ES2554402B1 - Curado de termoestables a través de calentamiento resistivo de nanocarbonos - Google Patents

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Abstract

Curado de termoestables a través de calentamiento resistivo de nanocarbonos.#La invención se refiere a un procedimiento de curado in situ de termoestables. El procedimiento de curado se basa en la formación de un termoestable conductor de nanocarbonos y calentamiento resistivo. Además, la invención se refiere a un procedimiento para la reparación in situ de materiales compuestos y a un procedimiento para soldadura basado en el procedimiento de curado de termoestables a través de calentamiento resistivo.

Description

Curado de termoestables a traves de calentamiento resistivo de nanocarbonos
DESCRIPCION
5 La invencion se refiere a un procedimiento de curado in situ de termoestables a traves de calentamiento resistivo. Ademas, la invencion se refiere a un procedimiento para la reparacion in situ de materiales compuestos y un procedimiento para soldadura in situ basada en el procedimiento de curado de termoestables a traves de calentamiento resistivo.
10
TECNICA ANTERIOR
El curado en quimica de polimeros y en ingenieria de procesos se refiere al endurecimiento de un material polimerico por reticulacion de cadenas de polimeros, 15 conseguida mediante aditivos quimicos, radiacion ultravioleta, haz de electrones o calor.
Generalmente se usa un horno de conveccion para transmitir calor, pero estas tecnologias de hornos estan limitadas a tamanos de las piezas que se van a curar menores que las dimensiones de los hornos o autoclaves y necesitan todavia largos 20 tiempos de curado; por tanto se usan tambien otras tecnologias como hornos o autoclaves ultravioleta, infrarrojo o de microondas. Por ejemplo, el documento US- 2012/0.111.497 describe la reduccion del tiempo de curado -en comparacion con el curado tradicional con un horno de conveccion- de una matriz termoestable hecha de resina epoxidica y nanotubos de carbono (NTC). Dado que los NTC tienen propiedades 25 excelentes de absorcion de microondas, la energia de microondas absorbida por los NTC puede convertirse en energia calorifica y la resina epoxidica puede curarse por medio de un horno de microondas (MO). Sin embargo, la temperatura de la pieza durante el curado es dificil de controlar dado que la absorcion de energia de la pieza depende de varios parametros (por ejemplo, volumen, fraccion de volumen de la carga).
Otros procedimientos de curado de materiales compuestos se basan en el efecto Joule. Son ejemplos interesantes aquellos que incorporan intencionadamente particulas
metalicas en termoestables aislantes con el fin de hacerlos conductores. El curado se realiza mediante un flujo de corriente directamente a traves de los termoestables conductores adaptados [documento GB-2.309.925]. Sin embargo, se requiere una gran cantidad de particulas metalicas, aproximadamente el 30-95% en peso, y altas potencias 5 para curar los termoestables mediante el efecto Joule mencionado.
Por otra parte, el procedimiento de curado en autoclave de materiales compuestos de fibra de carbono (FC)/resina ha permanecido basicamente sin cambios hasta que se ha aprovechado la alta conductividad electrica de las FC para producir electrodos. Por 10 ejemplo, las fibras son primero preimpregnadas en termoestables y posteriormente curadas por efecto Joule, pasando una corriente electrica a traves del termoestable de FC [Joseph C, Viney C. Electrical resistance curing of carbon-fibre/epoxy composites. Comp. Sci. Tech. 2000; 60: p. 315-319]. El curado con resistencia electrica calienta el material compuesto directamente, y se usa significativamente menos energia en 15 comparacion con el curado en horno. No obstante, esta tecnica requiere todavia transferencia de calor a grandes distancias (decenas de micrometros) en el termoestable, que es un inconveniente ya que los termoestables son muy pobres conductores termicos. Esta situacion da origen, por ejemplo, a gradientes termicos en la muestra que producen un curado no uniforme.
20
Por los motivos expresados anteriormente, se necesita desarrollar un procedimiento de curado para termoestables mas eficiente en terminos de energia que pueda proporcionar rapidas velocidades de calentamiento a la vez que produce un curado uniforme de las partes, sin requerir la adicion de grandes cantidades de agentes (>1% en peso) que 25 pueden comprometer otras propiedades.
