Desenvolvimento de compósito epóxi/fibra de vidro produzido por enrolamento filamentar para revestimento interno de coluna de produção de petróleo em aço carbono na exploração offshore
Ano de defesa: | 2021 |
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Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
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Resumo: | Epoxy/glass fiber composites (GRE) were produced by filament winding with a view to application as a liner in a carbon steel tube to replace all-metal super duplex stainless steel column in offshore petroleum exploration. Changes in the Litestone 2210E commercial epoxy resin system containing methylnadic anhydride curing agent were carried out by adding 1,4-butanedioldiglycidyl ether (BDDE) as reactive diluent (RD) and excess of benzyltriethyl ammonium chloride (BTEAC) initiator, to improve the fiber wetting during processing and reduce the curing time, respectively. Viscosity measurements performed by plate and plate rotational rheometry showed that the viscosity of the epoxy system decreased with the addition of the RD. Dynamic curing kinetic studies using the Avrami model modified by Jeziorny and Ozawa were carried from differential scanning calorimetry (DSC) analysis. The glass transition temperatures (Tg) of the epoxy systems were measured by DSC and dynamic mechanical analysis (DMA). Increasing the initiator content anticipated the curing process and increased the curing enthalpy, but did not change the curing rate. The incorporation of DR favored the epoxy cure without significant changes in the curing enthalpy, and reduced Tg by approx. 38°C. Flat plates of unidirectional epoxy/glass fiber composites were produced by filament winding and subjected to tensile and flexural tests and scanning electron microscopy (SEM) analysis. The composites showed good wettability and interfacial adhesion and the addition of DR increased the strength and strain at break without significant change in the elastic modulus. The data indicated that the addition of DR is a viable way to optimize the filament winding processing as well as the curing step and thus optimize the mechanical properties of the epoxy/glass fiber composites. |
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Guimarães, Bárbara Silva SalesCanto, Leonardo Brescianihttp://lattes.cnpq.br/7287108960864123http://lattes.cnpq.br/13855721294884342022-03-28T20:22:16Z2022-03-28T20:22:16Z2021-08-04GUIMARÃES, Bárbara Silva Sales. Desenvolvimento de compósito epóxi/fibra de vidro produzido por enrolamento filamentar para revestimento interno de coluna de produção de petróleo em aço carbono na exploração offshore. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15769.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15769Epoxy/glass fiber composites (GRE) were produced by filament winding with a view to application as a liner in a carbon steel tube to replace all-metal super duplex stainless steel column in offshore petroleum exploration. Changes in the Litestone 2210E commercial epoxy resin system containing methylnadic anhydride curing agent were carried out by adding 1,4-butanedioldiglycidyl ether (BDDE) as reactive diluent (RD) and excess of benzyltriethyl ammonium chloride (BTEAC) initiator, to improve the fiber wetting during processing and reduce the curing time, respectively. Viscosity measurements performed by plate and plate rotational rheometry showed that the viscosity of the epoxy system decreased with the addition of the RD. Dynamic curing kinetic studies using the Avrami model modified by Jeziorny and Ozawa were carried from differential scanning calorimetry (DSC) analysis. The glass transition temperatures (Tg) of the epoxy systems were measured by DSC and dynamic mechanical analysis (DMA). Increasing the initiator content anticipated the curing process and increased the curing enthalpy, but did not change the curing rate. The incorporation of DR favored the epoxy cure without significant changes in the curing enthalpy, and reduced Tg by approx. 38°C. Flat plates of unidirectional epoxy/glass fiber composites were produced by filament winding and subjected to tensile and flexural tests and scanning electron microscopy (SEM) analysis. The composites showed good wettability and interfacial adhesion and the addition of DR increased the strength and strain at break without significant change in the elastic modulus. The data indicated that the addition of DR is a viable way to optimize the filament winding processing as well as the curing step and thus optimize the mechanical properties of the epoxy/glass fiber composites.Compósitos epóxi/fibra de vidro (GRE) foram produzidos por enrolamento filamentar como subsídio para aplicação como revestimento interno de tubo de aço carbono em substituição a