Test di materiali compositi in condizioni estreme
Attivazione di strutture di trasporto efficienti rispetto ai consumi e sostenibili, materiali compositi a base di compositi a matrice polimerica hanno rivoluzionato l’industria aerospaziale. Tali materiali devono essere progettati per resistere ad ambienti estremi quali temperature di servizio alte e basse e carichi estremi. Gli esteri di cianato sono una generazione relativamente nuova di resine termoindurenti che, a differenza dei sistemi a base epossidica, visualizzano una minore tendenza alla formazione di micro-crepe, soprattutto quando temperate, e un minor assorbimento di umidità. Il progetto SPECIMEN (Study on the processing and the performance of cyanate ester composites towards the optimization for harsh service environments) ha gettato ulteriore luce sull’esposizione a lungo termine dell’estere di cianato in condizioni ambientali difficili e sul degrado delle loro proprietà. Il progetto ha lavorato sulla fornitura di linee guida sull’uso compositi a base di estere di cianato a temperature elevate, tra 200 e 250 °C, e alti livelli di umidità. Questo sarà parte della tabella di marcia per la sostituzione delle leghe di alluminio in diverse strutture primarie e secondarie per raggiungere prestazioni elevate. Dopo aver analizzato i requisiti prestazionali, le proprietà del materiale e le raccomandazioni da parte dei fornitori, gli scienziati hanno selezionato due diversi tipi di materiali per ulteriori controlli. Si trattava di polimeri rinforzati in fibra di carbonio e vetro (GFRP e CFRP, rispettivamente) elaborati rispettivamente con autoclave e stampaggio per trasferimento di resina. Il team ha quindi elaborato un piano di test per definire la procedura di invecchiamento e una campagna di test che ha permesso di verificare la conformità dei materiali selezionati. Inoltre, gli scienziati hanno stabilito i processi di produzione per entrambi i tipi di materiali e ottimizzato i processi di produzione per GFRP e CFRP. È stato istituito un nuovo processo di base che coinvolge un catalizzatore e la polimerizzazione. A seguito dei lavori di ottimizzazione del processo, il team SPECIMEN ha stabilito una metodologia globale per studiare il comportamento di degradazione utilizzando i dati di screening e test. La metodologia è stata basata su test della durata accelerati che hanno permesso di migliorare la comprensione dei diversi meccanismi di degradazione a temperature di servizio elevate. SPECIMEN ha fornito una comprensione più profonda della degradazione dell’estere di cianato in ambienti difficili utilizzando procedure avanzate di screening/test dei materiali accompagnate da protocolli di produzione ottimizzati. Il lavoro del progetto dovrebbe aiutare l’industria aerospaziale a chiarire questioni riguardanti il comportamento di questi materiali durante tutte le fasi del ciclo di vita degli aeromobili: progettazione e produzione, uso e manutenzione e ritiro.
Parole chiave
Esteri di cianato, compositi a matrice polimerica, aerospaziale, ambienti estremi, meccanismi di degradazione