RESUMEN DE LA INVENCION
Los nanocarbonos, como, por ejemplo, nanotubos de carbono y grafeno, poseen una 30 singular combination de propiedades mecanicas, electricas y termicas paralela al plano de las capas grafiticas, combinadas con una muy alta superficie espedfica y relation altura-anchura (relacion de area/grosor para el grafeno). Una de las vias para aprovechar
estas propiedades en una escala macroscopica consiste en dispersarlas en una matriz de poKmero. Normalmente, las fracciones de bajo volumen de los nanocarbonos producen la mejora de las propiedades de matriz y/o la adicion de nuevas funcionalidades a la matriz. Por ejemplo, a menudo puede conseguirse una percolacion electrica con menos del 0,1% 5 en volumen de nanocarbonos para alcanzar valores en el intervalo de 0,1-1,0 S/m de conductividad electrica.
Un primer aspecto de la presente invencion se refiere a un procedimiento para el curado in situ de termoestables que comprende las etapas siguientes:
10
a) formacion de un termoestable conductor de nanocarbonos mediante la incorporacion del 0,001-0,5% en peso de nanocarbonos en una matriz termoestable, o mediante la incorporacion de al menos el 5% en peso de un termoestable en una matriz de nanocarbonos, siendo estos porcentajes en peso con respecto al peso final del
15 termoestable conductor de nanocarbonos,
b) incorporacion opcional de al menos un aditivo al termoestable obtenido en la etapa (a),
c) suministro de energia electrica de un valor comprendido entre 1 mW y 100 kW al 20 termoestable de la etapa (a) o (b) para elevar su temperatura a un valor de temperatura
entre la temperatura ambiente y 400°C usando una velocidad de calentamiento de entre 0,01°C/min y 1.000°C/min y manteniendo la temperatura durante al menos 5 minutos, y
d) suministro de energia electrica de un valor comprendido entre 1 mW a 100 kW al 25 termoestable de la etapa (c) para elevar su temperatura a un valor de temperatura entre
la temperatura ambiente y 400°C usando una velocidad de calentamiento entre 1 y 780°C/min y manteniendo la temperatura durante al menos 5 minutos,
en el que las etapas (c) y (d) se realizan detectando la temperatura real del termoestable 30 conductor de nanocarbonos y ajustando la corriente que circula a traves del termoestable conductor de nanocarbonos dependiendo de la temperatura real detectada.
La comparacion entre el calentamiento resistivo de la presente invention y los procedimientos con horno en terminos de potencia requerida para el curado dependera de las caracteristicas espetificas del horno y el molde, entre otros, pero el calentamiento resistivo es por definition mas eficiente dado que convierte toda la electricidad en calor, 5 mientras que el horno tiene perdidas termicas cuando transfiere el calor desde sus elementos al molde de muestra. Como referencia, la presente invencion requiere menos de 5 kJ para curar una muestra de aproximadamente 1 cm3, en comparacion con los 3 MJ usados con un horno de laboratorio estandar (con capacidad para curar aproximadamente 100 piezas de ese tamano).
10
El curado a traves de calentamiento resistivo tiene la ventaja adicional de que permite el ajuste rapido de la temperatura de la muestra y la potencia que se le suministra en comparacion con los procedimientos con horno. Por ejemplo, una vez que comienza la reaction exotermica de curado, la energia electrica puede reducirse en consecuencia 15 para aprovechar la energia liberada por la muestra, un procedimiento que seria mas complejo en un horno debido a su alta masa termica.
Ademas, las velocidades de enfriamiento despues de curado tambien son notablemente mas rapidas cuando se usa calentamiento resistivo, ya que es principalmente la muestra 20 la que debe alcanzar la temperatura ambiente, mientras que en el procedimiento con horno despues de retirar la muestra del horno tanto la muestra como el molde deben enfriarse.
En una realization preferida, el termoestable de la etapa (a) se selecciona entre la lista 25 que consiste en resinas epoxidicas o resinas fenolicas, poliesteres, poliuretanos, poliamidas, acrilatos, materiales elastomeros, cauchos, siliconas y una combination de los mismos.