aços inoxidáveis super-duplex em coluna de produção na exploração offshore de petróleo. Foram analisadas modificações no sistema da resina epóxi comercial Litestone 2210E contendo agente de cura anidrido metil nadic por meio do acréscimo de diluente reativo (DR) éter diglicidil 1,4-butanediol (BDDE) e iniciador cloreto de benziltrietilamônio (BTEAC), com o intuito de melhorar o molhamento das fibras durante processamento e reduzir o tempo de cura do moldado, respectivamente. Medidas de viscosidade por reometria rotacional de placas paralelas evidenciaram que a viscosidade do sistema epóxi diminuiu com a incorporação do DR. Estudos cinéticos de cura dinâmica utilizando-se o modelo de Avrami modificado por Jeziorny e Ozawa foram realizados a partir de dados de calorimetria diferencial de varredura (DSC). A temperatura de transição vítrea (Tg) dos sistemas foi medida por DSC e análise dinâmico-mecânica (DMA). O aumento da concentração de iniciador antecipou o processo de cura e proporcionou maior entalpia de cura, porém não alterou a velocidade de cura. A incorporação do DR favoreceu o processo de cura sem alterações significativas na entalpia de cura, e reduziu a Tg em aprox. 38°C. Placas planas dos compósitos epóxi/fibra de vidro unidirecionais foram produzidas por enrolamento filamentar e submetidas a ensaios de resistência à tração e flexão e análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os compósitos apresentaram bom molhamento e adesão interfacial e a adição do DR produziu aumento da resistência e deformação na ruptura sem alteração significativa do módulo elástico. Os dados indicam que a adição de DR no sistema epóxi estudado é uma forma viável de otimizar o processamento por enrolamento filamentar e o processo de cura e assim otimizar as propriedades mecânicas dos mesmos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES - Processo: 88887.357892/2019-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessColuna de produçãoPetróleoCompósito epóxi/fibra de vidroEnrolamento filamentarOil production columnPetroleumEpoxy/glass fiber compositeFilament windingENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICADesenvolvimento de compósito epóxi/fibra de vidro produzido por enrolamento filamentar para revestimento interno de coluna de produção de petróleo em aço carbono na exploração offshoreDevelopment of epoxy / glass fiber composite produced by filament winding for application as a liner in a carbon steel column for offshore oil explorationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALBárbara Silva Sales Guimarães - Dissertação.pdfBárbara Silva Sales Guimarães - Dissertação.pdfBárbara Silva Sales Guimarães - Dissertaçãoapplication/pdf3622089https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15769/1/B%c3%a1rbara%20Silva%20Sales%20Guimar%c3%a3es%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf682e7664041f1d25061ec140e9be2875MD51BCO carta comprovante autoarquivamento P.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdfBCO carta comprovante autoarquivamentoapplication/pdf1077913https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15769/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P.pdf00e651de3da879bab5d2f17802406810MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15769/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTBárbara Silva Sales Guimarães - Dissertação.pdf.txtBárbara Silva Sales Guimarães - Dissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain150648https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15769/4/B%c3%a1rbara%20Silva%20Sales%20Guimar%c3%a3es%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.txtea7d208079d39e0834d79160e0d9bf8fMD54BCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.txtExtracted texttext/plain1https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15769/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P.pdf.txt68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD56THUMBNAILBárbara Silva Sales Guimarães - Dissertação.pdf.jpgBárbara Silva Sales Guimarães - Dissertação.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7049https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15769/5/B%c3%a1rbara%20Silva%20Sales%20Guimar%c3%a3es%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.jpg53f1d4c1daea60695b54cacacb044aa0MD55BCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg14201https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15769/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P.pdf.jpg71321273cf6821f4436953097b57236dMD57ufscar/157692022-03-29 03:45:30.178oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15769Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T13:03:13.635242Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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