Resorcinol-formaldehyde (RF) organic gels have been extensively used to produce carbon aerogels. The organic gel synthesis parameters greatly affect the structure of the resulting aerogel. In this study, the influence of the catalyst quantity on the polymeric solution sol-gel process was investigated. Sodium carbonate was used as a basic catalyst. RF gels were synthesized with a resorcinol to formaldehyde molar ratio of 0.5, a resorcinol to catalyst (R/C) molar ratio equal to 50 or 300, and a resorcinol to solvent ratio of 0.1 g mL-1. The sol-gel process was evaluated in situ by Fourier transform infrared spectroscopy using a universal attenuated total reflectance sensor and measurements of the kinematic viscosity. The techniques showed the evolution of the sol-gel process, and the results showed that the lower catalyst quantity induced a higher gel point, with a lower viscosity at the gel point. Differential scanning calorimetry was used to investigate the thermal behavior of the RF dried gel, and results showed that the exothermic event related to the curing process was shifted to higher temperatures for solutions containing higher R/C ratios.

O presente trabalho resume os processos de fiação convencionais usados na obtenção de fibras de poliacrilonitrila (PAN). Um breve histórico do desenvolvimento da fibra de PAN é apresentado. A empregabilidade das fibras de PAN está atribuída principalmente ao setor têxtil e aeronáutico (como principal precursora para fibras de carbono). Atualmente, o processo de fiação úmida tornou-se o único meio para produção industrial de fibras de PAN, que emprega o DMF (dimetilformamida) como principal solvente para esta técnica de fiação. Descreve-se um novo método de fiação da PAN que dispensa o emprego de solventes altamente tóxicos. Essa tecnologia inovadora permite fiação por fusão da PAN que pode empregar a glicerina (proveniente da produção do biodiesel) como seu principal plastificante.

This paper summarizes the conventional spinning processes used to obtain polyacrylonitrile (PAN). A brief history of the development of PAN fiber is presented. The employability of PAN fibers is attributed mainly to the textile sector and aviation (as main precursor for carbon fibers). Currently, the wet spinning process became the only means of industrial production of PAN fibers, which employs DMF (dimethylformamide) as the main solvent for this technique of spinning. We describe a new method of spinning of PAN with no need of using highly toxic solvents. This innovative technology enables spinning by melting PAN using glycerin (from biodiesel production) as the primary plasticizer.

Neste trabalho são apresentados resultados de análise térmica para poliacrilonitrila (PAN) plastificada com glicerina. Foram observados os efeitos da glicerina de alta pureza (glicerol) e demais aditivos à base de glicóis na fusão e degradação térmica da PAN pela técnica de DSC sob alta taxa de aquecimento (90 °C/min) e atmosfera inerte. Foi constatado que o glicerol reduziu a temperatura de fusão da PAN de 290 °C para 217 °C. Em uma etapa preliminar foi empregado o método de Kissinger para verificar o efeito da composição química da PAN sob sua degradação térmica. A energia de ativação aparente para o copolímero de PAN foi calculada em 149 kJ.mol-1. Sugeriu-se que a presença do comonômero acetato de vinila (AV) na composição química da PAN proporcionou menor entalpia de degradação (353 J.g-1) em comparação com outros comonômeros constituintes de uma PAN precursora de fibras de carbono (988 J.g-1).

This paper presents results from thermal analysis of polyacrylonitrile (PAN) plasticized with glycerin, where effects from the high purity glycerin (glycerol) and other additives to glycol were studied. Using differential scanning calorimetry (DSC) at high heating rate (90 °C/min) and inert atmosphere, we observed a decrease in the melting temperature of PAN (from 290 °C to 217 °C) owing to the presence of glycerol. The Kissinger's method was used to investigate the kinetics of thermal degradation for acrylonitrile (AN) with vinyl acetate (AV). The apparent activation energy for the copolymer AN/AV was calculated as 149 kJ.mol-1. The AV comonomer resulted in a lower degradation enthalpy for the copolymer AN/AV (353 J.g-1) compared with the comonomers comprising a precursor PAN for carbon fibers (988 J.g-1).

Os compósitos termoplásticos avançados são uma alternativa a compósitos termorrígidos em algumas aplicações aeronáuticas, devido a ganhos em propriedades. Dentre as matrizes termoplásticas, o PPS (poli sulfeto de fenileno) destaca-se devido às suas características estruturais. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência do condicionamento ambiental sobre o comportamento de resistência ao cisalhamento de PPS / fibras de carbono. Por esta razão, amostras deste material foram condicionadas em solução salina, em banho higrotérmico e sob radiação UV. Após estes condicionamentos os corpos-de-prova foram avaliados quanto a sua resistência aos cisalhamentos interlaminar (ILSS) e Iosipescu e os resultados obtidos foram comparados. Quando comparado ao valor de cisalhamento interlaminar obtido do compósito não-climatizado (58,4 ± 1,9 MPa), os valores de cisalhamento interlaminar ILSS decaíram em torno de 14 e 3%, respectivamente, após banho higrotérmico e banho salino. Sob condicionamento por radiação UV houve um decréscimo de 2% após exposição por 300 horas, 11% após 600 horas e 9% após 900 horas. Já o laminado ensaiado pelo método Iosipescu teve uma tensão de cisalhamento no plano de 109,2 ± 0,4 MPa. Com condicionamentos, teve um decréscimo de 6% após banho higrotérmico e 12% após banho salino. A exposição à radiação UV provocou na resistência de cisalhamento no plano um decaimento de 6% para o condicionamento de 300 horas, 10% para o condicionamento de 600 horas e 14% para o condicionamento por 900 horas.