En una realizacion mas preferida, el termoestable es una resina epoxidica o una resina 30 fenolica.
En otra realizacion preferida, los nanocarbonos de la etapa (a) se seleccionan entre la
lista que consiste en nanotubos de carbono (NTC), grafeno, oxido de grafeno, filamentos de carbono, fibras macroscopicas hechas de NTC o grafeno, peKculas de NTC, peKculas de grafeno y una combination de los mismos.
5 El termino "grafeno” segun se usa en la presente memoria descriptiva se refiere tambien a oxido de grafeno reducido, grafeno monocapa y multicapa y grafeno de alta pureza obtenido por deposition qwmica de vapor, entre otros.
El termino "filamentos de carbono” tambien conocidos como fibras de carbono obtenidas 10 en vapor, nanofibras de carbono y filamentos de grafito, se refiere a fibras grafiticas con diametro comprendido normalmente en el intervalo 15 nm-500 nm.
En otra realization preferida, la formation del termoestable conductor de nanocarbonos de la etapa (a) se realiza mediante la incorporation del 0,001-0,1% en peso de 15 nanocarbonos en una matriz termoestable.
En otra realizacion preferida, la formacion del termoestable conductor de nanocarbonos de la etapa (a) se realiza mediante la incorporacion del 5-50% en peso de un termoestable en una matriz de nanocarbonos.
20
En una realizacion preferida de la etapa (a), la incorporacion de nanocarbonos en una matriz termoestable se realiza por medio de tecnicas de dispersion uniforme, tales como molturacion, calandrado, sonicacion y centrifugation.
25 Los termoestables son aislantes electricos. La adicion de nanocarbonos en bajas proporciones (0,001-0,5% en peso) proporciona una cierta conductividad electrica que permite el calentamiento resistivo al pasar corriente electrica a traves de ellos a la vez que se integran en el termoestable.
30 Una ventaja de incorporar nanocarbonos en una matriz termoestable es la consecution de la conduction por calor resistivo en el material en si. En cambio, en procedimientos con horno, el calor debe transferirse desde los elementos resistivos al molde y desde el
molde a la muestra. Incluso para fracciones de volumen de NTC bajas de nanocarbonos, la separation entre NTC es inferior a 100 nm, lo que implica que la distancia entre fuentes de calor es tambien inferior a 100 nm. Esta distancia corresponde aproximadamente a la distancia en que circula el calor en el termoestable de baja 5 capacidad de conduction; asi, es deseable hacerla lo menor posible.
La dispersion uniforme de los nanocarbonos en una matriz termoestable consigue un curado uniforme y en consecuencia propiedades homogeneas del material compuesto curado. Midiendo la temperatura de transition vrtrea de muestras de materiales 10 compuestos similares producidas en ciclos de temperaturas similares, se observa que las muestras de materiales compuestos curados resistivos varian aproximadamente un 1% en su temperatura de transicion vrtrea mientras que las curadas en el horno varian un 15% a traves de la muestra.
15 En otra realization preferida de la etapa (a), la incorporation de un termoestable en una matriz de nanocarbonos se realiza por medio de infusion, inyeccion, bano, impregnation, moldeo por transferencia de resina, moldeo por transferencia de resina asistido por vado, impregnacion y combinaciones de estas tecnicas.
20 La etapa (b) del procedimiento para curado in situ de termoestables se refiere a la incorporacion de al menos un aditivo al termoestable obtenido en la etapa (a). Esta etapa (b) es opcional.
En una realizacion preferida de la etapa (b), los aditivos se seleccionan entre la lista que 25 consiste en elementos de refuerzo, catalizadores, antioxidantes, estabilizadores UV y pirorretardantes.
Los catalizadores se seleccionaran entre la lista que consiste en dimetilamina, monoetilamina, triaminas, aminometilfenol y una combinacion de los mismos.
Los elementos de refuerzo se seleccionaran entre la lista que consiste en fibras macroscopicas, fibras de vidrio, fibras cortas, fibras de carbono, fibras polimericas, fibras
naturales y una combinacion de las mismas.
