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

Abstract

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...

Processing of Carbon Fiber/PEI Composites Based on Aqueous Polymeric Suspension of Polyimide

“…The synthesis of the PI precursor, o PAA, was made according to literature (Asao, 2001;Nohara et al, 2007). Two solutions were prepared from equimolar quantities of the dianhydride and diamine in acetone (dianhydride or diamine/acetone = 0.004 mol/100mL).…”

“…The conclusion of the reaction was monitored by thin layer chromatography. The chemical structures of PAAs/PIs are showed on the table below (Nohara et al, 2007).…”

“…In a mold, eighteen layers of carbon fiber fabrics (cleaned with acetone) were used intercalated with PEI micronized in an aluminum mold, in the ratio reinforcement:matrix of 50/50 (v/v) (Nohara et al, 2007). …”

“…Then, the solution was cooled up to room temperature. After this phase, the micronized PEI was added to NH 4 PAA solution, and then homogenized with a magnetic stirrer for 30 minutes (Texier et al, 1993;Gardner, 1998;Nohara et al, 2007). The NH4PAA/PEI mass ratio was 0.05 and the concentration of PEI in the suspension was 10% mass (Gardner, 1998).…”

Microescultura por laser de superfícies metálicas para manufatura de laminados híbridos metal/fibra

“…A taxa de cristalização do PPS aumenta com o aumento do grau de cura (Lee et al, 1993). O PPS, polímero semicristalino, apresenta temperaturas de inicio de degradação (T d ) de 412°C sob atmosfera de N 2 (Nohara et al, 2007). Outras características físicas e mecânicas são apresentadas na tabela 4.…”