Advanced thermoplastic composites are an alternative to thermoset composites in many aeronautical applications owing to their superior properties. Among the thermoplastic matrix, PPS (poly phenylene sulfide) stands out due to its structural characteristics. The objective of this study is to evaluate the influence of environmental conditioning on the shear behavior of PPS / carbon fiber composites. Samples of this material have been conditioned in saline water solution, in hygrothermal conditioning and under UV radiation. After conditionings the specimens were evaluated by interlaminar shear strength (ILSS) and Iosipescu shear test methods. The environmental conditioning reduced the interlaminar shear stress (ILSS) of conditioned composites in comparison with non-conditioned composites tested with the same method (58.4 ± 1.9 MPa). The ILSS decreased by ca. 14 and 3%, respectively, after hygrothermal conditioning and saline water solution. Moreover, the values of interlaminar shear stress under UV radiation decreased by 2, 11 and 9% after exposure times of 300, 600 and 900 hours, respectively. The non-conditioned composites tested with the Iosipescu method (109.2 ± 0.4 MPa ) also had ILSS decreasing with environmental conditioning: the values decreased 6% after hygrothermal conditioning and 12% after saline water solution. The UV radiation exposure led to a decrease of 6, 10 and 14% following exposures during 300, 600 and 900 hours, respectively.

Samples of epoxy resin (EP) based on the diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA), cured with nadic methyl anhydride (NMA) and mercaptan (CAPCURE 3-800), or amine-phenol (CAPCURE EH-30), respectively, SE 4 and SE 5, were prepared in the stoichiometric ratio determined by the supplier. The curing behaviour of the epoxy systems SE 4 and SE 5 was followed by DSC (Differential Scanning Calorimetry). These SE and their ingredients were analyzed using FTIR transmission techniques (KBr pellets, pyrolysis without control and controlled pyrolysis-FT-IR, the CONTROLPIR/FT-IR) for characterizing the curing agents (CA). The temperature range used for samples pyrolysis was found from TG (thermogravimetry). Thus, the FT-IR bands of liquid pyrolysate obtained by CONTROLPIR/FT-IR were evaluated, in comparison to the reference spectrum of CA. The characterization of CA was also possible, by the analysis of such SE with the TG/FT-IR technique.

A reação de cura entre amostras de resina epoxídica (EP) e compostos à base de mercaptana (SH), amino-fenol e amina modificada foi estudada nas regiões espectrais do infravermelho médio (MIR) e próximo (NIR). Observou-se, basicamente, que a espectroscopia FT-NIR evidencia melhor as alterações espectrométricas ocorridas durante as reações estudadas, permitindo detectar, inclusive, o agente de cura em menor proporção no sistema epoxídico.

The cure reaction of epoxy resin (EP) and curing agents based on polymercaptans (SH), amine-phenol and modified amine was studied in the MIR and NIR spectral regions. It was observed that the FT-NIR shows better the spectrometric changes of the reactions studied, which makes it possible to detect the curing agent in lower contents in epoxide systems.

Amostras de resina epoxídica (EP) curadas com compostos à base depolimercaptana (SH), SH na presença de poliamino amida, e amina modificada, constituindo, respectivamente, os sistemas epoxídicos (SE) 1, 2 e 3, foram preparadas segundo condições estabelecidas pelas curvas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) de EP e agentes de cura, ou endurecedores (AC) e analisadas, antes e após preparação do SE, por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) por meio de técnicas de transmissão (pastilha de KBr, pirólise por bico de Bunsen, e pirólisecontrolada (CONTROLPIR/FT-IR) dentro da faixa de temperatura fornecida pela análise termogravimétrica (TG) dos SE 1, 2 e 3, para a caracterização de cada AC. Para tal fim, as absorções FT-IR do pirolisado líquido obtido pela metodologia CONTROLPIR/FT-IR foram avaliadas, em comparação ao espectro do AC de referência. A caracterização dos agentes de cura foi feita com a técnica TG/FT-IR do gás liberado de cada SE, em comparação ao espectro de referência do produto de degradação do respectivo AC.

Samples of epoxy resin (EP) cured with polymercaptans (SH), SH in presence of polyamine amide, and polyamine modified compounds , respectively, SE 1,2 and 3, were prepared according to established conditions by DSC analysis of EP and curing agent (AC) or hardeners, and analyzed by FT-IR transmission techniques (KBr pellets, uncontroled pyrolysis and controled pyrolysis-FT-IR) (CONTROLPIR/FT-IR), in the temperature range found from TG analysis of SE 1,2 and 3, for characterizing the AC. The FT-IR absorptions of liquid pyrolysate obtained by CONTROLPIR/FT-IR were evaluated, in comparison to reference spectrum of AC The characterization of hardeners was also possible by the analysis of each SE with TG/FT-IR technique, in comparison to the reference spectrum of degradation product for each AC used.

Nas últimas décadas tem-se estudado a cinética da reação de cura de resinas epóxi por meio de técnicas analíticas como por exemplo a calorimetria exploratória diferencial. O uso desta técnica permite utilizar vários métodos de estudo da cinética de cura, divididos em: métodos dinâmicos e isotérmicos, e cada pesquisador escolhe o que melhor se adapta às suas necessidades. O presente trabalho tem como objetivo orientar na escolha de qual método deve ser utilizado, em função dos sistemas poliméricos em estudo, bem como sumarizar os principais métodos utilizados, auxiliando, dessa forma, no estudo da cinética de cura de resinas epóxi.

The cure reaction kinetics of epoxy resins has been the object of many studies during the last decades. The cure process parameters can be obtained by using isothermal and dynamic differential scanning calorimetry analysis (DSC). The choice of the most suitable method depends on the requirements established by the researcher regarding the extent of the reaction. The main objective of the present work is to provide guidelines for the most appropriate method to be used in cure kinetics studies of epoxy matrix systems.