Fabricación y caracterización mecánica de un material compuesto de matriz polimérica y carga cerámica

Abstract

En este trabajo se presenta el proceso de fabricación de un material compuesto de matriz polimérica y carga cerámica, su caracterización mecánica estática y su comportamiento frente a impacto. Como matriz se ha empleado una resina viniléster y como carga cerámica se han empleado partículas de alúmina y carburo de silicio. Estas partículas, con un tamaño medio comprendido entre 1.5 mm y 4.5 mm, presentan bajo coste y alta disponibilidad. La compactación uniaxial permitió obtener losetas con un elevado porcentaje de partículas cerámicas (hasta el 80% en peso) y baja porosidad. Se han realizado ensayos de compresión estática sobre el material desarrollado para analizar la influencia de varios factores: fracción volumétrica de partículas, tamaño de partícula, material de las partículas y temperatura. La resistencia a compresión cuasiestática del nuevo material compuesto se incrementa al aumentar la fracción volumétrica de partículas, siendo prácticamente independiente del tamaño de éstas, en el rango granulométrico considerado. El incremento de la temperatura supone una disminución en las propiedades cuasiestáticas. El bajo coste del material desarrollado justifica su aplicación en protecciones que requieran de una eficiencia frente a impacto intermedia entre la correspondiente a placas metálicas y a los paneles cerámica/metal. Palabras clave: Partículas cerámicas, Matriz polimérica, Eficiencia balística, Compresión estática, Ensayo de profundidad de penetración. Manufacturing and compressive behavior of a polymeric material loaded with ceramic particlesA polymeric material loaded with ceramic particles was developed and its static and impact behaviors were determined. A vinylester resin, used as matrix, was reinforced with alumina or silicon carbide particles. These particles, with mean sizes between 1.5 and 4.5 mm, are cheap and readily obtainable. The manufacturing process produced tiles with a high percentage of ceramic particles (up to 80% by weight) and low porosity. The static compressive behavior of the composite was examined to consider various factors: ceramic fraction, particle size, material of particles and temperature. A higher volumetric fraction of particles produces an increase of stiffness and raises the yield stress of the composite; the influence of size of particles is not determinant. High temperatures produces a decrease of the mechanical properties. The efficiency of this low-cost material is halfway between that of the conventional metallic materials and the monolithic ceramic tiles used in lightweight protection. Keywords: Ceramic particles, Polymeric matrix, Ballistic efficiency, Static compression, Depth of penetration test. INTRODUCCIÓNEn el proceso de diseño de protecciones frente a impacto, los requerimientos más importantes son elevada capacidad de detención de la amenaza, baja densidad y reducido coste de los materiales. Se pueden emplear diferentes materiales para satisfacer estos requerimientos. Los materiales metálicos pueden, en general, responder a los requerimientos de protecci...

Composites Manufactured with Recycled Pet and Reinforced with Zinc Particles

“…Wherein the polymer is mixed with metallic powder and it is injected into molds and removing excess molten material and sintering the product obtained [2][3][4][5]. Recently, it has increased the proportion of metallic charge into polymers to improve their mechanical properties, from just 5% in the early nineties to about 60% in this new century, to produce advanced composite materials with improved properties [6][7][8]. Concerning the PET (Polyethylene terephthalate) waste bottles, these happen to constitute a truly grave pollution problem affecting water bodies and ground; Ecoce, a Mexican organization that gathers wastes from the main companies that generate PET bottles, has stated that in 2006 their members only recycled 20% of the plastic sent to the market [9] .…”