Aplicaciones de materiales compuestos

Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos
Las aplicaciones actuales exigen materiales de baja densidad y buenas propiedades mecánicas de elevada rigidez y resistencia. Ésta combinación de propiedades no se puede conseguir con los materiales convencionales: metales, polímeros y cerámicos.
Algunas ventajas que presentan los materiales compuestos son:
• Alta resistencia específica(resistencia/densidad) y rigidez específica (rigidez/densidad).
• Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a la anisotropía.
Los materiales compuestos de matriz polimérica se utilizan en la industria automovilística, naval, aeronáutica, aeroespacial, electrónica, de material deportivo y de la construcción, reemplazando a los metales y otros materiales en muchasaplicaciones.


(Resina epoxi y fibra de carbono)

MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGÁNICA
Matrices. Generalidades
La matriz cumple varias funciones en el material compuesto como:
• Su función principal es soportar la carga aplicada y transmitirla al refuerzo a través de la interfase. Para ello la matriz debe ser deformable.
• Proteger las fibras del medio externo ymantenerlas unidas. Esta función requiere una buena compatibilidad entre matriz y refuerzo.

Las matrices poliméricas pueden ser termoestables o termoplásticas. Las matrices termoestables presentan las siguientes características:
 Son fáciles de procesar antes del curado debido al bajo peso molecular de las resinas precursoras o prepolímeros.
 Debido a la formación de reticulación son mástenaces.
 Son más frágiles que las termoplásticas.
Las matrices termoplásticas no tienen uniones permanentes entre cadenas porque no reticulan. Estas matrices presentan las siguientes características:
 Son más difíciles de procesar ya que deben tener un alto peso molecular para presentar buenas propiedades mecánicas.
 Se pueden reciclar ya que se reblandecen al calentar y vuelven a la formasólida al enfriarlos.

Matrices Termoestables
Las resinas termoestables son aquellas que sufren una serie de reacciones químicas, llamadas de curado o reticulación, dando lugar a un producto rígido, insoluble e infusible. La obtención de matrices termoestables se da en dos etapas:
a) En la planta química se polimeriza parcialmente el monómero formando cadenas lineales.
b) En la planta deproducción donde se completa la reticulación bajo calor y presión.

Resinas de poliéster insaturado
Son las más utilizadas en la fabricación de composites de uso general. La obtención de estas resinas insaturadas se lleva a cabo en dos pasos:
1) Policondensación. Se produce por la reacción de un diol y dos ácidos dicarboxílicos. Uno de los ácidos debe presentar instauraciones y si el otro es saturadola resina tendrá mayor flexibilidad.
2) Reticulación con estireno. La resina preparada en la etapa anterior se impregna con estireno que se adiciona a los dobles enlaces teniendo lugar la reticulación.
Las ventajas de las matrices termoestables es que son fáciles de procesar ya que se pueden reticular incluso a temperatura ambiente y poseen buena resistencia química.
Las desventajas es que sucontracción en el curado es elevada, la reacción de curado es altamente exotérmica y esto puede generar daños en el material, en la reticulación se producen elevadas emisiones de estireno y las propiedades mecánicas son medias.

Resinas vinil-éster
La obtención de estas resinas insaturadas se lleva a cabo también en dos pasos:
1) Policondensación: se produce por la reacción de una resina epoxiy ácidos acrílicos o metacrílicos, que proporcionan la instauración.
2) Reticulación con estireno. La resina obtenida en la etapa anterior se hace reaccionar con estireno que se adiciona a los dobles enlaces teniendo lugar la reticulación.
Algunas desventajas que presentan estas matrices es que se caracterizan por tener buena resistencia química y a la corrosión y presentan una buena...