Investigação da estabilidade hidrolitica do poliuretano aplicado em componentes de suspensão veicular

Abstract

Essa pesquisa tem por objetivo verificar a estabilidade hidrolítica de um componente utilizado na indústria automotiva como parte da suspensão de veículos tipo eixo rígido e barra longitudinal. Essa constituição é empregada onde o curso de suspensão necessita ser elevado, sendo que as buchas, coxins, aplicadas nas barras longitudinais tem a função de dissipar energia e, se estiverem em más condições, irão afetar a dirigibilidade e a estabilidade do veículo. Nesse contexto, os parâmetros de processo, como temperatura e umidade, bem como a formulação são os principais fatores na fabricação de um componente polimérico através de um pré-polímero de poliuretano, os quais definem a cinética da reação, assim como as ligações e as interações químicas resultantes, determinando as características finais do material. Uma das aptidões esperadas do poliuretano, quando aplicado em componentes utilizados em contato com água, é a resistência à hidrólise. Sendo esta pesquisa constituída pela exposição de um poliuretano poliéter TDI (tolueno di-isocianato) polimerizado a diferentes proporções do agente de cura, MOCA (4,4’ metileno-bis (orto-cloroanilina), em um ambiente suscetível a reações com água a 70°C. Neste caso, este material é aplicado na fabricação de buchas de suspensões tipo eixo rígido barra longitudinal. Ensaios mecânicos e avaliações de DSC, TGA e FT-IR das amostras e do pré-polímero são conduzidos para a caracterização das diferentes formulações, evidenciando-se a relação desfavorável dos parâmetros de proporção do agente de cura com a resistência à hidrólise, onde constata-se a despolimerização dos grupos uretano e éter, assim como a menor retenção da tensão de escoamento. Essas descobertas subsidiam o desenvolvimento de modelos preditivos para o desempenho e a vida útil dos poliuretanos quando aplicados em ambientes suscetíveis à hidrólise. E, também fornecer critérios de inspeção, avaliação e comparação através das caracterizações realizadas.

This research aims to verify the hydrolytic stability of a component used in the automotive industry as part of the suspension of rigid axle and longitudinal bar vehicles. This constitution is used where the suspension stroke needs to be raised, and the bushings, cushions, applied to the longitudinal bars have the function of dissipating the energy and, if they are in poor condition, they will affect the drivability and stability of the vehicle. In this context, process parameters such as temperature and humidity, as well as formulation are the main factors in the manufacture of a polymeric component through a polyurethane prepolymer, which define the kinetics of the reaction, as well as the resulting chemical bonds and interactions, determining the final characteristics of the material. One of the expected aptitudes of polyurethane, when applied to components used in contact with water, is the resistance to hydrolysis. This research consisted of the exposure of a polyether polyurethane TDI (toluene di-isocyanate) polymerized to different proportions of the curing agent, MOCA (4.4' methylene-bis (orthochloroaniline), in an environment susceptible to water reactions at 70°C. In this case, this material is applied in the manufacture of suspension bushings to type rigid shaft longitudinal bar. Mechanical assays and evaluations of DSC, TGA and FT-IR of the samples and prepolymer are conducted for the characterization of the different formulations, evidencing the unfavorable relationship of the parameters of proportion of the curing agent with the resistance to hydrolysis, where it is observed the depolymerization of the urethane and ether groups, as well as the lower retention of the yield stress. These findings support the development of predictive models for the performance and service life of polyurethanes when applied in hydrolysis-susceptible environments. As well as provide inspection, evaluation and comparison criteria through the characterizations performed.