1. Novidades nas técnicas de impregnação

Os métodos convencionais, quando lidam com resinas termoplásticas de alta viscosidade, ficam frequentemente aquém em termos de fluxo de resina e humedecimento de fibras. Para resolver este problema, os investigadores introduziram a técnica de fusão a quente em suspensão e a impregnação assistida por ultra-sons. O método de fusão a quente suspensa dispersa o pó de resina numa suspensão aquosa, aproveitando a cavitação ultra-sónica para expandir os fios de fibra e incorporar uniformemente os grânulos de resina entre as fibras. A fusão e consolidação subsequentes a alta temperatura permitem a produção em grande escala de resinas de elevado desempenho, como o PEEK e o PPS. Este processo amigo do ambiente permite uma produção contínua, melhorando a uniformidade do pré-impregnado e os atributos mecânicos. A impregnação assistida por ultra-sons utiliza oscilações de alta frequência para diminuir a tensão superficial da resina, melhorando a infiltração da resina e reduzindo a porosidade, ao mesmo tempo que aumenta a resistência da ligação interfacial.

2. Métodos de propagação de fibras melhorados

Os métodos tradicionais de espalhamento podem danificar as fibras, comprometendo o desempenho mecânico. Os investigadores desenvolveram uma técnica combinada de espalhamento mecânico e de fluxo de ar. O espalhamento mecânico permite o espalhamento através da deslocação transversal por compressão e fricção, enquanto o espalhamento por fluxo de ar utiliza ar comprimido para pulverizar e dobrar as fibras, alargando-as sem contacto direto. Esta abordagem dupla aumenta a uniformidade do espalhamento das fibras e reduz os danos nas fibras, preparando o terreno para a produção de pré-impregnados de elevado desempenho.

3. Sistemas de resina inovadores

A escolha e a modificação dos sistemas de resina são fundamentais para o desempenho dos pré-impregnados. Para resinas de elevada viscosidade, como o PEEK e o PPS, os investigadores desenvolveram copolímeros de baixa fusão e tecnologias de modificação de nanocargas. Os copolímeros de baixo ponto de fusão reduzem a viscosidade da resina fundida e aumentam a fluidez através da incorporação de segmentos flexíveis, enquanto os nanoenchimentos melhoram a resistência mecânica e térmica através do reforço da ligação interfacial resina-fibra. Além disso, foram desenvolvidos agentes de colagem termoplásticos resistentes a altas temperaturas. Estes agentes melhoram a compatibilidade entre a resina e a fibra de carbono através do design molecular, aumentando significativamente a resistência ao cisalhamento interfacial.

4. Equipamento de fabrico inteligente

Para realizar uma produção contínua e automatizada, foi desenvolvido um equipamento de preparação inteligente. Estes sistemas integrados combinam módulos de espalhamento de fibras, impregnação de resina e enrolamento de pré-impregnados. Ao regularem com precisão a temperatura, a pressão e a velocidade, automatizam e tornam mais inteligente o processo de preparação de pré-impregnados. Por exemplo, as máquinas inteligentes de impregnação por fusão utilizam extrusoras de parafuso para fundir a resina, obter a impregnação através do contacto dinâmico molde-fibra e produzir pré-impregnados através do arrefecimento, tração e enrolamento. Este equipamento aumenta a eficiência da produção e garante uma qualidade consistente dos pré-impregnados.