Resinas Vinil Híbridas - Baixo VOC e sustentabilidade inovando a fabricação de compósitos. André L. Oliveira

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1 Resinas Vinil Híbridas - Baixo VOC e sustentabilidade inovando a fabricação de compósitos André L. Oliveira

2 Sustentabilidade O que são VOC? Sistemas livre de estirenos Resinas Vinil Híbridas Exemplos de aplicações; Conclusão. 2

3 Sustentabilidade DESIGN SUSTENTÁVEL DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL A definição amplamente aceita de sustentabilidade é a "... satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de suprir suas próprias necessidades" (Brundtland Commission, 1987). PRODUTOS SUSTENTÁVEL SOLUÇÃO SUSTENTÁVEL são os produtos que proporcionam benefícios ambientais, sociais e econômicos enquanto protegem a saúde pública eo meio ambiente durante todo o seu ciclo de vida, desde a extração de matérias-primas até a descarte final.

4 VOCs Compostos orgânicos voláteis com ponto de ebulição menor do que 250 ºC; Problemas: Odor, possível irritação de olhos e mucosas e contaminação do meio-ambiente. 4

5 Background Mercado de Materiais buscando avanços Sistemas estirenados sendo menos aceitos Regulamentações Governamentais Tecnologias padrões necessárias Minimizar capital de investimento Crescente necessidade por sistemas com resinas termofixas livre de monômeros reativos com custo viável Melhoria da Tg Melhoria da absorção de água Melhoria da Proporção Produtiva ciclos de 3 minutos.

6 Nomenclatura Resinas Livre de Estireno Livre de Monômero Monômeros Alternativos Sólidas Pre-preg Hot Melt Não estirenada - Resinas Vinil hibridas Liquidas: Oligômeros Reativos Resinas Vinil hibridas liquidas VT Acrilatos Outros

7 RESINA LIVRE DE ESTIRENO EMISSÃO 0% 7

8 Overview de Propriedades

9 Propriedades Comparativas entre as resinas híbridas líquidas Propriedades Unid. Resina 1 Resina 2 Resina 3 Resina 4 Resistência a Flexão M Pa 159,3 116,9 74,6 117,3 Módulo de Flexão G Pa 4,37 3,61 3,52 4,24 Resistência a Tração M Pa 80,3 45,6 16,0 31,8 Módulo de tração G Pa 3,83 3,77 3,63 4,14 Elongação % 2,8% 1,5% 0,5% 0,9% HDT C >200 >200 Absorção de água % 0,83% 0,57% 0,16% Viscosidade cps 625 1,

10 Resinas - Vinil Híbrida - Hot Melt Propriedades das resinas Propriedades Unidades Resina 1 Resina 2 Resina 3 Resina 4 Resistência a Flexão M Pa 155,9 130,4 Módulo de Flexão G Pa 3,53 4,22 Resistência a Tração M Pa 57,6 82,5 65,3 46,3 Módulo de Tração G Pa 3,92 3,42 3,04 3,86 Elongação % 1,6 4,0 2,5 1,3 HDT C C poise

11 Comparações de Temperaturas de Transição Vítrea Líquidas e Hot Melt Hot Melt Resina 1 Resina 2 Tg C Líquidas Resina 1 Resina 2 Tg C

12 Overview de Aplicações

13 Radomes Funções Proteger a antena de microondas dos efeitos ambientais adversos. Efeito mínimo no desempenho elétrico. Suportar cargas estruturais do diferencial de pressão Considerações propriedade do material: Absorção de água: A água absorve a energia de transmissão e aumenta a perda de tangente Baixa absorção de água é necessário para radomes. Constante dielétrica: Determinar a capacidade de isolante para armazenar energia elétrica Baixa constante dielétrica é necessária para radomes Tangente de perda: Relação de potência de entrada / saída por meio de material Perda baixa de Tangente é necessária para radomes 13

14 Resinas Candidatas para Radomes Ésteres Cianatos Epóxi Modificado(BisA Cianato/Epóxi) Epóxi (Dicianamida Acelerada, Cura a 120 C) VINIL HÍBRIDA

15 Comparação - % Absorção de Água (64 horas - fervendo) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 Epoxy/DICY Epóxi/DICI X VINIL (Vinyl HÍBRIDA Hybrid) Modified Epóxi Modificada Epoxy Cyanate ÉSTER Ester CIANATO 0,5 0 % Percent Absorçao Water de Absorption Água 15

16 Comparação Constante Dielétrica 3,1 3 2,9 2,8 2,7 Epoxy/DICY Epóxi/DICI X VINIL (Vinyl HÍBRIDA Hybrid) Modified Epóxi Modificada Epoxy Cyanate ÉSTER Ester CIANATO 2,6 2,5 SECO Dry 16

