Estudo da cinética de degradação da resina benzoxazina e seus compósitos nanoestruturados

Abstract

The benzoxaxine resin is a new class of thermoset phenolic resin, which is presenting, in the lasts decades, a great application in the aircraft industry due mainly to its excellent mechanical and thermal properties. This resin associates the mechanical properties of epoxy resin with the thermal and flame retardant properties of phenolic resin. In this context, they are considered polymers of high performance and they are excellent candidates to replace the current thermoset matrices used in the processing of high performance composites. Thus, in this study nanostructured composites Benzoxazine/CNT were produced at different concentrations of functionalized and non-functionalized CNT (0,1%; 0,5% and 1,0% w/w). The thermal stability of the benzoxazine resin and its nanostructured composites was studied using thermogravimetry (TGA) and degradation kinetic model Ozawa-Wall-Flynn (O-W-F). The thermal characterization also included differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic-mechanical analysis, infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM).The introduction of non-functionalized CNT at low concentrations resulted in nanostructured composites with better thermal properties in relation to the neat resin. For all cases, however, the dispersion of CNT in the matrix was ineffective

Nas últimas décadas uma nova classe de resina fenólica termorrígida vem substituindo as tradicionais resinas epóxi e fenólicas na indústria aeroespacial. São chamadas polibenzoxazinas e associam as propriedades mecânicas da resina epóxi; as térmicas e de retardante de chama da resina fenólica. Dentro deste contexto, as resinas polibenzoxazinas são excelentes candidatas a substituir as atuais matrizes termorrígidas utilizadas na obtenção de compósitos de elevado desempenho. Sabe-se, que a incorporação de baixa concentração em massa de nanotubo de carbono (NTC) em matrizes poliméricas pode produzir materiais estruturais com propriedades superiores. Assim, no presente estudo foram produzidos compósitos nanoestruturados de resina benzoxazina com diferentes concentrações de nanotubos de carbono funcionalizados e não funcionalizados (0,1%, 0,5 e 1,0% m/m). A estabilidade térmica da resina benzoxazina e de seus compósitos nanoestruturados foi estudada com o auxílio da técnica de termogravimetria (TGA) e do modelo de cinética de degradação de Ozawa-Wall-Flynn (O-W-F). A caracterização térmica dos compósitos Benzoxazina/NTC incluiu também análises por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), análises por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A introdução de NTC não funcionalizados a baixas concentrações permitiu a obtenção de um compósito nanoestruturado com propriedades térmicas superiores a da resina pura. Para todos os casos, no entanto, a dispersão de NTC na matriz mostrou-se ineficaz