Influência da restrição do fluxo na microestrutura e nas propriedades mecânicas de compósitos de poliamida 6.6 reforçados por fibras de vidro longas obtidos por injeção
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2012-09-18
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Atualmente há um grande crescimento na utilização de compósitos termoplásticos
reforçados por fibras de vidro longas. Estes compósitos possuem propriedades mecânicas
exigidas para aplicações estruturais e automotivas, pois possuem elevada resistência
mecânica aliada a uma baixa massa específica. Entretanto o processamento afeta
significativamente o desempenho mecânico destes compósitos. Neste estudo, compósitos
de poliamida 6.6 com 40 % e 50 % em massa de fibras de vidro longas foram processados
por injeção em um molde com capacidade para simular uma restrição controlada no fluxo.
As propriedades mecânicas foram avaliadas para verificar a influência desta restrição de
fluxo. O comprimento residual das fibras de vidro presente nos compósitos também foi
avaliado, assim como a correlação entre as propriedades mecânicas e a microestrutura dos
compósitos, por meio de modelos matemáticos. Um projeto de experimentos foi utilizado
para verificar as condições de processamento que maximizam as propriedades mecânicas e
o aspecto visual dos compósitos moldados. Também foi executado um estudo comparativo
entre compósitos reforçados por fibras de vidro longas e curtas. Verificou-se que a
presença da restrição afeta o comprimento das fibras, assim como o grau de orientação das
mesmas, influenciando desta forma as propriedades mecânicas finais do compósito.
Também foi observado um elevado grau de anisotropia nas propriedades mecânicas. Os
modelos matemáticos utilizados demonstraram boa concordância com os dados
experimentais. Já o comparativo entre compósitos reforçados por fibras longas e curtas
revelou que os compósitos reforçados por fibras longas, embora mais suscetíveis à
orientação destas, possuem melhor comportamento mecânico.
Resumo
Currently there is a large growth in the use of thermoplastic composites reinforced
with long glass fiber. These composites have the mechanical properties required for
structural and automotive applications, because they have a high mechanical strength
combined with a low specific weight. However the process of production significantly
affects the mechanical performance of these composites. In this study, composites of
polyamide 6.6 with 40 wt% and 50 wt% of long glass fibers were processed in an injection
mold that has the ability to simulate a controlled restriction in the flow. The mechanical
properties were evaluated to check the influence of the flow restriction. The residual length
of the glass fibers in this composite was also evaluated, as well the correlation between the
mechanical properties and microstructure of the composite using mathematical models. An
design of experiment was used to verify the processing conditions that maximize the
mechanical properties and the visual appearance of the molded composites. It was also
performed a comparative study between composites reinforced by long and short glass
fiber. It was found that the presence of restriction affects fiber length, as well as the degree
of orientation thereof, thus affecting the final mechanical properties of the composite. It
was also observed a high degree of anisotropy in mechanical properties. The mathematical
models used achieved good agreement with experimental data. The comparison between
composites reinforced by long and short fibers showed that the composites reinforced by
long fibers had better mechanical behavior, although they are more susceptible to the
orientation of glass fibers.