Obtenção e caracterização de compósitos de fibras de carbono/PEKK com aplicações aeronaúticas

Abstract

Os compósitos poliméricos avançados têm sido utilizados como materiais estruturais de elevado desempenho em aplicações aeroespaciais nos últimos 40 anos. No entanto, esses materiais podem apresentar problemas quando expostos à umidade, temperatura, radiação ultravioleta e variação térmica, podendo ocorrer sinergia entre os principais mecanismos de degradação. Entre os compósitos termoplásticos, o laminado processado a partir de fibras de carbono/PEKK (poli(éter-cetona-cetona)) mostra excelente balanço de propriedades, incluindo elevada temperatura de transição vítrea, elevados valores de resistência, rigidez e tenacidade à fratura, baixa absorção de umidade e boa resistência ambiental. O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência dos parâmetros de processamento na obtenção do compósito de fibra de carbono/PEKK, via moldagem por compressão a quente, assim como, estudar a influência de diferentes condicionamentos ambientais, como efeito higrotérmico, radiação ultravioleta (UV) e ciclagem térmica nos comportamentos viscoelástico e mecânico do compósito. Neste trabalho, os efeitos da degradação ambiental sobre as propriedades mecânicas e viscoelásticas foram avaliadas por meio de ensaios de compressão, de cisalhamento interlaminar, DMA e vibração livre. O processamento dos compósitos por moldagem por compressão a quente mostrou-se adequado necessitando, porém, da otimização de alguns parâmetros. As análises viscoelásticas das amostras submetidas ao condicionamento por radiação UV mostram que as temperaturas de transição vítrea das amostras não condicionadas e condicionadas encontram-se relativamente próximas (~157°C a 162°C), mas o módulo de armazenamento apresenta uma acentuada degradação, evidenciando o efeito deletério da radiação UV na rigidez do compósito estudado

Advanced polymeric composites have been introduced as structural materials for high performance aerospace applications over the last 40 years. However, these materials can present problems when exposed to moisture, temperature, ultraviolet (UV) radiation and thermal cycling, besides it may occur the synergy among the main degradation mechanisms. Among the thermoplastic composite materials, carbon fiber reinforced PEKK (poly(etherketone- ketone)) laminates have shown excellent balance of properties, including high glass transition temperature, high strength, stiffness and fracture toughness values, low moisture absorption and good environmental resistance. The aim of the present work is to evaluate the influence of the processing parameters on the carbon fiber/PEKK composites manufacturing, by hot compression molding, and also the influence of different environmental conditionings as hygrothermal, ultraviolet (UV) radiation and thermal cycling effects on viscoelastic and mechanical behaviors. In this work, the effects of environmental degradation on mechanical and viscoelastic properties were studied by compression, interlaminar shear strengths, DMA and free vibration tests. Hot compression molding showed good to produce the thermoplastic composite, but it need be optimised. The viscoelastic tests of the samples submitted to the UV radiation effects show the glass transition temperatures of non-conditioning and conditioning specimens are near (~157°C to 162°C) when compared between then. On the other hand, the storage modulus presents a significant degradation emphasising the deleterious effect of the UV conditioning on the studied composite stiffness