Fabrication of PEEK/carbon fibre composites by aqueous suspension prepregging

Texier, A.; Davis, Richey M.; Lyon, K.R.; Güngör, Atilla; McGrath, James E.; Marand, Herve; Riffle, Judy S.

doi:10.1016/0032-3861(93)90378-n

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“…Esta técnica tem sido estudada por muitos pesquisadores [5][6]21] pelo uso do precursor da PI; o PAA solúvel em água e neutralizado com uma base, formando o sal de PAA. A matriz polimérica em pó é dispersa na solução aquosa de sal de PAA.…”

Section: Figuraunclassified

“…A solução foi então resfriada à temperatura ambiente. Após esta etapa, o PPS micronizado foi adicionado à solução de NH 4 PAA e, então, homogeneizado com um agitador magnético por 30 minutos, para assegurar o contato entre as partículas do PPS e do dispersante poliméri-co. A razão em massa NH 4 PAA/PPS foi de 0,05 e a concentração de PPS na suspensão foi de 10% em massa [6] .…”

Section: Preparação Da Suspensão Poliméricaunclassified

“…A região da interfase pode ser construída intencionalmente pela aplicação ou pela formação de uma camada fina de polímero (geralmente em concentrações inferiores a 1% da massa total do compósito), também conhecida como 'recobrimento' ou sizing [3,6] (Figura 1), ou pode ser desenvolvida espontaneamente, por interações da matriz com a superfície da fibra de carbono (Figura 2) [2,7] .…”

Section: Introductionunclassified

“…As PI podem ser utilizadas como matriz polimérica em compósitos reforçados com fibras e, também, como um material formador de interfase em compósitos [1,3,6,[13][14][15] . As PI têm sido também muito utilizadas como adesivos, filmes, recobrimentos, membranas e material de embalagens, em aplicações em ambientes agressivos [16] e, na substituição de metais e vidros, em aplicações com severos requisitos desempenho nas indústrias elétrica, eletrônica, automotiva e aeroespacial [17][18][19] .…”

Section: Introductionunclassified

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Otimização da interface/interfase de compósitos termoplásticos de fibra de carbono/PPS pelo uso do poli(ácido âmico) do tipo BTDA/DDS

Nohara¹,

Kawamoto²,

Nohara³

et al. 2007

Polímeros

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Resumo:No presente trabalho duas técnicas de manufatura de compósitos termoplásticos estruturais são investigadas: a de moldagem por compressão a quente convencional e a de pré-impregnação via suspensão polimérica. A primeira consiste na impregnação do reforço via polímero fundido; enquanto que a segunda faz uso de suspensões poliméricas aquosas, onde a impregnação do reforço ocorre pelo contato deste com a suspensão aquosa de partículas da matriz polimérica. Esta técnica combina a matriz polimérica em pó com um outro polímero formador da suspensão, um poli(ácido âmico -PAA), sendo que os dois polímeros são simultaneamente depositados sobre o reforço, durante a impregnação. Este mesmo PAA, em uma segunda fase do processo, é convertido termicamente em uma poliimida (PI) podendo formar uma região de interfase entre o reforço e a matriz polimérica. Este trabalho tem como objetivo a síntese e a caracterização de um PAA, à base de BTDA/DDS, e a avaliação de sua influência na formação da região de interfase em compósitos de poli(sulfeto de fenileno) (PPS)/fibras de carbono. Resultados de DSC e TG mostram o sucesso da síntese do PAA e de sua conversão em PI, esta com estabilidade térmica até 396 °C. O compósito processado pela técnica de suspensão polimérica apresenta resistência ao cisalhamento interlaminar (56,3 MPa) 12,6% superior ao compósito obtido por moldagem por compressão a quente convencional (50,0 MPa). Estes resultados são confirmados por análises das superfícies de fratura, que mostram que o uso do PAA melhora a interfase do PPS/fibra de carbono. Palavras-chave: Fibra de carbono, interface/interfase, síntese, poli(ácido âmico). Optimization of the Interface/Interphase of Carbon Fiber/PPS Thermoplastic Composites using BTDA/DDS Poly(amic acid)Abstract: In the present work two different manufacturing techniques of thermoplastic composites are investigated: the conventional hot compression molding and the aqueous suspension prepregging. The first one involves the impregnation of the reinforcement with molten polymer; while the second one uses aqueous polymeric suspensions, where the reinforcement impregnation occurs by its contact with the particle aqueous suspension of a polymeric matrix. This technique combines the powder polymeric matrix with another polymer which forms the suspension, a poly(amic acid -PAA). In this technique, both polymers are deposited simultaneously on the reinforcement during the impregnation. In a second phase of the processing, the PAA is thermally converted in a polyimide (PI) that can form an interphase region between the reinforcement and the polymer matrix. The objective of this study is the synthesis and the characterization of a PAA, based on BTDA/DDS, and the evaluation of its influence on the interphase region in the poly(phenilene sulphite) (PPS)/carbon fiber composite. DSC and TG results show the success of the PAA synthesis and its conversion into PI, which exhibits thermal stability up to 396 °C. The processed composite by polymeric aqueous suspension showed interlaminar...

