Efecto de la degradación ambiental en las propiedades de cizallamiento de los compuestos de PPS/fibra de carbono

Effect of Environmental Degradation on Shear Properties of PPS /Carbon Fiber Composites

Los compuestos termoplásticos avanzados son una alternativa a los compuestos termoestables en muchas aplicaciones aeronáuticas debido a sus propiedades superiores. Entre las matrices termoplásticas, el PPS (polisulfuro de fenileno) destaca por sus características estructurales. El objetivo de este estudio es evaluar la influencia del acondicionamiento ambiental en el comportamiento a cizalladura de los compuestos PPS / fibra de carbono. Muestras de este material han sido acondicionadas en solución salina de agua, en acondicionamiento higrotérmico y bajo radiación UV. Tras los acondicionamientos, las probetas se evaluaron mediante los métodos de resistencia al cizallamiento interlaminar (ILSS) y cizallamiento Iosipescu. 

El acondicionamiento ambiental redujo el esfuerzo cortante interlaminar (ILSS) de los compuestos acondicionados en comparación con los compuestos no acondicionados ensayados con el mismo método (58,4 ± 1,9 MPa). El ILSS disminuyó en aproximadamente un 14 y un 3%, respectivamente, tras el acondicionamiento higrotérmico y la solución salina. Además, los valores del esfuerzo cortante interlaminar bajo radiación UV disminuyeron un 2, 11 y 9% tras tiempos de exposición de 300, 600 y 900 horas, respectivamente. Los compuestos no acondicionados ensayados con el método Iosipescu (109,2 ± 0,4 MPa ) también presentaron ILSS decrecientes con el acondicionamiento ambiental: los valores disminuyeron un 6% tras el acondicionamiento higrotérmico y un 12% tras la solución de agua salina. La exposición a la radiación UV produjo una disminución del 6, 10 y 14% tras exposiciones durante 300, 600 y 900 horas, respectivamente.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años, se han desarrollado compuestos termoplásticos reforzados con fibra como una alternativa a los compuestos termoestables en una amplia variedad de aplicaciones, desde aplicaciones comerciales de bajo costo hasta aplicaciones de ingeniería de mayor valor agregado[1,2]. Este creciente uso se debe a ventajas como un tiempo de almacenamiento más largo para las materias primas, facilidad de reparación o la posibilidad de reciclaje que ofrecen los compuestos termoplásticos en comparación con los compuestos termo-rígidos tradicionalmente utilizados en la industria aeroespacial[2].

Entre las matrices termoplásticas utilizadas en compuestos para aplicaciones estructurales, el polisulfuro de fenileno (PPS) es un termoplástico de ingeniería especial. Su estructura está compuesta por anillos aromáticos intercalados con átomos de azufre, lo que impone restricciones al movimiento de las cadenas poliméricas. Esta estructura resulta en una cadena homopolimérica lineal con una alta cristalinidad entre el 50 y el 60 por ciento, lo que le permite ser utilizado a altas temperaturas debido a su bajo coeficiente de expansión térmica y su alta resistencia al fuego, así como a su resistencia frente a ataques químicos por parte de disolventes orgánicos e inorgánicos, sales y bases[3-10].