Análise do comportamento de fluência de compósitos cilíndricos de basalto/epóxi e de vidro/epóxi submetidos a diferentes temperaturas e carregamento hidrostático

Abstract

O presente estudo teve por objetivo avaliar o comportamento de fluência de compósitos cilíndricos de fibra de basalto e resina epóxi e de fibra de vidro e resina epóxi aplicando-se um carregamento hidrostático constante pelo período de 500 horas em duas diferentes temperaturas: 22 ºC, considerada como temperatura ambiente, e 50 ºC. Os cilindros foram manufaturados utilizando-se a técnica de enrolamento filamentar (filament winding), com a cura da matriz em estufa na temperatura final de 150 ºC. As propriedades mecânicas foram determinadas por meio dos valores de pressão e deformação de ruptura, bem como as propriedades físico-químicas por meio de ensaios térmicos. As análises microestruturais foram feitas utilizando-se um microscópio eletrônico de varredura (MEV) e teve como um dos principais objetivos identificar o comportamento da interface fibra/matriz. As micrografias mostraram também uma excelente homogeneidade na impregnação das fibras pela matriz. Os resultados da temperatura de transição vítrea (Tg) apontaram valores entre 120 e 124 ºC, para a fibra de basalto/epóxi e vidro/epóxi, respectivamente, indicando uma cura controlada das matrizes poliméricas. As frações volumétricas de fibra foram obtidas por análise TGA e resultaram em valores de 55% e 57%, respectivamente para os compósitos de basalto/epóxi e vidro epóxi, indicando também um elevado grau de ajuste nos parâmetros de fabricação dos cilindros. Os valores de deformação máximos na fluência medidos na superfície dos cilindros na temperatura ambiente e na temperatura de 50 ºC foram respectivamente 1,2% e 1,25% para o compósito com fibra de basalto e 0,72% e 0,82% para os compósitos com fibra de vidro. Os resultados nominais de deformação na direção radial (tração) foram em média 4 vezes maiores que os valores registrados na direção longitudinal (compressão) para ambos os cilindros. Os cilindros de fibra de basalto/epóxi apresentaram maiores valores nominais de deformação em fluência quando comparados com os cilindros de fibra de vidro/epóxi sob as mesmas condições de carregamento hidrostático e tempo de ensaio. Assim, foi possível conhecer de maneira adequada, as características mecânicas de deformação e fluência dos materiais compósitos de FB/epóxi e de FV/epóxi.