Los antioxidantes se seleccionaran entre la lista que consiste en aminas aromaticas y fenoles con impedimento esterico.
5
Los estabilizadores UV se seleccionaran entre la lista que consiste en oxanilidas, benzofenonas, benzotriazoles, hidroxifeniltriacinas y una combinacion de los mismos.
Los pirorretardantes se seleccionaran entre la lista que contiene fosfatos, acido fosforico 10 o borico, boratos, sulfatos, hidroxidos de aluminio o magnesio, carbonatos de magnesio, hidromagnesita y una combinacion de los mismos. En una realizacion mas preferida, los fosfatos se seleccionan entre la lista que consiste en fosfato de monoamonio, fosfato de diamonio, fosfato de melanina y una combinacion de los mismos.
15 La etapa (c) del procedimiento para curado in situ de termoestables se refiere al suministro de energia electrica de un valor comprendido entre 1 mW y 100 kW al termoestable de la etapa (a) o (b) con el fin de elevar su temperatura a un valor de temperatura comprendido entre la temperatura ambiente y 400°C usando una velocidad de calentamiento entre 0,01°C/min y 1.000°C/min y manteniendo la temperatura durante 20 al menos 5 minutos por medio de la deteccion de la temperatura real del termoestable conductor de nanocarbonos y ajustando la corriente que circula a traves del termoestable conductor de nanocarbonos dependiendo de la temperatura real detectada.
En una realizacion preferida de la etapa (c), la energia electrica suministrada al 25 termoestable esta comprendida en un valor entre 1 W y 1 kW.
En otra realizacion preferida de la etapa (c), la temperatura del termoestable alcanzada suministrando energia electrica tiene un valor entre 50 y 200°C.
30 En otra realizacion preferida de la etapa (c), la velocidad de calentamiento esta comprendida entre los valores 1°C/min y 100°C/min.
La etapa (d) del procedimiento para curado in situ de termoestables se refiere al suministro de energia electrica de un valor comprendido entre 1 mW y 100 kW al termoestable de la etapa (c) para elevar su temperatura a un valor de temperatura entre la temperatura ambiente y 400°C usando una velocidad de calentamiento entre 1 y 5 780°C/min y manteniendo la temperatura durante al menos 5 minutos, por medio de la deteccion de la temperatura real del termoestable conductor de nanocarbonos y ajustando la corriente que circula a traves del termoestable conductor de nanocarbonos dependiendo de la temperatura real detectada.
10 En una realizacion preferida de la etapa (d), la energia electrica suministrada al termoestable esta comprendida en un valor entre 1 W y 1 kW.
En otra realizacion preferida de la etapa (d), la temperatura del termoestable alcanzada suministrando energia electrica tiene un valor entre 50 y 200°C.
15
En otra realizacion preferida de la etapa (d), la velocidad de calentamiento esta comprendida entre los valores 1°C/min y 100°C/min.
Otro aspecto de la presente invencion se refiere a un procedimiento para reparacion in 20 situ de materiales compuestos de acuerdo con el procedimiento de curado de termoestables de la invencion descrito anteriormente, que comprende ademas una etapa b"), entre la etapa b) y la etapa c), de puesta del termoestable de la etapa b) en contacto con la superficie que se sometera a reparacion.
25 El termino “materiales compuestos” segun se usa en la presente memoria descriptiva se refiere a materiales hechos a partir de dos o mas materiales constituyentes con propiedades fisicas o quimicas significativamente diferentes, que cuando se combinan, producen un material con caracteristicas diferentes de los componentes individuales. Los componentes individuales permanecen separados y diferenciados dentro de la estructura 30 final.
Una clara ventaja de este procedimiento es la posibilidad de curado in situ, sin tener que
llevar las piezas que se someteran a reparacion a un horno, en particular para piezas grandes de materiales compuestos como los paneles aeroespaciales.
Otro aspecto de la presente invencion se refiere a un procedimiento para soldadura, de 5 acuerdo con el procedimiento de curado de termoestables de la invencion descrito anteriormente, que comprende ademas una etapa b'), entre la etapa b) y la etapa c), de puesta del termoestable de la etapa b) en contacto con la superficie metalica.
