Evaluación de la temperatura de transición vítrea de los compuestos poliméricos reparados de uso aeronáutico

Evaluation of Glass Transition Temperature of the Repaired Polymeric Composites of Aeronautical Use

Este trabajo muestra la evaluación de la temperatura de transición vítrea (T_g) mediante DMTA de tres familias diferentes de compuestos poliméricos reparados, fabricados con tejido de fibra de carbono/epoxi F584, tejido de vidrio/epoxi F161 y tejido de aramida/epoxi F161, respectivamente. Los compuestos se laminaron mediante el proceso convencional de laminación manual utilizado en la industria aeronáutica. Posteriormente, se realizaron daños simulados, tipo bufanda, y se repararon con capas superpuestas de preimpregnados de resina epoxi F155. Las curvas DMTA muestran los efectos de la combinación de diferentes sistemas de resinas sobre los valores T_g y, en consecuencia, sobre la temperatura de servicio del laminado reparado. El material de reparación utilizado (basado en la resina epoxi F155 y en la película adhesiva epoxi FM73) disminuyó la T_g de los laminados reparados en aproximadamente 30 °C para los laminados de carbono y vidrio. El acondicionamiento del laminado de aramida bajo humedad y temperatura elevadas provocó una mayor disminución de la T_g (reducción de aproximadamente 40 °C). La reducción de la T_g para los laminados reparados se atribuye a la migración de la película adhesiva al sistema de resina F155 durante el proceso de curado y también a la plastificación de la resina por difusión de agua durante el acondicionamiento higrotérmico. La reducción de la T_g conduce a una disminución de la temperatura de servicio del compuesto polimérico reparado.

INTRODUCCIÓN

Los compuestos poliméricos para uso aeronáutico son materiales avanzados de ingeniería formados por fibras de refuerzo, como aramida, vidrio o carbono (en forma de cintas o tejidos unidireccionales), combinadas con una matriz polimérica, generalmente de resinas epoxídicas, fenólicas, bismaleimida o poliimida. Las resinas epoxídicas, en particular, ofrecen buenas propiedades mecánicas, resistencia química, baja absorción de humedad, bajo porcentaje de contracción y fácil procesamiento. Estas propiedades han llevado a una amplia aplicación de las resinas epoxídicas en la elaboración de compuestos estructurales en el sector aeronáutico.

Con el creciente uso de estos materiales en aeronaves civiles y militares, la reparación de piezas y estructuras fabricadas con materiales compuestos se ha vuelto cada vez más importante. En respuesta, se han desarrollado y mejorado técnicas de reparación, abordando diferentes metodologías, la eficacia de los materiales utilizados y la idoneidad de las técnicas de reparación. En los últimos años, el uso de preimpregnados para el moldeado o laminado de compuestos poliméricos estructurales se ha vuelto común en la industria aeronáutica.