Materiales compuestos basados en matriz epoxi-fibra de vidrio recubierta con elastómero / Ricardo Hugo Podgaiz

Director: Dr. Roberto J.J. Williams

Trabajo de tesis presentado para optar al grado académico de Doctor en Ciencia de Materiales

Tesis (Doctorado)--Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Dto Materiales, 1995.

Se desarrolló primero un material elastomérico basado en una formulación de tipo epoxi-amina, se caracterizaron sus componentes, la cinética de curado y las propiedades térmicas, físicas y mecánicas del material obtenido. Se seleccionaron luego las fibras de vidrio a utilizar en el proceso final. Las mismas fueron impregnadas con el material elastomérico a partir de soluciones de sus componentes, y curadas térmicamente. Se encontró que el espesor de recubrimiento era proporcional a la concentración de la solución de impregnación. Se diseño y construyó luego, una máquina impregnadora a escala piloto. El recubrimiento de las fibras se curaba pasando por tubos calefaccionados. El avance de la reacción en función del tiempo de residencia en los tubos fue estimado a partir de a cinética de polimerización. Un sistema comercial (epoxi-anhídrido-iniciador) fue utilizado como matriz rígida, caracterizando sus componentes, la cinética de curado y las propiedades térmicas, físicas y mecánicas del material obtenido. Se procedió entonces a fabricar un material compuesto unidireccional, basado en los constituyentes anteriores, por una técnica de procesado combinada utilizando procesos de filament winding-bolsa de vacío/autoclave. Se realizó una caracterización física, térmica y mecánica del material compuesto obtenido, incluyendo la evaluación de porosidad, utilizando técnicas de digitalización de imágen microscópica y de densidad. El efecto del recubrimiento de las fibras sobre las propiedades mecánicas medidas a baja velocidad (flexión longitudinal y transversal, SBS), fue nulo o mostró un pequeño empeoramiento. Sin embargo la presencia del recubrimiento disminuyó la dispersión estadística de los valores obtenidos. Pero en los ensayos mecánicos realizados a mayor velocidad (impacto transversal), se observó una notable mejora de resistencia en las probetas fabricadas con fibras impregnadas. La observación microscópica mostró marcados cambios en la superficie de fractura obtenida por impacto, dependiendo de la presencia o no de recubrimiento. Por un programa de elementos finitos se evaluó el efecto de modificación de rigidez (módulo elástico) de la interfase elastomérica. Se obtubieron mapas de valores absolutos y relativos de elongación con el material de interfase seleccionado.