Ensayos con compuestos en condiciones extremas
Los materiales de compuestos basados en matrices de polímeros han revolucionado la industria aeroespacial pues forman parte de estructuras de transporte sostenibles y de bajo consumo de combustible. Estos materiales deben diseñarse de forma tal que resistan ambientes extremos como temperaturas de funcionamiento altas y bajas y cargas extremas. Los ésteres de cianato son una generación relativamente nueva de resinas termoestables que a diferencia de los sistemas a base de epóxidos presentan menos tendencia a la formación de microfracturas, especialmente al endurecerse, y absorben menos humedad. Gracias al proyecto SPECIMEN (Study on the processing and the performance of cyanate ester composites towards the optimization for harsh service environments) se dispone de más información sobre la exposición prolongada de los ésteres de cianato a condiciones ambientales adversas y la degradación de sus propiedades. El proyecto proporciona pautas sobre el uso de compuestos basados en ésteres de cianato a altas temperaturas, de entre 200 y 250 °C, y alto índice de humedad. Esta será la hoja de ruta para la sustitución de las aleaciones de aluminio en diferentes estructuras primarias y secundarias a fin de alcanzar un alto rendimiento. Tras analizar las condiciones para el rendimiento, las propiedades de los materiales y las recomendaciones de los proveedores, los científicos seleccionaron dos tipos de materiales diferentes para continuar la identificación. Los materiales seleccionados fueron polímeros reforzados con fibra de vidrio y carbono (GFRP y CFRP, respectivamente) procesados por autoclave y moldeo por transferencia de resina, respectivamente. Después, el equipo de trabajo diseñó un plan de pruebas para definir el procedimiento de envejecimiento y una campaña de pruebas a fin de verificar la conformidad de los materiales seleccionados. Además, los científicos definieron procesos de producción para ambos tipos de materiales y optimizaron los procesos de fabricación para GFRP y CFRP. Se estableció un nuevo proceso de referencia de curado catalítico. Una vez optimizado el proceso, el equipo de trabajo de SPECIMEN definió una metodología integral a fin de estudiar la degradación a partir de los datos obtenidos de los estudios de detección y de las pruebas. La metodología se basó en pruebas de durabilidad aceleradas que permiten comprender mejor los diferentes mecanismos de degradación a altas temperaturas operativas. SPECIMEN permitió comprender mejor la degradación del éster de cianato en ambientes hostiles con procedimientos de pruebas y detección con materiales avanzados aplicando protocolos de fabricación optimizados. Gracias al trabajo del proyecto la industria aeroespacial podrá comprender mejor las dificultades asociadas al comportamiento de estos materiales durante todas las etapas del ciclo de vida de la aeronave: diseño y producción, uso y mantenimiento y retirada del producto.
Palabras clave
Ésteres de cianato, compuestos de matrices de polímeros, aeroespacio, ambientes extremos, mecanismos de degradación