Los procedimientos de soldadura tradicionales, por ejemplo para cables metalicos, usan 10 habitualmente metales blandos fundidos a temperaturas entre 200 y 500°C. Dichos procedimientos podrian no ser adecuados para materiales basados en nanocarbonos, en primer lugar porque pueden provocar danos en los materiales por oxidacion y en segundo lugar porque los metales fundidos normalmente no humedecen las fibras de NTC y, por tanto, es poco probable que produzcan un buen contacto de soldadura sin tratamiento 15 quimico de la fibra.
Salvo que se defina de otro modo, todos los terminos tecnicos y cientificos usados en la presente memoria descriptiva tienen el mismo significado que entiende comunmente un experto en la materia a la que pertenece la presente invencion. Los procedimientos y 20 materiales similares o equivalentes a los descritos en la presente memoria descriptiva pueden usarse en la practica de la presente invencion. A lo largo de la description y de las reivindicaciones la palabra "comprender" y sus variantes no pretenden excluir otras caracteristicas tecnicas, aditivos, componentes o etapas. Para los expertos en la materia seran evidentes los objetos, ventajas y caracteristicas adicionales de la invencion tras el 25 estudio de la descripcion o bien pueden aprenderse con la practica de la invencion. Los siguientes ejemplos, dibujos y listados de secuencias se ofrecen a modo de ilustracion y no pretenden limitar la presente invencion.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Figura 1 Esquema de una configuration usada para curar un termoestable que contiene NTC a traves de calentamiento resistivo.
Figura 2 Grafico que muestra que el calentamiento resistivo puede controlarse para seguir un protocolo de calentamiento predeterminado. En este caso, se usa la temperatura de muestra real como entrada para un controlador que ajusta la energia 5 electrica suministrada a la muestra y por tanto su temperatura.
Figura 3 Representacion esquematica y fotografias de una configuracion usada para el curado de un material compuesto reforzado con fibra de vidrio.
10 Figura 4 Representacion esquematica y fotografias de una configuracion usada para reparar un panel de material compuesto aeroespacial por curado de un termoestable a traves de calentamiento resistivo.
Figura 5 Procedimiento para usar el calentamiento resistivo para curar un termoestable 15 en una disposicion de NTC para establecer un contacto electrico entre la disposicion y un metal, lb) muestra la porosidad de la disposicion de nanocarbonos que permite la infiltracion de resina epoxidica en ella y por tanto hace posible el procedimiento de soldadura resistiva de resina epoxidica.
20 EJEMPLOS
Ejemplo 1:
En este ejemplo, se afiaden NTC a una resina epoxidica en una fraccion de volumen del 25 0,5% en peso y se dispersan usando un molino de tres rodillos Exakt80E (Exakt Technologies) reduciendo progresivamente la distancia entre rodillos. La dispersion se consigue usando una velocidad constante del rodillo de salida de 250 rpm (la velocidad relativa entre rodillos es 1:3:9) y reduciendo la distancia entre ellos de 125 pm a 5 Mm Una vez que se han dispersado los NTC y la resina es electricamente conductora al 18% 30 en peso, se anade endurecedor Aradure XB 3473 a la mezcla.
El endurecedor se anadio al NTC/resina epoxidica anterior y despues se agito
mecanicamente usando un agitador Heidolph RZR1 con un impulsor de flujo radial TR 21.
La adicion de NTC al termoestable lo convierte en electricamente conductor, haciendo posible por tanto pasar corriente electrica a traves de el y elevar su temperatura mediante 5 calentamiento Joule.
