 80 C, for comparison. An increment of 0.10% and 0.35% in the weight was verified for the samples conditioned in saline solution and hot water, respectively.…”

Moisture and temperature influence on mechanical behavior of PPS/buckypapers carbon fiber laminates

“…It can be seen that the PPS/CF* presented a decrease in ILSS of ~27%. The decrease is related to form with which water molecules was absorbed by the material and how the water molecules were bound to the polymer chain and migrated to the interface [42]. On the other hand, the results for PPS/BP/CF* have a small increase in shear strength compared to the same sample before conditioning.…”

Caracterização De Juntas De Compósitos Pei/Fibra De Carbono Submetidos a Condicionamentos Ambientais.

“…Essa movimentação das moléculas dentro da matriz é fator responsável pela difusão de umidade de uma região de maior concentração para uma de menor concentração. Como consequência da difusão a resistência a tração, cisalhamento e rigidez tem seus valores reduzidos (DAMATO, 2010;COSTA;PARDINI, 2011;ROSA, 2017).…”