Estudio del mecanismo de transporte de humedad en una resina epóxica en presencia de fibras de carbón / Montserrat Hernández Alamilla

Tesis (Maestría en Materiales Poliméricos) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2004.

En este trabajo se investigó el efecto de la ganancia de humedad en el reforzamiento con fibras de carbón de un material compuesto en forma de lámina. Para ello, se estudió la difusión de humedad en un sistema de resina epóxica DGEBA-mPDA y del sistema compuesto epoxi-carbón, con el objeto de entender el mecanismo de transporte que gobierna la difusión de humedad en dichos materiales y la influencia de la presencia de las fibras en el mecanismo de transporte de humedad en los materiales compuestos fibra-reforzados. La difusión de humedad se estudió mediante experimentos de absorción de agua en dos tipos de ambiente, vapor y líquido. Las pruebas de inmersión en agua se realizaron a tres diferentes temperaturas, las cuáles fueron 25°, 60° Y 90°C. La exposición a 98 por ciento de humedad relativa (HR) y 25°C dio resultados muy similares a los obtenidos por inmersión en agua a la misma temperatura. Las cinéticas de absorción de agua en ambos sistemas fueron graficados mediante el modelo de difusión tipo Fick. Sin embargo, solamente durante las etapas iniciales se observó un comportamiento de este tipo. De esta manera, fue necesario aplicar el modelo de difusión de dos fases tipo Langmuir, basado también en la ley de Fick, para explicar el comportamiento del material compuesto. La humedad absorbida actuó como plastificante y agente de hinchamiento para la resina epóxica, observado en la disminución de la temperatura de transición vítrea medida por DSC. Los resultados muestran claramente la contribución del reforzamiento con fibras de carbón en la velocidad de absorción del agua. La lámina absorbió menos agua que la resina epóxica, por lo tanto, las fibras parecen actuar como barreras en la difusión. El análisis de la difusión de agua muestra que no ocurre una difusión interfacial significativa durante la etapa inicial de difusión tipo Fick, donde la absorción de agua ocurre principalmente por difusión a través de la red epéxica. Sin embargo, durante la desviación del comportamiento tipo Fick se supone la existencia de agua concentrada en la interfase fibra-matriz, relacionada a una probable pérdida de adhesión interfacial, indicado por un aumento en la velocidad de desorción durante los barridos por TGA.