Desarrollo y caracterización de nuevos recubrimientos poliméricos reforzados con fibras de vidrio para aplicaciones en la energía
Visualitza/Obre
TFM Irangelí Di Guiseppe.pdf (7,799Mb) (Accés restringit)
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/340585
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2020-07-16
Condicions d'accésAccés restringit per acord de confidencialitat
(embargat fins 2025-07-20)
Llevat que s'hi indiqui el contrari, els
continguts d'aquesta obra estan subjectes a la llicència de Creative Commons
:
Reconeixement-NoComercial-SenseObraDerivada 3.0 Espanya
Abstract
L’idea de realitzar aquest treball sorgeix de la necessitat de millorar l’adhesió entre fibres de vidre (GF,
glass fiber) i la resina epoxi, al ser modificades superficialment i poder millorar les propietats
tribològiques. Actualment, hi ha una mancança considerable d’informació sobre quin és el millor
tractament per tal de millorar l’adhesió interfacial i d’aquesta manera millorar el seu comportament a
fricció.
En aquest sentit, per estudiar l’efectivitat d’aquests tractaments superficials es desitjava realitzar
assajos tribològics (assajos de ratllat i desgast) per tal d’avaluar el coeficient de fricció i la tassa de
desgast, respectivament. Però degut a la pandèmia causada per el COVID-19, es va veure truncat i el
treball final de màster és va convertir en un treball: experimental i teòric.
(1) Experimentalment, només es va poder determinar el temps de gelificació i realitzar uns
compostos a petita escala, per determinar la relació òptima de resina-fibra, per el mètode de
la bossa al buit (BV) o el procés d’infusió al buit (VIP, vacuum infusion process). Els resultat va
mostrar que per a major temps d’agitació el temps de gelificació disminueix. Lo mateixa
tendència s’observa quan s’incrementa la quantitat de solució de NH4OH ja que aquest
accelera la velocitat de gelificació. Mentre que per a realitzar un compost amb unes
dimensions de 3 x 3 cm amb 3 capes de fibra de vidre (aprox. 300 mg) resulta necessari injectar
aprox. 900 mg de resina, és a dir, es requereix un 25% en pes de fibra.
(2) Pel que fa al treball bibliogràfic, s’ha realitzat un treball exhaustiu on s’ha avaluat si la
modificació superficial de les fibres ajuda a millorar les propietats mecàniques. En aquest
sentit, es va trobar que l’addició de fibres en resines termoestables, específicament epoxídics,
augmenta les propietats mecàniques, en comparació amb la resina pura. Però la modificació
superficial del reforç, efectivament, augmenta encara molt més les seves propietats finals. En
aquest sentit, el tractament amb silà és el tractament més utilitzat degut a la compatibilitat
del òxid de sílici amb l’estructura del vidre, permetent augmentar així l’adhesió entre
fibra/matriu al generar una superfície rugosa a nivell nanomètric que permet l’ancoratge
mecànic de la resina, millorant l’adhesió. Al llarg d’aquest Treball Final de Màster, és mostren
una seria de micrografies electròniques d’escombrat on s’observa una major quantitat de
resina adherida a elles i menor quantitat de buits a la interfase. La idea de realizar el presente trabajo surge de la necesidad de mejorar la adhesión entre fibras de
vidrio (GF, glass fiber) y resina epoxi, al ser modificada superficialmente y poder mejorar las
propiedades tribológicas. Actualmente, no existe ningún artículo donde se explique cuál es el mejor
tratamiento para mejorar la adhesión interfacial i de esta manera mejorar su comportamiento a
fricción.
En este sentido, con el objetivo de estudiar la efectividad de estos tratamientos superficiales se iba a
realizar un estudio de estos compuestos en condiciones tribológicas (frente a la fricción y desgaste)
con el objetivo final de poder evaluar el coeficiente de fricción y la tasa de desgaste, respectivamente.
Pero debido a la pandemia causada por el COVID-19, se tomó la decisión de hacer un trabajo final de
máster mixto: experimental y teórico.
