Hygrothermal effects on the shear properties of carbon fiber/epoxy composites

Botelho, Edson Cocchieri; Pardini, Luiz Carlos; Rezende, Mirabel Cerqueira

doi:10.1007/s10853-006-0933-7

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“…A partir da análise das curvas, pode ser observado que o compósito absorveu aproximadamente 0,35% de umidade máxima em banho higrotérmico e 0,10% em condicionamento de solução salina. Esses valores são considerados baixos para compósitos de aplicação aeroespacial, considerando que laminados obtidos a partir de compósitos de fibra de carbono/ epóxi absorvem até 4% de umidade, a partir do mesmo nível de agressividade [11,22] . Na Figura 4, a região de crescimento linear corresponde ao processo de absorção de umidade até a estabilização do ganho de massa, representando a máxima absorção de umidade.…”

Section: Condicionamento Ambientalunclassified

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

Costa

Botelho

Pardini³

2011

Polímeros

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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...

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Section: Condicionamento Ambientalunclassified

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

Costa

Botelho

Pardini³

2011

Polímeros

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“…It comprises of molecular group of hydrogen bonds linked to the polymer molecule chains. Adding to that, water could be absorbed by "capillary action" along the microcrack present in the specimens [11,21,22].…”

Section: Significancementioning

confidence: 99%

Hygrothermal Studies on GFRP Composites: A Review

et al. 2018

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Abstract. The objective of this paper is to review the hygrothermal environment effects on Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) composites. A brief summary of the hygrothermal phenomenon and its mechanisms of GFRP is followed by detailed review of hygrothermal effects on the GFRP. The review also includes the different hygrothermal aging tests viz., cold soaking, boiling soaking, thermal shocks and use of environmental chamber, procedures and significance. At the end, hygrothermal effects on the individual constituents of GFRP viz., fiber, matrix and the fiber-matrix interface, are discussed.

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“…A taxa de absorção de umidade no compósito pode ser aumentada por picos térmicos acima de 140 °C, durante pequenos intervalos de tempo (típicos em voos supersônicos), que favorecem o surgimento de danos na forma de trincas superficiais no laminado, microtrincas na matriz e/ou na interface fibra/resina. Como resultado, a resistência à tração, rigidez e a resistência ao cisalhamento interlaminar dos laminados geralmente são reduzidas [15][16][17][18][19][20] . Para os compósitos com matrizes poliméricas, a matriz do compósito absorve a umidade do ar, principalmente a elevadas temperaturas, onde o processo de difusão é intensificado.…”

Section: Introductionunclassified

“…Nesse caso, geralmente ocorrem alterações destrutivas na interface reforço/matriz polimérica, devido à degradação das prováveis interações físico-químicas existentes entre a resina e a fibra. Como consequência desse fato, ocorre o descolamento da fibra, provocando a delaminação do compósito com a consequente redução das propriedades mecânicas e termofísicas do material compósito [14][15][16][17][18][19][20][21][22] .…”

Section: Introductionunclassified

Estudo da influência do condicionamento higrotérmico nas propriedades viscoelásticas de compósitos termoplásticos

et al. 2017

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ResumoO contínuo crescimento na utilização de compósitos termoplásticos em componentes estruturais na indústria aeroespacial deve-se, primordialmente, à flexibilidade de projeto, excelência de suas propriedades mecânicas e baixa massa específica, aliadas aos elevados valores de resistência mecânica e rigidez e baixa incidência de corrosão. No entanto, componentes que requerem exigências estruturais, quando expostos a ambientes agressivos como elevada temperatura e umidade, podem ter suas propriedades mecânicas sensibilizadas por esses fatores ambientais, e devem ser cuidadosamente avaliados antes de serem colocados em serviço. Embora existam diversos trabalhos na literatura reportando este problema para compósitos estruturais, poucos estudos relacionam, de maneira sistemática, a avaliação da absorção de umidade com o comportamento viscoelástico de matrizes de PPS reforçadas com fibras de carbono, quando este compósito é utilizado em aplicações aeronáuticas. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência do condicionamento higrotérmico nas propriedades viscoelásticas de laminados PPS/fibras de carbono. Os resultados mostram que os laminados condicionados em câmara higrotérmica apresentaram absorção de umidade segundo as leis de Fick, porém, não foram observadas variações significativas na temperatura de transição vítrea quando comparado compósitos condicionados e não condicionados. Palavras-chave: compósitos termoplásticos, efeito higrotérmico, propriedades mecânicas. AbstractContinued growth in the use of thermoplastic composites for structural components in the aerospace industry due, primarily, to the design flexibility, excellent mechanical properties and low density, combined with the high values of strength and stiffness and low incidence of corrosion meeting the stringent performance requirements of these structures while in service. However, components that requires structural requirements when exposed to harsh environments such as high temperature and moisture, can have their mechanical properties reduced by these environmental factors, and should be carefully evaluated before being placed in service. Although there are several studies in the literature reporting this problem for structural composites, few studies relate in a systematic way, assessing the moisture absorption with the viscoelastic behavior of PPS matrix reinforced with carbon fibers, when the composite is used in aeronautical applications. Thus, the aim of this study is to evaluate the influence of hygrothermal conditioning on the viscoelastic properties of PPS/carbon fiber composites. The results show that the laminates conditioned in a hygrothermal chamber had moisture absorption according to Fick laws, but it was not observed a significant glass transition temperature variation when compared conditioned and not conditioned specimens.

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Hygrothermal effects on the shear properties of carbon fiber/epoxy composites

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

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

Hygrothermal Studies on GFRP Composites: A Review

Estudo da influência do condicionamento higrotérmico nas propriedades viscoelásticas de compósitos termoplásticos

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