Tal como se muestra en la Figura 1, la mezcla se coloca en un pequeno recipiente con dos contactos metalicos preinstalados en cada extremo conectados con una fuente de alimentacion. Se calienta la muestra haciendo pasar corriente a traves de la resina 10 epoxidica y se controla la temperatura modificando la tension (potencia) aplicada entre los electrodos, tal como se muestra en la Figura 2. Asi, en este procedimiento, la fuente de calor es la muestra en si. Esto implica que cuando es preciso ajustar la temperatura de la muestra, puede conseguirse al instante cambiando la potencia que se le suministra. Ademas, la potencia puede reducirse, por ejemplo, para aprovechar la energia liberada 15 por la reaccion de curado exotermica. En este ejemplo, la potencia suministrada a la muestra de 1,5 g fue de aproximadamente 4 W, despues de verificar diversos parametros tales como la forma del molde, el tamano, el material, la temperatura ambiente, el uso de aislamiento, etc.
20 Se valora la uniformidad de la muestra curada por calentamiento resistivo comparando la temperatura de transicion vrtrea de material extraido de la parte central de la pieza curada con el material del borde lateral de la pieza (Tabla 1).
La variacion de la temperatura de transicion vrtrea se situa en un margen del 1%. Una 25 muestra preparada tal como se detalla en este ejemplo pero curada en el horno en condiciones equivalentes tiene una variacion en temperatura de transicion vrtrea del 15%.
Tabla 1: Uniformidad de transicion vrtrea en muestras curadas por calentamiento resistivo y procesamiento con horno estandar.
30
Muestra
Procedimiento de Lugar del que se Temperatura de transicion
curado extrae vrtrea (°C)
A
Curado resistivo Parte central de la 95,0
pieza
A
Curado resistivo Borde lateral 96
B
Curado resistivo Parte central de la 84,3
pieza
B
Curado resistivo Borde lateral 73
Ejemplo 2:
En este ejemplo, se infunde un termoestable que contiene NTC preparado como en el 5 ejemplo anterior en una disposition de fibra de vidrio estandar (el diametro de las fibras esta comprendido entre 5 y 50 micrometros) por mezclado directo entre los dos. La estructura de la disposicion es normalmente porosa y por tanto accesible para infiltration en el termoestable a traves de fuerzas capilares.
10 La Figura 3 muestra un esquema de la configuration usada y fotografias que ilustran las etapas seguidas durante la preparation del material compuesto.
A continuation, se coloca la disposicion infundida entre dos electrodos planos que consisten en dos placas de aluminio, conectadas a una fuente de alimentation. A 15 continuacion, se calienta la muestra haciendo pasar corriente a traves del termoestable conductor de manera que se cura la muestra. Usando este curado resistivo, la transferencia de calor tiene lugar en toda la muestra al mismo tiempo. En este ejemplo, la potencia suministrada a la muestra de ~10 g estuvo en el intervalo 15-35 W. Se ha escogido teniendo en cuenta varios parametros como la forma del molde, el tamano, el 20 material, la temperatura ambiente, el uso de aislamiento, etc.
Las imagenes de microscopia electronica de barrido se obtuvieron por medio de EVOMA15 Zeiss SEM. La imagen Ib) de la Figura 5 obtenida por microscopia electronica de barrido muestra la section transversal del material que se curara de forma consistente 25 a traves de el, sin evidencia de grietas inducidas por el curado ni de ningun signo de heterogeneidad, lo que confirma que se ha curado el volumen total de muestra.
Ejemplo 3: Reparacion de un panel de material compuesto aeroespacial.
En este ejemplo, se repara un panel de material compuesto reforzado con fibra usado 5 normalmente en la industria aeroespacial usando el material compuesto preparado tal como se indica en el Ejemplo 1 como adhesivo, aplicandolo al panel que se sometera a reparacion y curandolo por calentamiento resistivo. La configuration usada se muestra esquematicamente en la Figura 4. El procedimiento de reparacion se muestra con fotografias tambien en la Figura 4.
10
El material de partida es un laminado que resulto danado mientras se realizaba una prueba de impacto estandar. Para repararlo in situ, sin tener que llevarlo a un horno, se extiende una pequena cantidad del material compuesto preparado como en el Ejemplo 1 en torno al area danada y a continuation se cubre con una lamina de fibra de carbono 15 especial usada para reparaciones de acuerdo con las especificaciones aeronauticas. Las dos partes de material compuesto, que no necesitaban modification, se usan como electrodos y se unen curando el adhesivo de resina epoxidica mediante calentamiento resistivo haciendo pasar corriente a traves de la parte durante unos minutos. Se establece un contacto electrico en cada panel, por ejemplo usando pintura de plata 20 convencional. En este ejemplo, la potencia suministrada a la muestra adhesiva de ~3 g estaba en el intervalo 5-30 W.