17 Comparação Fator de Dissipação / Tangente de Perda 0,025 0,02 0,015 0,01 Epóxi/DICI Epoxy/DICY VINIL HÍBRIDA X (Vinyl Hybrid) Modified Epóxi Epoxy Modificada Cyanate Ester ÉSTER CIANATO 0,005 0 Dry SECO

18 Típico Custo/Lb (Formulado) $100 $90 $80 $70 $60 $50 $40 $30 Epoxy Epóxi/DICI VINIL HÍBRIDA X (Vinyl Hybrid) Modified Epóxi Epoxy Modificada Cyanate Ester ÉSTER CIANATO $20 $10 $0 Cost per Lbs

19 Hand Lay-up (Prepreg) Propriedades para Prepreg de alto nivel Excelente taque e dobra Baixo VOC Baixa temperatura de cura Elevado shelf-life Baixo aquecimento de reação Flow controlado 19

20 Hand Lay-up O calor da reação de vinil Híbridos sistema é cerca de metade de uma cura padrão de 120 C padrão, acelerado Dicyanamid Bis-A epoxi, assim partes com grandes secções transversais pode ser curada com menos risco de libertação de calor e de craqueamento. Sistemas Híbridos Vinil oferece tempos de cura em cinco minutos para a produção de parte rápida. Prepreg usando sistemas VINIL HÍBRIDOS não precisam ser congelados ou refrigerados, reduzindo o custo de transporte e manuseio, e minimizando sucata devido à vida útil expirada Vida útil 21 C para: Éster cianato Epóxi DICI Epóxi modificada Vinil Híbrida 14 dias 14 dias 4 a 8 semanas 1 ano Sistemas Vinil Híbridos curam com peróxido, permite maior produtividade de prepeg. 20

21 Vinil Híbrida Resinas Líquidas para Processo de Infusão a vácuo (VIP) Crítico para enchimento geometrias complexas e moldabilidade : Fatores de Processamento Condições de resina a serem considerados: estrutura polimérica Viscosidade Grau de espessura cura-parte Otimizar resina com baixa viscosidade e boa umectação da fibra mantendo boas propriedades físicas

22 Flow Distance (in) Processo de Infusão a Vacuo Taxa de flow na Infusão Linha de vácuo Linha de Tela Laminado Linha de flow Tempo marcado para os aumentos de distancia 18" 17" 16" 15" 14" 13" 12" 11" 10" 9" 8" 7" 6" 5" 4" 3" 2" 1" Start Para Relógio Flow Distance vs Time X Time (min) LInha de injetar

23 Vinil Híbrida Teste Infusão Parte Espessa - 12 mm Usado para estudo de condições de exotermia e molhabilidade da fibra de vidro. Glass Molhabilidade wetting acceptable da fibra de vidro throughout é aceitável entire em todo composite o part compósito testedo.

24 Processo Hot melt Prepeg Impregna as fibras em temperaturas elevadas para atingir estado liquido. Esfria a temperatura ambiente resina se torna sólida Elevada durabilidade > 1 ano em ambiente. Fibra Resina/Iniciador Carregador do filme Rolos Aquecidos Rolos de resfriamento Pre-Preg

25 Compósito Automotivo Base de assoalho Critérios de desenvolvimento : Necessários novos materiais e desenvolvimento de resina formulada Emissões mínimas de VOC devido a colocação de parte sob o compartimento de passageiros Baixa Temperatura processo de cura para manter a estrutura com redução de peso Resina vinil híbrida reforçada com uma manta de vidro para formar a material

26 Compósito Automotivo Base de assoalho

27 Compósito Automotivo Base de assoalho

28

29 Conclusões 1 Resinas Vinil Híbridas oferece capacidade de produzir tanto prepeg e sistemas de moldagem vácuo por infusão para o mercado aeroespacial, apresentando: Excelente retenção de propriedades após a exposição à água a uma temperatura elevada Desempenho superior ao epóxi em Absorção de Água, constante dielétrica e fator de dissipação Menor temperatura da reação comparado ao epóxi para curas rápidas de peças espesssas de seção transversal Não há necessidade de refrigeração do prepeg Menor custo total para a fabricação de radomes.

30 Conclusões 2 Resinas Vinil híbridas tanto hot melt como líquidas atendem aos exigentes requisitos de desempenho do mercado automotivo. Resinas Vinil híbridas - Superam a baixa produtividade de epóxis (devido à lenta cura), que é uma limitação sobre o crescimento do mercado. Esta tecnologia pode ser utlizda em equipamento novos e existentes para a produção de componentes em materiais compósitos. Esta tecnologia pode adaptada para atender os processos de produção e de fabricação de diferentes fabricantes.

31 Muito Obrigado!

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