MEV de Compósitos - Adesão de fibras

Compósitos Com Reforço: o que é um bom reforço?

Compósitos de Polímero com Fibra de Vidro é um dos mais utilizados na indústria.

Texto adaptado de Júlia Florez – Pesquisadora da Afinko Soluções em Polímeros.

As propriedades mecânicas dos polímeros podem ser modificadas através da adição de cargas minerais e/ou reforços, pela tenacificação do polímero e incorporação de aditivos. Um destes aditivos pode ser o plastificante que falamos neste texto aqui.

No texto de hoje vamos falar sobre reforços. A adição de reforço numa matriz polimérica constitui na criação de um compósito de matriz polimérica. Em linhas gerais, materiais compósitos possuem propriedades vantajosas, como maior rigidez e resistência à tração, em relação aos polímeros sem reforço, ampliando sua gama de aplicações.

Dentre os diversos aspectos, os reforços se diferenciam das cargas por apresentar razão de aspecto ((L/D) onde L representa o comprimento da partícula e D o diâmetro ou largura da mesma) superior a 1. Os reforços, por sua vez, geralmente, têm formato fibrilar.

O que é necessário para ser um bom reforço para compósitos?

Existem quatro requisitos para que as fibras sejam efetivas no aumento de propriedade mecânica, são elas:

  • Tamanho do reforço: As fibras aumentam a resistência do material através da transferência de tensões. Portanto, para que a tensão seja eficientemente transferida à fibra ela deve possuir um certo cumprimento mínimo ou crítico, a partir do qual a fibra passa de ser um concentrador de tensão a aportar um suporte mecânico ao material.
  • Concentração crítica: Quando a fibra está presente em baixas concentrações não há transferência de tensões significativas que aumentem a resistência do material. Ainda, as fibras limitam, num certo grau, a deformação da matriz, impedindo que a matriz aporte 100% da sua resistência à tração. A combinação destes dois fenômenos leva à diminuição da resistência à tração quando a fibra se encontra presente em baixas concentrações.
Gráfico Tensão x Deformação de Fibras, Compósitos e Matriz.

Gráfico Tensão x Deformação de Fibras, Compósitos e Matriz. Fonte: Afinko Soluções em Polímeros

  • Adesão interfacial: A interface pode ser considerada como o “coração” do compósito. Se falhar pode levar o compósito à falha catastrófica. A importância da interface reside na transferência de esforços da matriz às fibras, que ocorre através dela.
  • Orientação: Devido à anisotropia das fibras, a orientação delas é um fator que tem forte influência na resistência mecânica do compósito final. Fibras orientadas paralelamente à solicitação mecânica, sob tração, apresentam o melhor desempenho. Porém, as fibras orientadas na direção perpendicular exibem o pior desempenho. Na prática, os processamentos industriais, como por exemplo injeção, extrusão, entre outros, não levam a uma orientação total das fibras. Com isso, são obtidas propriedades intermediárias, que não correspondem às orientações absolutas de 0° e/ou 90°.

Porém, por que as fibras de vidro são mais utilizadas?

Além do exposto acima, as fibras de vidro apresentam preços competitivos, disponibilidade, boa manipulação, facilidade de processamento, elevada relação propriedade/custo e uma elevada resistência mecânica. Fazendo com que seja o reforço mais utilizado.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza ensaios que permite observar a adesão da fibra de vidro. Tem algum polímero ou material que deseja verificar isso?

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