La imagen inferior de la Figura 4 muestra el material compuesto reparado que resiste un peso de 10 kg.
25
Ejemplo 4:
En este ejemplo el curado resistivo se realiza para unir un material compuesto preparado tal como se describe en el Ejemplo 2 en una superficie metalica. Estos materiales 30 compuestos tienen baja densidad, normalmente por debajo de 1,2 g/cc y pueden mostrar una conductividad electrica muy elevada de 3 x 106 S/m. Estos valores son comparables a los del cobre medidos en masa y por tanto tienen gran interes para varias aplicaciones,
y de ah la importancia de procesos tales como la soldadura de los materiales compuestos en un sustrato metalico para formar un contacto electrico.
El procedimiento de soldadura se muestra en la Figura 5. Una vez colocado el material 5 compuesto preparado tal como se describe en el Ejemplo 2 en contacto con la superficie metalica, se aplica una pequena gota de resina epoxidica estandar en el material compuesto. El termoestable prende instantaneamente en el material compuesto debido a su elevada area interna, pero preservando el contacto electrico entre el material compuesto y el metal. A continuation, se hace pasar una pequena corriente a traves de 10 la muestra para curar el material compuesto. En este ejemplo, la potencia suministrada en la muestra de ~10 mg era de aproximadamente 1,5 W. Se obtiene un contacto robusto mecanicamente entre los dos materiales conductores que muestran un valor de resistencia de contacto de 2 ohmios. Por ejemplo, en la Figura 5111) se muestra un LED de trabajo.
15

Claims (18)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para el curado in situ de termoestables que comprende las etapas siguientes:
    5
    a) formation de un termoestable conductor de nanocarbonos mediante la incorporation del 0,001-0,5% en peso de nanocarbonos en una matriz termoestable, o mediante la incorporacion de al menos el 5% en peso de un termoestable en una matriz de nanocarbonos, siendo estos porcentajes en peso con respecto al peso final del
    10 termoestable conductor de nanocarbonos,
    b) incorporacion opcional de al menos un aditivo al termoestable obtenido en la etapa (a),
    c) suministro de energia electrica de un valor comprendido entre 1 mW y 100 kW al 15 termoestable de la etapa (a) o (b) para elevar su temperatura a un valor de temperatura
    entre la temperatura ambiente y 400°C usando una velocidad de calentamiento entre 0,01°C/min y 1.000°C/min y manteniendo la temperatura durante al menos 5 minutos, y
    d) suministro de energia electrica de un valor comprendido entre 1 mW a 100 kW al 20 termoestable de la etapa (c) para elevar su temperatura a un valor de temperatura entre
    la temperatura ambiente y 400°C usando una velocidad de calentamiento entre 1 y 780°C/min y manteniendo la temperatura durante al menos 5 minutos,
    en el que las etapas (c) y (d) se realizan detectando la temperatura real del termoestable 25 conductor de nanocarbonos y ajustando la corriente que circula a traves del termoestable conductor de nanocarbonos dependiendo de la temperatura real detectada.
  2. 2. El procedimiento de acuerdo con la revindication 1, en el que el termoestable de la etapa (a) se selecciona entre la lista que consiste en resinas epoxidicas o resinas
    30 fenolicas, poliesteres, poliuretanos, poliamidas, acrilatos, materiales elastomeros, cauchos, siliconas y una combination de los mismos.
  3. 3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que el termoestable es una resina epoxidica o una resina fenolica.
  4. 4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1a 3, 5 en el que los nanocarbonos de la etapa (a) se seleccionan entre la lista que consiste en
    nanotubos de carbono (NTC), grafeno, filamentos de carbono, fibras macroscopicas hechas de NTC o grafeno, peliculas de NTC, peliculas de grafeno y una combination de los mismos.