(1) Experimentalmente, solo se pudo determinar el tiempo de gelificación y realizar unos
compuestos a pequeña escala, para determinar la relación óptima de resina-fibra, por el
método de la bolsa de vacío (BV) o el proceso de infusión al vacío (VIP, vacuum infusion
process). Los resultados mostraron que a mayor tiempo de agitación el tiempo de gelificación
disminuye. La misma tendencia se observa cuando se incrementa la cantidad de solución de
NH4OH ya que este actúa como catalizador acelerando la velocidad de gelificación. Mientras
que para realizar un compuesto de 3 x 3 cm con 3 capas de fibra de vidrio (aprox. 300 mg)
resulta necesario inyectar aprox. 900 mg de resina, es decir, se requiere un 25% en peso de
fibra.
(2) Por lo que hace referencia al trabajo bibliográfico, se ha realizado un trabajo exhaustivo donde
se observó que la modificación superficial de las fibras ayuda a mejorar las propiedades
mecánicas. En este sentido, se encontró que la adición de fibras en resinas termoestables,
específicamente epoxi, aumenta las propiedades mecánicas, en comparación con la resina
pura. Pero la modificación superficial del refuerzo, efectivamente, aumenta
considerablemente sus propiedades finales. En este sentido, el tratamiento con silano el el
tratamiento más empleado debido a la compatibilidad de la sílice con la estructura del vidrio,
permitiendo aumentar así la adhesión entre fibra/matriz al generar una superficie rugosa a
nivel nanométrico que permite el anclaje mecánico de la resina mejorando la adhesión. A lo
largo de este Trabajo Final de Máster, se muestran una serie de micrografías electrónicas de
barrido donde se observa una mayor cantidad de resina adherida a ellas y menor cantidad de
huecos en la zona de interfase. The idea to conduct this research work arises from the need to improve the adhesion between glass
fibers (GF) and epoxy resin, by means of superficially modifying and be able to enhance their
tribological properties. Nowadays, scarce information related to this topic is available in the literature.
In this sense, in order to study the effectiveness of these coatings, tribological tests were desired to
conduct (scratch and wear tests) in order to evaluate the friction coefficient and the wear rate,
respectively. However, due to the pandemic caused by COVID-19, this research work was adapted to
mixed Master’s thesis: experimental and theoretical.
(1) Experimentally, it was only possible to determine the gelification time and performsome small
specimens (laboratory scale), to determine the optimum resin-fiber ratio, by the bag of empty
method or the vacuum infusion process (VIP). The preliminary results showed that the longer
the stirring time, the gelling time decreased. Similar trend was observed when the amount of
NH4OH solution increases due to this chemical agent acts as a catalyst and accelerates the
gelling rate. In this context, some specimens were built (3 x 3 cm composite with 3 layers of
fiberglass). These specimens present around 300 mg of GF and around 900 mg of resin, which
means around 25 weight % of fiber is required.
(2) Regarding the bibliographic study, exhaustive work was carried out on the evaluation of the
different superficial modification techniques which leads to enance the mechanical properties.
In this sense, it was found that the addition of fibers in thermosetting resins, specifically epoxy,
increases the mechanical integrity in comparison with the pure resin. But the surface
modification of the reinforcement effectively increases their final mechanical properties.
Within this context, the silane treatment is turned out to be the most used treatment due to
the compatibility of silica with the glass structure, allowing to increase the adhesion between
fiber/matrix by generating a rough surface modification at the nanometric length scale which
allows to increase the mechanical anchoring of the resin, improving the adhesion. Along this
Master’s thesis, several scanning electron microscopy micrographs where it is clearly evident
that the adhesion has been considerable improved due to more amount of resin is attached
to the fibers and less amount of voids are evident at the interface.
MatèriesEpoxy compounds, Glass fibers, Materials -- Mechanical properties, Compostos epòxids, Fibres de vidre, Materials -- Propietats mecàniques
TitulacióMÀSTER UNIVERSITARI ERASMUS MUNDUS EN CIÈNCIA I ENGINYERIA DE MATERIALS AVANÇATS (Pla 2014)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFM Irangelí Di Guiseppe.pdf | 7,799Mb | Accés restringit |