Formulação de poliuretanas a partir de fontes renováveis para prática de skateboarding

Abstract

A pesquisa na utilização de materiais renováveis é uma constante no mundo inteiro, assim como a paixão pelo skateboarding. Buscando unir essas ideias foi concebido este projeto tecnológico que tem por objetivo o desenvolvimento de uma roda de poliuretano para prática do skateboarding utilizando um poliol de fonte renovável: o óleo de mamona. Utilizando análises térmicas (DSC e TGA), espectroscópicas (FTIR) e mecânicas (dureza Shore A), foi realizado um trabalho de “engenharia reversa” a fim de compreender melhor a estrutura dos produtos comerciais considerados ‘estado-da-arte’. Ao iniciar a formulação do poliuretano de óleo de mamona foi constatada a baixa dureza do material, partindo-se então para modificações na formulação a fim de solucionar este problema. Outro desafio encontrado foi a formação de bolhas nos poliuretanos, resultado da reação com água/umidade presente nos reagentes e no ambiente, solucionado por meio da aplicação de vácuo e atmosfera inerte durante a reação. Para aumentar a dureza do material foram testadas diferentes formulações do PU (poliuretano) de óleo de mamona, variou-se primeiramente a razão isocianato/hidroxila (nas razões 0.8, 1.0, 1.2 e 1.4), testando também diferentes polióis – glicerina, dietilenoglicol, 1,4-butanodiol e 1,6-hexanodiol – em combinação com o óleo de mamona. O molde para confecção da roda foi feito utilizando uma borracha líquida de silicone de cura por poliadição e uma roda de skateboard serviu como modelo de referência para cópia de suas dimensões exatas. O produto final deste projeto tecnológico apresentou características satisfatórias para a aplicação pretendida ao utilizar-se uma combinação de óleo de mamona e 1,4- butanodiol, além da incorporação de resíduo de mineração, abrindo caminho para o aprimoramento de outras propriedades em busca de uma peça de origem sustentável e de alta performance para prática deste esporte.

The search for advances in the utilization of renewable materials is a constant throughout the world, as is the passion for skateboarding. This technological project was conceived trying to join these ideas, having as goal the development of polyurethane wheels for skateboarding practice, employing a polyol from renewable sources: castor oil. Through thermal analysis (DSC and TGA), spectroscopic analysis (FTIR) and mechanical analysis (hardness Shore A), a “reverse engineering” work took place, aiming the better comprehension of the considered state-of-the-art products’ structure. In the first attempts, castor oil based polyurethane lead to materials with low hardness and modifications in polyurethane formulation were made to overcome this setback. Another challenge was the bubble formation in the polyurethane due to undesirable reaction with water present in the reagents or in ambient conditions, which was solved by vacuum application and inert atmosphere during reaction. To increase the material’s hardness different formulations of PU (polyurethane) were tested, varying firstly the isocyanate/hydroxyl ratio (0.8, 1.0, 1.2 and 1.4), using different polyols as– glycerin, diethylene glycol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol – in combination with castor oil. Cast for wheel confection was made using a polyaddition cured silicon liquid rubber and a skateboard wheel served as reference matrix for copying its exact dimensions. The final product of this technological project showed promising characteristics for the envisioned application by means of the combination of castor oil and 1,4-butanediol, along the incorporation of coal-mining waste, opening opportunities to improve their properties and to get a wheel from sustainable origin and high performance for the sports’ practice.