Dissertação

{pt_PT=Desenvolvimento e caracterização de compósitos de polímeros bio-derivados reforçados com fibras para aplicações estruturais} {} EVALUATED

{pt=Os compósitos de polímeros reforçados com fibras (FRP), frequentemente utilizados em aplicações de engenharia civil, podem ter um impacte ambiental significativo, decorrente do uso de matérias-primas que são derivadas do petróleo. Neste contexto, surgem os bio-compósitos FRP, particularmente constituídos por resinas derivadas de recursos renováveis, como uma potencial resposta ao problema da sustentabilidade dos compósitos FRP convencionais. O objetivo fundamental do presente trabalho foi estudar e caracterizar uma bio-resina e a sua aplicação em compósitos de polímeros reforçados com fibras de carbono (CFRP) através de ensaios laboratoriais, com vista à avaliação das suas propriedades reológicas e mecânicas. Foram realizados ensaios com o objetivo de determinar as propriedades reológicas e mecânicas de (i) uma resina epóxida bio-derivada e (ii) de uma resina epóxida convencional (derivada do petróleo) comparável, ambas comercialmente disponíveis. Para estas resinas, realizaram-se ensaios de: viscosidade, tempo de gel, análise mecânica dinâmica (DMA), resistência à tração, resistência ao corte no plano (Iosipescu) e resistência à compressão, verificando-se que o comportamento destas resinas era muito similar. Estas duas resinas foram utilizadas para produzir compósitos CFRP, usando o método de moldagem manual sob vácuo. Para estes compósitos CFRP, realizaram-se ensaios de: análise mecânica dinâmica, resistência à tração e resistência à tração com inclinação das fibras a 10º. Em termos globais, ambos os compósitos CFRP apresentaram um comportamento termofísico e mecânico muito similar. Tal aponta para a viabilidade técnica de utilizar a resina bio-derivada em análise na produção de bio-compósitos CFRP em substituição da resina epóxida convencional (integralmente derivada do petróleo)., en=Fibre reinforced polymer composites (FRP), frequently used in civil engineering applications, can have a significant environmental impact stemming from the use of raw materials that are generally derived from petroleum. In this context, FRP bio-composites, particularly comprising resin systems derived from renewable resources, are a potential response to the problem of conventional composites’ sustainability. The main goal of the present paper was to study and characterize a bio-resin system and its application in a bio-composite of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) by means of experimental tests, which aimed at assessing its rheological and mechanical properties. Tests were performed to determine the rheological and mechanical properties of (i) a bio-based epoxy resin and (ii) of a comparable conventional (oil-based) resin, both available in the market. The two resins were used to produce CFRP composites with identical fibre layups, using a vacuum assisted hand layup method, and the produced composites were tested regarding their thermophysical and mechanical properties. The glass transition temperatures of both CFRP composites were very similar (around 50 °C, determined through the onset of the storage modulus). In what concerns mechanical properties, it was found that the bio-based CFRP composite had a tensile strength of around 830 MPa, approximately 15% higher than that of the CFRP composite with conventional resin; it was also observed that the bio-composite presented an in-plane intralaminar shear strength of around 25 MPa, about 10% lower than that of the conventional CFRP. Overall, both CFRP composites exhibited very similar thermophysical and mechanical behaviour.}
{pt=Compósito CFRP, resina epóxida convencional, bio-compósito CFRP, bio-resina, sustentabilidade, ensaios experimentais, en=CFRP composites, conventional epoxy resin, CFRP bio-composites, bio-resin, sustainability, experimental tests}

Novembro 19, 2018, 9:30

Orientação

ORIENTADOR

João Pedro Ramôa Ribeiro Correia

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Mário Alexandre De Jesus Garrido

CERIS - Civil Engineering Research and Innovation for Sustainability

Bolseiro Pós-Doutoramento