Influência da incorporação de grafite nas propriedades físicas e mecânicas do PA 6.6 injetado e resfriado em diferentes temperaturas e exposto ao intemperismo natural

Abstract

A poliamida - Nylon 6.6 (PA) é um polímero higroscópico e essa característica torna a poliamida um material com alta instabilidade dimensional, podendo comprometer tolerâncias de projetos de engenharia, montagem de conjuntos e subconjuntos de peças, considerando aplicabilidade e sua exposição ao intemperismo natural. Este comportamento indesejado gera um alto custo de qualidade e garantia para as empresas transformadoras já que esse material é amplamente utilizado na indústria automotiva e agrícola. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência da incorporação do grafite e das condições de processamento de injeção nas propriedades físicas e mecânicas do Nylon 6.6 na sua estabilidade após envelhecimento natural. Os materiais usados foram Nylon 6.6 virgem e Nylon 6.6 com adição de 5% de grafite, ambos foram expostos ao intemperismo natural durante um período de 6 meses, após ser injetado e resfriado em diferentes temperaturas no molde (60ºC e 90ºC), analisando-os em 3 momentos: material sem exposição, com exposição de 3 meses e com exposição de 6 meses. Na caracterização das amostras foram usados os ensaios físicos, térmicos, mecânicos e morfológicos. Os resultados dos ensaios físicos mostraram que as amostras do Nylon 6.6 com adição de 5% de grafite apresentaram uma maior estabilidade dimensional, estrutura mais cristalina (aumento na densidade). Na análise morfológica, as amostras 6.6V60 e 6.6G60 apresentaram uma maior concentração de fissuras nas suas superfícies, indicando que a velocidade de resfriamento contribuiu com esta condição. Nos ensaios mecânicos, as amostras de Nylon 6.6 com adição de 5% apresentaram-se mais estáveis nos ensaios de impacto, tração e dureza, comparadas as amostras de Nylon 6.6 virgem. No período do 3º para o 6º mês, as amostras 6.6V90 e 60 sofreram uma transição expressiva de um comportamento inicialmente dúctil para um comportamento frágil, diferente nas amostras com grafite em sua composição, nitidamente mais estável, reforçando a importância deste componente nas amostras 6.6G90 e 60. Verificou-se que as condições climáticas às quais as amostras foram submetidas nesse estudo são consideradas agressivas, visto que a radiação ultravioleta (UV) chegou ao maior índice. Concluiu-se que, para aplicações de bens duráveis, expostos ao intemperismo natural, se faz necessária a adição do grafite ao nylon 6.6 virgem visando a melhoria das propriedades do material por um período maior, pois há perda de propriedades físicas, mecânicas e morfológicas após a exposição ao intemperismo natural.

Polyamide - Nylon 6.6 (PA) is a hygroscopic polymer and this characteristic makes polyamide a material with high dimensional instability, which may compromise tolerances of engineering projects, assembly of assemblies and subsets of parts, considering applicability and its exposure to natural weathering. This unwanted behavior generates a high cost of quality and guarantee for the manufacturing companies since this material is widely used in the automotive and agricultural industry. The objective of this research was to evaluate the influence of the incorporation of graphite and the conditions of injection processing on the physical and mechanical properties of Nylon 6.6 on its stability after natural aging. The materials used were virgin Nylon 6.6 and Nylon 6.6 with the addition of 5% graphite, both were exposed to natural weathering for a period of 6 months, after being injected and cooled at different temperatures in the mold (60ºC and 90ºC), analyzing them in 3 moments: material without exposure, with exposure for 3 months and with exposure for 6 months. In characterizing the samples, physical, thermal, mechanical and morphological tests were used. The results of the physical tests showed that the Nylon 6.6 samples with the addition of 5% graphite showed greater dimensional stability, more crystalline structure (increase in density). In the morphological analysis, samples 6.6V60 and 6.6G60 showed a higher concentration of cracks on their surfaces, indicating that the cooling speed contributed to this condition. In mechanical tests, Nylon 6.6 samples with 5% addition were more stable in impact, tensile and hardness tests, compared to virgin Nylon 6.6 samples. In the period from the 3rd to the 6th month, the 6.6V90 and 60 samples underwent an expressive transition from an initially ductile to a fragile behavior, different from the samples with graphite in their composition, clearly more stable, reinforcing the importance of this component in the 6.6 samples. G90 and 60. It was found that the climatic conditions to which the samples were submitted in this study are considered aggressive, since ultraviolet (UV) radiation reached the highest index. It was concluded that, for applications of durable goods, exposed to natural weathering, it is necessary to add graphite to virgin nylon 6.6 in order to improve the properties of the material for a longer period, as there is loss of physical, mechanical and morphological properties after exposure to natural weathering.