Desenvolvimento de compósitos de matriz PA6/EVA com carbonato de cálcio com potencial aplicação na indústria automobilística
Resumo
A indústria automobilística responde por grande parte do mercado mundial do consumo de materiais poliméricos, sendo que estes representam o segundo material predominante em veículos, atualmente. Os polímeros combinam propriedades como flexibilidade em processamento, boa resistência química, baixa densidade e baixo custo. A poliamida 6 (PA6) é um polímero de
engenharia amplamente utilizado em peças automotivas, substituindo peças metálicas, o que motiva a obtenção de misturas e compósitos que otimizem as propriedades deste polímero, principalmente a sua tenacificação, a qual pode ser obtida a partir da adição de uma fase
elastomérica. Entretanto, isso normalmente leva à perda de rigidez e de resistência mecânica da matriz. Um equilíbrio entre rigidez e tenacidade pode ser obtido com a adição de partículas rígidas em misturas poliméricas de PA6. Buscando atender a especificações da indústria automotiva no que diz respeito ao desempenho da aplicação de compósitos de PA6 em tubos corrugados, neste trabalho foram desenvolvidos compósitos de PA6 com poli(etileno-co-acetato de vinila) (EVA) com carbonato de cálcio (CaCO3). Em uma etapa inicial foram desenvolvidas misturas PA6/EVA com 10, 20 e 30% em massa de EVA e, em seguida, compósitos PA6/CaCO3 com 10, 20 e 30 partes por cem de resina (pcr) de dois tipos de CaCO3, natural e precipitado, produzidos por
extrusão duplarrosca. As misturas PA6/EVA apresentam imiscibilidade, com perda de propriedades mecânicas e térmicas comparadas à PA6, proporcionando aumento de resistência ao impacto e alongamento na ruptura. A mistura com 10% em massa de EVA apresenta os melhores resultados das proporções estudadas. Para os compósitos, a presença dos dois tipos de CaCO3
possibilita a melhora da resistência à flexão, ao impacto e módulos de elasticidade da PA6, com perda da resistência à tração. O aumento da temperatura de deflexão térmica é a melhora mais significativa nos compósitos, chegando a 170%. Enquanto os melhores resultados para o CaCO3 natural ocorrem na presença de 30 pcr do reforço, para o CaCO3 precipitado o melhor desempenho é observado em misturas com 20 pcr, visto que em teores maiores as partículas formam aglomerados. Com base nestes resultados, foram desenvolvidos compósitos de PA6 com 10% em massa de EVA e 20 pcr dos CaCO3 natural e precipitado. A análise morfológica mostra que as partículas de CaCO3 ficam localizadas preferencialmente na matriz de PA6, o que leva ao aumento de rigidez do compósito e redução de tenacidade. Por fim, tubos corrugados foram produzidos por extrusão monorrosca em escala industrial, para a realização de ensaios segundo norma padrão específica para a utilização como proteção para fios elétricos. Os tubos produzidos com os compósitos apresentam maior estabilidade dimensional em relação ao padrão, produzido com PA6, melhorando resistência ao impacto e à compressão. Em contrapartida, a redução na resistência à chama torna o tubo com CaCO3 precipitado inadequado para uso, enquanto o tubo com o CaCO3
natural mostra-se a melhor opção para a substituição dos tubos corrugados de PA6.