"Caratterizzazione, stampaggio e analisi dell’effetto di filler funzionali in materiali compositi GFRP per il settore ferroviario e automotive"

Composites materials have seen a great development in the last few years. That was achieved thanks to the fact that they are used in a lot of different industrial sectors like automotive, railways, aeronautics and sports other than their low cost and high mechanical properties. One of the most used composite materials is the “Glass Fiber Reinforced Plastic” (GFRP) and it’s the one studied in this thesis. The aim of this thesis is to understand the physical and mechanical properties of the composite material in order to optimize the industrial cycle of the production. In particular, firstly the unsaturated polyester resin was characterized by investigating the influence of changing the molar concentration of catalysts and accelerator on the gel time and the delta time using a reactivity test that also identified the peak temperature reached during the curing process. Some physical properties like density, viscosity and volume shrinkage were also observed, then the characterization was repeated adding some fillers like carbonate and tri-hydrated alumina. After that, the mixture of optimized UP resin and filler reinforced with glass fiber was printed with the use of a hot press and the mechanical properties of the composite material were examined carrying out tensile tests, flexural tests, impact tests, hardness measurements, TGA measures and flame tests. Optical analysis using SEM and optical microscope were also carried out to better understand the mechanism of adhesion between the fiber and the matrix.

I materiali compositi hanno visto negli ultimi anni uno sviluppo notevole dovuto al loro grande impiego in svariati settori quali automotive, ferroviario, aeronautico e sportivo ol-tre che al loro basso costo e alle loro altre proprietà meccaniche. Tra i materiali compositi più studiati sono presenti i materiali “Glass Fiber Reinforced Plastic” (GFRP), o comunemente detti “vetroresine”. Lo scopo dell’attività di tesi è quello di indagare le proprietà fisiche e meccaniche del ma-teriale composito al fine di ottimizzare la produzione aziendale dello stesso. Nello specifico, per prima cosa è stata caratterizzata la resina poliestere insatura indagan-do l’influenza della variazione della concentrazione molare di accelerante e dei catalizza-tori sul tempo di gelo e sul tempo delta tramite prove di reattività che hanno analizzato anche la temperatura di picco raggiunta durante la reticolazione. Sono state inoltre osser-vate alcune proprietà fisiche quali densità, viscosità e ritiro volumetrico prima di ripetere la caratterizzazione con l’aggiunta di diverse percentuali volumetriche di additivi in pol-vere quali carbonato di calcio e allumina triidrata. Successivamente la miscela composta dalla resina ottimizzata e dall’additivo, caricata con la fibra vetro, è stata stampata a caldo in pressa e le proprietà meccaniche e termiche degli stampati sono state studiate tramite prove di trazione, flessione, urto, durezza, TGA e test a fuoco/fumi. Sono state inoltre eseguite analisi ottiche al SEM e microscopio ottico per indagare l’adesione fibre-matrice.