Caracterización de preimpregnados de resina epoxi/fibra de carbono

Characterization of Pre-Impregnated of Epoxy Resin/Carbon Fiber

Este trabajo explora la caracterización de materiales preimpregnados ("prepreg") fabricados con una resina epoxi/fibra de carbono, utilizando espectroscopia FT-IR, termogravimetría (TG), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y análisis térmico mecánico dinámico (DMTA). La espectroscopia FT-IR se utilizó en el modo de transmisión (pastillas de KBr, pirólisis sin control y pirólisis controlada) y detección fotoacústica (FT-IR/PAS). Los espectros FT-IR de transmisión revelaron la presencia de resina epoxi, grupos ciano, amina y bisfenol A, lo que permitió identificar el probable agente de curado: cianoguanidina (o DCD). Con FT-IR/PAS fue posible monitorizar los cambios espectrométricos causados por el curado. El análisis térmico ayudó a observar y comprender los acontecimientos durante el proceso de curado, incluidas las etapas de gelificación y vitrificación. También fue útil para estudiar la influencia en la temperatura de transición vítrea (Tg) del material curado y para elegir el intervalo de temperatura de curado, que es uno de los principales parámetros en el proceso de fabricación.

INTRODUCCIÓN

Los compuestos poliméricos basados en resina epoxi son preferidos especialmente para aplicaciones aeronáuticas y espaciales debido a su óptima combinación de coste, peso y propiedades térmicas y mecánicas. Es crucial comprender y controlar el ciclo de curado y establecer correlaciones con las propiedades mecánicas y microestructurales finales para optimizar su procesamiento.

Muchas tecnologías modernas requieren materiales que ofrezcan una combinación única de propiedades no disponibles en aleaciones metálicas, materiales cerámicos o poliméricos convencionales. La industria aeronáutica, en particular, busca constantemente materiales estructurales con baja densidad, alta relación entre propiedades mecánicas y peso, así como resistencia mejorada a la abrasión y al impacto[1]. Este avance está directamente vinculado a la formulación de resinas en los compuestos, el tipo de polímero utilizado, el agente de curado y la proporción estequiométrica entre la resina y el agente de curado, factores que influyen significativamente en las propiedades mecánicas del composite.

A diferencia de las resinas termoplásticas, las resinas termoestables como las epoxídicas son frágiles a temperatura ambiente y no pueden moldearse nuevamente en caliente debido a sus fuertes enlaces químicos. Sin embargo, ofrecen un alto módulo de elasticidad, resistencia a la tracción, excelente estabilidad química, dimensional y térmica, así como buena resistencia a la fluencia y propiedades mejoradas de fatiga. Además, se caracterizan por su baja viscosidad, lo que facilita su procesamiento y los hace ideales para la fabricación de compuestos. Entre las resinas termoestables más utilizadas para estos fines se encuentran las epoxídicas, junto con el poliéster insaturado y las fenólicas[2].