Caracterización fisicoquímica de la interface fibra de carbón-resina epóxica / María Verónica Moreno Chulim

Tesis (Maestría en Materiales Poliméricos) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2006.

El objetivo de este trabajo fue estudiar la adhesión interfacial del sistema fibra de carbón/resina epóxica, modificando la superficie de la fibra de carbono con diferentes tratamientos químicos. Las fibras utilizadas para las pruebas fueron sometidas a un tratamiento oxidativo con ácido nítrico con el fin de ser modificadas químicamente en su superficie. Se evaluó el efecto de este tratamiento sobre las propiedades mecánicas a tensión de las fibras. Las fibras de carbón con y sin tratamiento oxidativo fueron posteriormente modificadas con diferentes tratamientos químicos: (a) con un agente de acoplamiento silano que no es capaz de interaccionar covalentemente con la resina epóxica (Trsi (2metoxietoxi)vinil silano, Silano A-172); (b) un silano que si es susceptible de establecer enlaces covaletes con la resina (3-glicidoxipropiltrimetoxi-silano, Silano Z6040); con un agente de acoplamiento del tipo isocianato que en un principio puede reaccionar con la resina epóxica (3-Isoprofenil-a,a-dimetolbezil isocianato, TMI; y (c) las fibras de carbón fueron sometidas a una esterificación con anhídrido acético. Una vez hechos los tratamientos, se utilizó la prueba de fragmentación para caracterizar la adherencia interfacial fibra-matriz y así efectuar una comparación entre ellos. Los análisis XPS e IR mostraron que la fibra al ser sometida al proceso oxidativo presentó un incremento de los grupos carboxílicos, fenólicos, quinonas y lactonas. En las pruebas de SEM esta fibra mostró un aumento de la rugosidad. Las fibras modificacdas son silanos y TMI mostraron una superficie lisa debido a que fueron totalmente cubiertas por estos compuestos. Las pruebas de infrarrojo mostraron que los tratamientos químicos fueron llevados a cabo de manera satisfactoria. Los tratamientos con ácido nítrico, acetilación y fibra tratada con TMI presentaron una mayor adhesión interfacial comparada con los tratamientos con silanos. Se determinó que el tipo de adhesión que predomina fuertemente en el compuesto fibra oxidada/resina epóxica es la adhesión mecánica y en mucho menor grado la química. En el caso del compuesto fibra de carbón con TMI, la contribución de la componente química se incrementa y en las fibras acetiladas las interacciones ácido/base juegan un papel relevante