Visualização microscópica da dinâmica de reação do poli (etileno-co-ácido-metacrílico) (EMAA) sinterizado sobre resina epóxi

Nascimento, Maria Carolina Burgos Costa do

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

2020-12-10

Poli (etileno-co-ácido-metacrílico) (EMAA)

Sinterização

Auto-reparo

Compósitos

Resina epóxi

A adição de termoplásticos à matriz termofixa de compósitos como agente intrínseco de auto-reparo tem como objetivo reduzir os custos de manutenção e prolongar a vida útil do material superando limitações como falhas mecânicas e defeitos decorrentes principalmente do surgimento de microtrincas durante o serviço. Um dos desafios limitantes para o uso desse mecanismo é a falta de conhecimento sobre a eficiência dos estímulos externos e o detalhamento de interações intermoleculares que ocorrem internamente. Neste trabalho, utilizou-se uma técnica de visualização com microscopia óptica de estágio quente para analisar as interações que ocorrem entre o termoplástico poli (etileno-co-ácido-metacrílico) (EMAA) e a resina epóxi, com foco na investigação do surgimento de bolhas. Foram realizadas análises do aquecimento do pó de EMMA sobre o substrato de epóxi e de vidro para as temperaturas de 130, 150 e 180 °C e granulometrias do EMAA de 125 e 355 µm. Os dados obtidos das imagens microscópicas resultaram em maiores quantidades de bolhas para os experimentos empregando a menor granulometria do EMAA. O maior tamanho de grão deste termoplástico, 355 µm, contribuiu para a formação de bolhas de tamanhos maiores. A temperatura de sinterização altera o tamanho das bolhas e também influencia bastante nas taxas de crescimento e decaimento do número de bolhas. A comparação entre os dois substratos utilizados, comprova a formação de bolhas de água provenientes de reações de condensação quando o EMAA foi sinterizado sobre a resina epóxi, visto que foi evidente o grande crescimento do número total de bolhas ao final do processo quando comparado ao decaimento deste número na sinterização feita sobre o substrato de vidro. Os resultados obtidos a partir deste estudo evidenciam a dinâmica da reação e o mecanismo de formação de bolhas, podendo ser utilizado como ferramenta para o planejamento de condições otimizadas para ciclos de reparo.

The addition of thermoplastics to the thermosetting matrix of composites as an intrinsic self-healing agent aims to reduce maintenance costs and extend the durability of the material overcoming limitations such as mechanical failures and defects arising mainly from the appearance of microcracks during service. One of the limiting challenges for using this mechanism is the lack of knowledge about the efficiency of external stimuli and the detailing of intermolecular interactions that occur internally. In this work, a visualization technique with optical microscopy of hot stage was utilized to analyze the interactions that occur between the thermoplastic poly (ethylene-co-methacrylic acid) (EMAA) and the epoxy resin, focusing on the investigation of the appearance of bubbles. Analyzes of heating of EMMA powder on the epoxy and glass substrate were performed, for temperatures of 130, 150, and 180 °C and EMAA particle sizes of 125 and 355 µm. The data obtained from microscopic images resulted in higher amounts of bubbles for the experiments using the smallest EMAA particle size. The larger grain size of this thermoplastic, 355 µm, contributed to the formation of larger size bubbles. The sintering temperature changes the size of the bubbles although and influence in the growth and decay rates of bubbles number. The comparison between the two utilized substrates proves the formation of water bubbles providing from condensation reactions when the EMAA was sintered on the epoxy resin since it was evident the large increase in total bubbles number at the end of the process when compared to the decay of this number in the sintering done on the glass substrate. The results obtained from this study evidence the reaction dynamics and the bubble formation mechanism, which can be utilized as a tool for planning optimized conditions for repair cycles.