Fibras poliméricas avanzadas : modificación superficial e interfacial

Abstract

Las fibras poliméricas de altas prestaciones PPTA y PBO presentan unas propiedades mecánicas que las hacen idóneas para su utilización como refuerzo en materiales compuestos de matriz plástica. Sin embargo, la fuerza de adhesión entre dichos constituyentes no es suficiente para que tenga lugar una correcta transmisión de los esfuerzos desde la matriz hacia la fibra. El presente trabajo tiene como objetivo mejorar las propiedades de adhesión de fibras de PPTA y PBO con resinas epoxi. Para ello, se modificaron las superficies de las fibras de partida mediante tratamientos de plasmas fríos: i) generados con una radiación microondas, estudiándose el efecto de diferentes parámetros experimentales (tiempo y potencia de exposición, gas empleado); ii) generados a partir de una descarga de barrera dieléctrica (DBD), evaluándose el efecto de la densidad del plasma. La espectroscopia Raman ha permitido determinar la calidad de la interfase fibra matriz de los materiales compuestos monofilamentares preparados. Se observó que la adhesión en los sistemas Epoxi-PPTA fue más elevada que en los sistemas Epoxi-PBO, si bien la resistencia a la tensión cortante de fricción fue más elevada para los sistemas Epoxi PBO. Por otro lado, el grado de adhesión con la matriz epoxi mejoró para los refuerzos modificados mediante plasma microondas de helio y de nitrógeno de 1 minuto, (Khe 1, KN 1, Zhe 1 y ZN 1). Asimismo, se observó un efecto positivo, aunque en menor grado, para los refuerzos modificados con el plasma microondas de oxígeno de 4 minutos (KO 4 y ZO 4). En los demás casos, no se apreciaron cambios significativos con respecto a las fibras sin modificar. Finalmente, se concluyó que los patrones de deformación de los sistemas cuando se someten a la acción de esfuerzos exteriores son distintos dependiendo del tipo de fibra analizado: mientras que los refuerzos de PPTA tienden a fragmentarse, los de PBO tienden a despegarse. La caracterización (...)