Como escolher resina para fazer materiais compósitos de fibra de carbono

Os materiais compósitos são compostos por fibras de reforço e um material plástico. O papel da resina em materiais compósitos é muito importante. A escolha da resina determina uma série de parâmetros característicos do processo, algumas propriedades mecânicas e funcionalidade (propriedades térmicas, inflamabilidade, resistência ambiental, etc.), o desempenho da resina também é um fator chave na compreensão das propriedades mecânicas dos materiais compósitos. Quando a resina é selecionada, uma série de processos e propriedades dos materiais compósitos são determinados naturalmente.

Atualmente, a aplicação e o desempenho da maioria das fibras de carbono exigem a seleção da resina como portadora. O desempenho da resina afeta muito o desempenho geral do material composto. Diferentes ambientes de aplicação e requisitos precisam misturar resinas com diferentes componentes. A resina selecionada pode ter um impacto significativo em seu projeto acabado. A escolha da resina de moldagem pode variar dependendo da compatibilidade do tecido, condições de serviço e propriedades desejadas da peça acabada. Ao fazer compósitos de fibra de carbono, geralmente existem três tipos de resinas termofixantes a considerar: epóxi, éster de vinil e poliéster. Aqui está uma visão geral geral de todos os três, incluindo suas características e para que eles devem ser usados.

resina epóxi

Para peças compostas que exigem resistência máxima, os fabricantes usarão resinas epóxi. Além de melhorar as propriedades de resistência, os epóxis são geralmente preferidos sobre poliésteres e ésteres de vinil para estabilidade dimensional e maior ligação a outros materiais.

Vantagem:

Resina epóxi, propriedades de alta resistência, adequada para aplicações de infusão a vácuo, fácil de manusear, viscosidade média

Falta:

Não pode ser usado em esteira de fio picado, não é estabilizado UV, deve ser emparelhado com um revestimento superior quando exposto à luz UV

resina de poliéster

As resinas de poliéster são as resinas mais utilizadas na indústria de compósitos. Resinas de poliéster são menos caras, têm alguma resistência à corrosão e são mais indulgentes do que epóxis. A maioria de todas as peças de fibra de vidro são construídas usando resinas de poliéster porque são fáceis de trabalhar, curar rapidamente e são resistentes a temperaturas extremas e catalisadores. Fibra Glast vem com dois tipos diferentes de resinas de poliéster, cada um com seus próprios benefícios e usos.

Fácil manuseio, rápido molhamento, alto índice tixotrópico (o produto não funcionará em superfícies verticais)

Falta:

Propriedades físicas mais baixas em comparação com resinas mais caras

Resina de éster vinil

Resinas de éster de vinil são consideradas uma mistura de poliéster e epóxi - significando que suas características de manuseio, desempenho e preço muitas vezes caem entre os outros dois. Notavelmente, das três, as resinas de éster de vinil fornecerão a mais alta resistência à corrosão, resistência à temperatura e alongamento (tenacidade). Portanto, eles são geralmente usados quando alta durabilidade, estabilidade térmica e resistência à corrosão são necessários.

Vantagem:

Resina de éster vinil

-muito estável, -resistente à corrosão, resistente ao calor

Falta:

- Prazo de validade curto (3 meses)

Portanto, é importante entender as diferenças entre as resinas e como elas afetam as propriedades do compósito. Mas todos os materiais compósitos têm vantagens comuns: maior resistência, rigidez, peso mais leve e melhor resistência ambiental. Cada uma dessas características pode ser tornada mais proeminente através do uso de resinas complementares. Para selecionar a resina mais adequada, primeiro é necessário determinar quais as principais propriedades necessárias para o compósito devem ser.

1. Suplementos às características existentes

A maneira mais econômica de fazer compósitos leves é usar resinas de poliéster insaturadas. A resina tem propriedades mecânicas, elétricas e químicas relativamente boas e pode ser usada em uma variedade de aplicações gerais, tais como transporte, perfis estruturais e de construção.

No entanto, se maior rigidez ou resistência é necessária, então epóxi é indiscutivelmente melhor. A ligação entre a resina epóxi e as fibras é forte, o que significa que cargas de cisalhamento maiores podem ser transferidas entre as fibras, dando ao material compósito maiores valores de resistência. Combinado com o maior teor de fibra permitido pelas resinas epóxi, os compósitos podem ser feitos com excelente resistência e alta rigidez, que podem ser modificados ainda mais para aplicações de alta temperatura, se necessário.

Alternativamente, se o compósito precisa ser resistente a ambientes agressivos, além da rigidez, resinas de éster de vinil podem ser uma escolha melhor. A estrutura molecular dos ésteres de vinil fornece resistência química, portanto, se os compósitos são para ser usados em ambientes marinhos ou em aplicações industriais onde ácidos ou bases estão presentes, o uso de ésteres de vinil melhorará o desempenho do compósito.

Ao produzir perfis compostos que precisam ser montados com parafusos, o material composto deve ser forte contra rachaduras e quebra. Isso pode ser conseguido através do projeto estrutural, mas escolher a resina certa pode simplificar a estrutura, reduzir custos e tornar o compósito adequado para uma ampla gama de aplicações. Por exemplo, os poliuretanos são extremamente resistentes em comparação com os poliésteres insaturados, tornando-os ideais para tais aplicações.

2. Adicionar novos recursos

Selecionar uma resina que complemente as características mais valiosas do compósito aumentará o desempenho e a longevidade do compósito. No entanto, tomar o tempo para escolher sua resina fará muito mais do que melhorar as propriedades existentes.

As resinas também podem adicionar propriedades inteiramente novas aos produtos compostos. Aditivos de resina podem ser adicionados às resinas para obter uma variedade de benefícios: desde simples melhorias no acabamento da superfície ou cor, até aprimoramentos mais complexos, como resistência UV, propriedades antimicrobianas ou antivirais.

Por exemplo, uma vez que as resinas se decompõem naturalmente quando expostas à luz solar, adicionar absorventes UV para proteger contra a radiação UV pode dar aos compósitos um melhor desempenho em ambientes iluminados que muitas vezes levam à fragilização e desintegração do material.

Da mesma forma, aditivos antimicrobianos podem ser misturados na resina para evitar contaminação bacteriana ou fúngica. Isso é útil para qualquer produto composto que envolva manipulação humana, como máquinas, transporte público e equipamentos médicos.

3. Outras influências externas

Vale ressaltar que, em alguns casos, a adição de aditivos resinosos pode alterar as propriedades do compósito. Por exemplo, em alguns casos extremos, grandes quantidades de aditivos retardadores de chama são necessárias para funcionar eficazmente. Neste ponto, o número de fibras no compósito deve ser reduzido, com uma redução correspondente na resistência e rigidez.

A seleção de resina é uma parte importante do projeto composto geral e não deve ser negligenciada. A melhor solução pode ser criada estabelecendo as características mais desejáveis dos materiais compósitos, combinando-os com resinas adequadas para melhorar essas características, e levando em conta o equilíbrio entre fibras e resinas.