Este trabalho mostra a avaliação da temperatura de transição vítrea (Tg), por DMTA, de três famílias de compósitos poliméricos reparados, tendo como laminados base tecidos de fibras de carbono/resina epóxi modificada com elastômero (F584), vidro/resina epóxi (F161) e aramida/resina epóxi (F161). Os compósitos foram laminados manualmente por processo convencional e curados em autoclave de indústria aeronáutica. Posteriormente, danos foram simulados sendo, em seguida, reparados adotando-se a técnica de sobreposição de camadas de pré-impregnados de resina epóxi (F155), com adição de filme adesivo de epóxi (FM 73). As curvas DMTA mostram os efeitos da combinação de diferentes sistemas de resinas na Tg e, conseqüentemente, na temperatura de serviço do componente reparado. O material de reparo utilizado, baseado em pré-impregnados com resina epóxi F155 e filme adesivo de epóxi, provocou a redução da Tg dos compósitos reparados. Para os laminados base com tecido de fibras de carbono e vidro foram verificadas reduções de aproximadamente 30 °C na Tg. Este efeito foi mais pronunciado (redução de aproximadamente 40 °C) quando o laminado reparado de aramida foi submetido a condicionamento higrotérmico a temperatura e umidade elevadas. Esta redução na Tg dos laminados reparados é atribuída à migração do adesivo para o pré-impregnado de resina epóxi F155 utilizado no reparo, durante o processo de cura, e à plasticização do sistema polimérico pela água, durante o condicionamento higrotérmico. A redução da Tg leva a uma conseqüente redução da temperatura de serviço do compósito polimérico reparado.

This work shows the evaluation of the glass transition temperature (Tg) by DMTA of three different families of repaired polymeric composites, manufactured with carbon fiber fabric/epoxy F584, glass fabric/epoxy F161 and aramide fabric/epoxy F161, respectively. The composites were laminated by conventional hand lay-up process used in aeronautical industry. Afterwards, simulated damages, scarf type, were made and overlapping layers of F155 epoxy resin prepregs repaired them. The DMTA curves show the effects of combination of different systems resins on the Tg values and, consequently, on the service temperature of the repaired laminate. The used repairing material (based on epoxy resin F155 and on epoxy adhesive film FM73) decreased the Tg of the repaired laminates in approximately 30 °C for the carbon and glass laminates. The conditioning of aramide laminate under elevated humidity and temperature provoked a more decrease of the Tg (reduction of approximately 40 °C). The Tg reduction for the repaired laminates is attributed to the adhesive film migration into the F155 resin system during the cure process and also to the resin plasticization by water diffusion during the hygrothermal conditioning. The Tg reduction leads to a decrease of the service temperature of the repaired polymeric composite.

Parâmetros cinéticos e reológicos relacionados com o ciclo de cura de um sistema de pré-impregnado de resina epóxi (F584)/fibra de carbono (prepreg) foram determinados pelo uso de análises térmicas (DSC e DMA) e reológicas. Os parâmetros determinados foram utilizados para avaliar o ciclo de cura hoje utilizado industrialmente no processamento de compósitos poliméricos pelo uso do prepreg em estudo.Baseando-se nos resultados das análises térmicas realizadas foi constatado para o sistema estudado que a cinética de cura é de ordem n = 1,3 e que a razão de aquecimento mais apropriada na obtenção de compósito polimérico é de 2,5 °C/min, pois esta razão de aquecimento proporciona um ciclo de cura a temperaturas mais baixas, quando comparada às demais razões estudadas, 5 e 10°C/min, favorecendo uma cura mais homogênea e melhor controlada.

The kinetic and rheological parameters related to the cure cycle of an epoxy resin (F584)/carbon fiber pre-impregnated (prepreg) system were determined by thermal and rheological analysis. The results were used to evaluate the cure cycle nowadays used in the composite processing industry, with the same prepreg system. Based on thermal analyses results it was verified that the curing of the epoxy resin follows a polymerization kinetic of n = 1,3 order and that the heating rate more adequate for the composite processing is equal to 2,5 °C/min. This heating rate favors a cure cycle at lower temperatures, when compared to the other heating rates studied, 5 e 10 °C/min, allowing a more homogeneous and better controlled cure reactions.

Pré-polímeros fenólicos e lignofenólicos (substituição de 40% em massa de fenol por lignina, extraída do bagaço de cana) foram sintetizados para preparar compósitos com matrizes termofixas, usando bagaço de cana-de-açúcar como agente de reforço. Este material lignocelulósico foi modificado por métodos químicos e/ou físicos (tratamento com álcali, esterificação, ar ionizado). O bagaço de cana promoveu pequeno aumento na resistência ao impacto das matrizes fenólica e lignofenólica. Os métodos de tratamento de superfície melhoraram a dispersão das fibras na matriz assim como a adesão entre ambas as resinas, fenólica e lignofenólica, e as fibras lignocelulósicas. Apenas os compósitos tratados com ar ionizado mostraram melhores resultados de resistência ao impacto. Em relação à absorção de água, foi observado que os compósitos fenólicos reforçados com fibras tratadas com 8 % NaOH apresentaram uma menor absorção de água. Quanto aos compósitos lignocelulósicos, os reforçados com fibras esterificadas apresentaram uma menor absorção de água.

Phenolic and lignophenolic (40% sugarcane bagasse lignin/phenol w/w) pre-polymers were synthesized to produce thermoset matrices composites, using sugarcane bagasse as reinforcing agent. This lignocellulosic material was modified by chemical and/or physical methods (alkali treatment, esterification, ionized air). Sugarcane bagasse showed a small improvement in impact strength for both phenolic and lignophenolic matrices. The surface treatment methods improved dispersion as well as adhesion between the resins, phenolic and lignophenolic, and lignocellulosic fibers, but only the composites treated with ionized air exhibited better impact strength results. Concerning the water uptake, for the phenolic composites it was observed that the one reinforced with fibers treated with 8 % NaOH presented a smaller water uptake. For the lignophenolic composites, that reinforced with fibers esterified during 24 hr, using succinic anhydride, presented the lower water uptake.

Neste trabalho, pré-polímeros do tipo fenólico ( resóis ) e lignina - fenol ( 40% w/w ) foram sintetizados e usados na preparação de matrizes em compósitos reforçados com diversas fibras vegetais : sisal, curaua e bagaço de cana-de açúcar, sendo as fibras previamente extraídas com cicloexano/etanol. Os compósitos reforçados com sisal apresentaram um aumento significativo na resistência ao impacto, quando comparados com a matriz termofixa. As fibras de curaua foram submetidas a um tratamento adicional com NaOH 10%, tendo os respectivos compósitos apresentado também resistência ao impacto superior ao da matriz fenólica não reforçada., enquanto que os compósitos reforçados com bagaço de cana de açúcar apresentaram pequena alteração nesta propriedade.

In this work phenolics pre-polymer (resol type) and pre-polymer lignin-phenol (40% w/w sugar cane bagasse lignin) were synthesized. These pre-polymers were used to prepare matrice of several composites reinforced with bagasse fibers, sisal fibers and curaua fibers. The bagasse and sisal fibers were extracted with cyclohexane/ethanol. The improvement in impact strength was small for sugar cane bagasse reinforced composites and it was very significant for sisal reinforced composites. The curaua fibers were submitted to the same extration above mentioned and then treated with a 10% solution of NaOH. The composites containing treated curaua fibers also presented improvement in the impact strength.