    10 5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1a 4,
    en el que la formation de un termoestable conductor de nanocarbonos de la etapa (a) se realiza mediante la incorporation del 0,001-0,1% en peso de nanocarbonos en una matriz termoestable.
    15 6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1a 5,
    en el que la formacion de un termoestable conductor de nanocarbonos de la etapa (a) se realiza mediante la incorporacion del 5-50% en peso de un termoestable en una matriz de nanocarbonos.
    20 7. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1a 6,
    en el que la incorporacion de nanocarbonos en una matriz termoestable de la etapa (a) se realiza por medio de tecnicas de dispersion uniforme.
  5. 8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que las tecnicas de 25 dispersion uniforme se seleccionan entre la lista que consiste en molturacion, calandrado,
    sonicacion y centrifugacion.
  6. 9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1a 6, en el que la incorporacion de un termoestable en una matriz de nanocarbonos de la etapa
    30 (a) se realiza por medio de infusion, inyeccion, bano, impregnation, moldeo por transferencia de resina, moldeo por transferencia de resina asistido por vado, impregnacion y combinaciones de estas tecnicas.
  7. 10. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1a 9, en el que los aditivos de la etapa (b) se seleccionan entre la lista que consiste en elementos de refuerzo, catalizadores, antioxidantes, estabilizadores UV y pirorretardantes.
    5
  8. 11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que los elementos de refuerzo se seleccionan entre la lista que consiste en fibras macroscopicas, fibras de vidrio, fibras cortas, fibras de carbono, fibras polimericas, fibras naturales y una combinacion de las mismas.
    10

  9. 12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que los
    catalizadores se seleccionan entre la lista que consiste en dimetilamina, monoetilamina, triaminas, aminometilfenol y una combination de los mismos.

    15 13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que los
    antioxidantes se seleccionan entre la lista que consiste en aminas aromaticas y fenoles con impedimento esterico.

  10. 14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que los
    20 estabilizadores UV se seleccionan entre la lista que consiste en oxanilidas,
    benzofenonas, benzotriazoles, hidroxifeniltriacinas y una combinacion de los mismos.

  11. 15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que los
    pirorretardantes se seleccionan entre la lista que consiste en fosfatos, acido fosforico o
    25 borico, boratos, sulfatos, hidroxidos de aluminio o magnesio, carbonatos de magnesio, hidromagnesita y una combinacion de los mismos.
  12. 16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 15, en el que los fosfatos se seleccionan entre la lista que consiste en fosfato de monoamonio, fosfato de diamonio,
    30 fosfato de melanina y una combinacion de los mismos.
  13. 17. El procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
    16, en el que la energia electrica suministrada al termoestable en la etapa (c) esta comprendida en un valor entre 1 W y 1 kW.
  14. 18. El procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 17, en el que la temperatura del termoestable alcanzada suministrando ene^a electrica
    en la etapa (c) tiene un valor entre 50 y 200°C.
  15. 19. El procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
    18, en el que la velocidad de calentamiento de la etapa (c) esta comprendida entre los 10 valores 1°C/min y 100°C/min.
  16. 20. El procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
    19, en el que la energia electrica suministrada al termoestable en la etapa (d) esta comprendida en un valor entre 1 W y 1 kW.
    15
  17. 21. El procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
    20, en el que la temperatura del termoestable alcanzada suministrando energia electrica en la etapa (d) tiene un valor entre 50 y 200°C.
    20 22. El procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
    21, en el que la velocidad de calentamiento de la etapa (d) esta comprendida entre los valores 1°C/min y 100°C/min.
  18. 23. Un procedimiento para reparacion in situ de materiales compuestos, que
    25 comprende las etapas (a) a (d) del procedimiento descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, que comprende ademas una etapa b"), entre la etapa (a) o (b) y la etapa (c), colocando el termoestable de la etapa (a) o (b) en contacto con la superficie que se sometera a reparacion.
    30 24. Un procedimiento para soldadura in situ, de acuerdo con cualquiera de las
    reivindicaciones 1 a 22, que comprende ademas una etapa b'), entre la etapa b) y la etapa c), colocando el termoestable de la etapa b) en contacto con la superficie metalica.
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