Materiales de refuerzo
Los principales requisitos para los materiales de refuerzo utilizados en los preimpregnados son:
Buena humectabilidad con la resina;
Buena conformabilidad (drapabilidad), para cumplir con los requisitos de moldeo de productos con geometrías complejas;
La capacidad de satisfacer los requisitos clave de desempeño del producto final.
Las fibras de refuerzo incluyen fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de aramida y otras. Las formas comunes de estructuras de refuerzo incluyen fibras unidireccionales, tejidos de ligamento tafetán, tejidos de tejido de sarga y tejidos multiaxiales.
Materiales de matriz
Las funciones principales de la resina matriz son:
Orientar, posicionar y unir las fibras en una unidad cohesiva;
Transferir tensiones por todo el producto cuando se somete a cargas mecánicas.
Generalmente, es difícil que una sola resina satisfaga todos los requisitos de rendimiento relacionados con el proceso-; por lo tanto, normalmente se emplea una combinación de varias resinas para facilitar las operaciones de procesamiento-por ejemplo, combinando diferentes tipos de resinas epoxi para ajustar la viscosidad del sistema de resina a temperaturas ambiente o bajas. Las resinas epoxi de tipo fenólico- pueden mejorar la reactividad y la estabilidad térmica del sistema de resina, mientras que las resinas epoxi de tipo bisfenol A- se pueden usar para regular su viscosidad. Las investigaciones indican que el sistema de resina óptimo para aplicaciones preimpregnadas implica una mezcla sinérgica de resina epoxi líquida tipo bisfenol A-, resina epoxi sólida tipo bisfenol A- y resina epoxi fenólica.
La selección de materiales de matriz debe lograr un equilibrio entre los requisitos de rendimiento del propio material compuesto y las demandas del proceso de fabricación. Por ejemplo, un requisito fundamental para los preimpregnados epóxicos termofusibles-de temperatura media-es que permanezcan no-pegajosos al tacto durante los meses de verano y no se vuelvan quebradizos durante el invierno. Esto requiere ajustar las proporciones de los diversos componentes dentro del sistema de resina para garantizar que su punto de reblandecimiento esté dentro del rango de 36 a 37 grados en verano y de 30 a 32 grados en invierno, al mismo tiempo que se controla la temperatura de curado de la resina epoxi. La temperatura de curado óptima suele oscilar entre 120 y 130 grados, con un tiempo de curado que no supera los 90 minutos.
Sistema de curado
El sistema de curado comprende agentes de curado, aceleradores, catalizadores y diluyentes, entre otros componentes. Dados los requisitos de aplicación de los prepregs-específicamente la necesidad de que posean una determinada vida útil a temperatura ambiente-el sistema de curado normalmente emplea agentes de curado latentes. Estos agentes no reaccionan con la resina en condiciones estándar de temperatura y presión; sin embargo, cuando se someten a temperaturas y presiones elevadas específicas, catalizan la reticulación-y el curado de la resina. Este mecanismo facilita el almacenamiento estable de preimpregnaciones a temperatura ambiente. Tales agentes de curado son típicamente del tipo disperso; es decir, existen como sólidos a temperatura ambiente y permanecen insolubles dentro de la matriz de resina epoxi. Sin embargo, al calentarse a temperaturas cercanas a sus puntos de fusión, se vuelven miscibles con la resina epoxi, iniciando así una rápida reacción de curado.
La función principal de los aceleradores es facilitar la disolución del agente de curado dentro de la matriz de resina y aumentar la velocidad de la reacción de curado. Se incorporan agentes endurecedores para mitigar la fragilidad inherente de la matriz de resina termoestable y mejorar su resistencia al impacto. Los diluyentes sirven principalmente para reducir la viscosidad de la resina, mejorando así su procesabilidad. Los catalizadores se utilizan principalmente para acelerar la reacción de la resina durante la fase de curado y moldeo; sin embargo, en condiciones estándar de temperatura y presión, también permanecen en un estado "latente"-una característica que resulta muy ventajosa para las operaciones prácticas de fabricación que involucran preimpregnados.
