Estudo e caracterização de materiais compósitos para utilização como material de construção

Abstract

Os perfis pultrudados de fibra de vidro apresentam propriedades mecânicas com um amplo espectro de resultados que dependem das características da resina utilizada como matriz, da fibra de vidro usada como reforço e também dos aditivos empregados. Além disso, as características do processo produtivo, como temperatura e tempo de cura são de extrema importância para o resultado final. Aliado a isso, a literatura apresenta poucos estudos de referência, para as diversas composições, que permitam que os engenheiros façam cálculos iniciais utilizando este material. Por esse motivo, é importante que se entenda as variáveis que influenciam nas propriedades mecânicas do material e que sejam feitas análises para cada novo tipo de perfil desenvolvido pelos fabricantes. Assim, o presente trabalho teve por finalidade estudar o processo produtivo de pultrusão na obtenção de materiais compósitos e avaliar as propriedades mecânicas de perfis pultrudados de resina poliéster insaturada do fabricante Pultrusão do Brasil e compará-las com os valores típicos encontrados na literatura. Foram comparados ensaios de tração, flexão, cisalhamento e compressão no sentido longitudinal e transversal às fibras. Dentre os resultados obtidos, apenas o módulo de elasticidade na compressão transversal foi inferior aos valores típicos, sendo de 3,5 GPa frente à faixa esperada de 7 à 13 GPa. Os resultados de resistência à flexão transversal e resistência à tração longitudinal foram obtidos dentro das faixas típicas para os perfis pultrudados, enquanto todos os demais resultados superaram os valores esperados.

Fiberglass pultruded profiles have mechanical properties with a wide range of results that depend on the characteristics of the resin used as a matrix, the glass fiber used as reinforcement and also the additives used. In addition, the characteristics of the production process, such as temperature and curing time, are extremely important for the final result. Allied to this, the literature presents few reference studies, for the different compositions, that allow the engineers to make initial calculations using this material. For this reason, it is important to understand the variables that influence the mechanical properties of the material and to carry out analyzes for each new type of profile developed by the manufacturers. Thus, this study aimed to study the pultrusion production process in obtaining composite materials and evaluate the mechanical properties of pultruded profiles of unsaturated polyester resin from the manufacturer Pultrusão do Brasil and compare them with the typical values found in the literature. Tensile, bending, shear and compression tests were compared in the longitudinal and transversal direction to the fibers. Among the results obtained, only the elastic modulus in the transverse compression was lower than the typical values, being 3.5 GPa compared to the expected range of 7 to 13 GPa. The results of transverse flexural strength and longitudinal tensile strength were obtained within the typical ranges for pultruded profiles, while all other results exceeded the expected values.