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Section: Figuraunclassified

Section: Preparação Da Suspensão Poliméricaunclassified

Section: Introductionunclassified

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Otimização da interface/interfase de compósitos termoplásticos de fibra de carbono/PPS pelo uso do poli(ácido âmico) do tipo BTDA/DDS

Nohara¹,

Kawamoto²,

Nohara³

et al. 2007

Polímeros

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“…In the case of composite applications, PIs have been successfully used as reinforcement coating and interface between carbon fibers and high-performance thermoplastic matrices such as PEEK, poly(etherimide) and poly(phenylene sulfide) 13 . Recently, it has been possible to use PIs as interface in structural thermoplastic composites by employing a new pre-impregnation and composite manufacture technique, namely, aqueous suspension prepregging [14][15][16] . With this technique has been possible to improve the mechanical and chemical properties of the interface in thermoplastic composites.…”

Section: Introductionmentioning

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Processing of high performance composites based on peek by aqueous suspension prepregging

et al. 2010

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The use of polyamic acid (PAA) precursor as interphase in polymer composites is one of the many applications of polyimides (PIs). In this work, composites based on poly(ether-ether-ketone) (PEEK) and carbon fibers were prepared using two manufacturing techniques for thermoplastic composites: hot compression molding, and aqueous polymeric suspension prepregging using PIs as interphase. Two PAAs were synthesized and used as interphases: 3,3'-4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride/oxydianiline (BTDA/ODA) and pyromellitic dianhydride/ oxydianiline (PMDA/ODA). The PAA/PI systems were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR). Results from these analyses confirmed the synthesis of these compounds. Aqueous polymeric suspension prepregging was more efficient than hot compression molding when the PMDA/ODA PAA/PI interphase was used; also, the interlaminar shear strength of composites produced using this technique was 14.5% higher than the one produced using hot compression molding.

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Influence of composite preform fabrication on the integrity of poly‐aryl‐ether‐ketone matrices

Almeida

Feuillerat

Nouri

et al. 2021

J of Applied Polymer Sci

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Poly‐Aryl‐Ether‐Ketones (PAEK) matrices of different composite preforms were evaluated to assess the influence of the preform manufacturing on the matrix integrity. Yarns, films, and impregnation suspensions were characterized by gel permeation chromatography, Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, and rheometry. As described in literature, changes in the matrix properties at molten state are observed for all materials. The degradation process is related to a crosslinking process that results in an increase of viscosity and a decrease of crystallization temperature. Differences in degradation behavior were observed depending on the type of preform. Film and yarn extrusion has a limited effect on PAEK behavior, apart from a slight shift in molecular weight, without significant effect on degradation kinetics. However, the organic products that are used for the preparation of semifinished composite products, that is, yarn sizing or suspension additives, have a detrimental effect on stability. The degradation of additives considerably increases the degradation kinetics of the PAEK matrices, and by modifying the thermo‐oxidation mechanisms, the advantages of using complex preforms for consolidation can be annihilated.

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Fabrication of PEEK/carbon fibre composites by aqueous suspension prepregging

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Otimização da interface/interfase de compósitos termoplásticos de fibra de carbono/PPS pelo uso do poli(ácido âmico) do tipo BTDA/DDS

Otimização da interface/interfase de compósitos termoplásticos de fibra de carbono/PPS pelo uso do poli(ácido âmico) do tipo BTDA/DDS

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