M2 Fabricação por Cura de Resina (Cinética de Reticulação)

Tópico

Durante o processamento deste laminado, a resina termofixa da matriz sofre uma reação de reticulação. Este modelo descreve a cinética dessa reação utilizando um modelo cinético autocatalítico, segundo Kamal-Sourour: diferentemente de uma reação cuja velocidade diminui apenas com o consumo do reagente, em uma reação autocatalítica os próprios produtos da reticulação catalisam a continuação da reação. Como esses mesmos produtos catalisam a reação, a velocidade de reticulação inicialmente aumenta com o progresso da reação, antes de diminuir novamente quando o reagente se esgota.

As constantes cinéticas que regem essa reação de reticulação dependem, por sua vez, da temperatura de cura, segundo uma relação do tipo Arrhenius: temperaturas de cura mais altas resultam em constantes cinéticas mais altas e uma reação de reticulação mais rápida; temperaturas de cura mais baixas resultam em constantes cinéticas mais baixas e uma reação de reticulação mais lenta.

A progressão da reação de reticulação, independentemente da sua velocidade, causa um aumento na viscosidade da resina, conforme descrito pelo modelo de Castro-Macosko: à medida que a reticulação progride, as cadeias poliméricas se ligam em redes moleculares cada vez maiores, e quanto maiores essas redes, mais viscosa a resina se torna. Se a reticulação progredir suficientemente, essa viscosidade, de acordo com o mesmo modelo de Castro-Macosko, aumenta de forma cada vez mais acentuada, até que o ponto de gelificação seja atingido.

Nesse ponto de gelificação, a rede molecular formada pela reticulação abrange, pela primeira vez, todo o volume da resina, e isso faz com que a resina deixe de fluir como um líquido: o ponto de gelificação marca precisamente a transição líquido-sólido da matriz. Se a reticulação continuar além desse ponto de gelificação, a matriz, agora sólida, continua a endurecer, embora nunca volte a se comportar como um líquido.

Portanto, este modelo, com a reação de reticulação com a qual foi iniciado, determina as condições do processo antes de outros dois modelos neste conjunto: o que descreve a teoria clássica de laminados e o que descreve as propriedades elásticas efetivas de cada camada. O fato de este modelo determinar quando a matriz cruza o ponto de gelificação e completa a reticulação permite que esses outros dois modelos assumam, como ponto de partida, que a matriz já atingiu as propriedades finais que só adquire depois que este modelo descreve como essas propriedades são alcançadas.

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