Adesivos estruturais uretânicos aplicados a combinações de compósitos, plásticos e metais

• Main Author: Josué Garcia Quini
• Other Authors: Gerson Marinucci
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2011
• Subjects: adesivo; compósito; estrutural; poliuretano; adhesives; composites; structural
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-16092011-130634/

Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de um adesivo estrutural uretânico que visavam colagens de peças automotivas compostas por combinações de compósitos, termoplásticos e metais, que requerem do adesivo um elevado desempenho e compatibilidade com esses materiais. Para tanto, foram avaliadas as resistências ao cisalhamento de juntas formadas com estes substratos e o adesivo uretânico em diversas condições de exposição, que visam simular os efeitos deletérios que estas juntas estarão expostas durante sua utilização. Estes métodos permitiram caracterizar o adesivo como estrutural para tais aplicações, pois em todos os ensaios a fratura se deu fora da área de colagem, levando a conclusão de que a junta formada é mais resistente do que o substrato isoladamente. Foram desenvolvidos dois inovadores tratamentos de superfície alternativos ao lixamento, que foram o desengraxe com solventes e tratamento com plasma. Estes tratamentos tem contribuído significativamente om a comunidade e a partir deste estudo tem sido utilizados na indústria. A avaliação do comportamento térmico do adesivo e dos substratos permitiu o desenvolvimento de métodos de análise da composição das frações de massa de matriz polimérica, cargas minerais e fibra de vidro de modo prático, rápido e preciso, por uso da termogravimetria. A calorimetria diferencial exploratória possibilitou avaliar as transições vítreas dos substratos e do adesivo, bem como a energia liberada na reação do adesivo uretânico. Os fenômenos de interação química entre o adesivo e os substratos foram investigados pelo uso da técnica de espectroscopia infravermelho por reflectância atenuada, onde pode-se de forma inédita comprovar a existência de reações covalentes e de hidrogênio entre o adesivo e os substratos, que explicam a elevada aderência deste adesivo.Os resultados de todos os ensaios e análises levam à conclusão final que o adesivo uretânico, embora muitas vezes não considerado como estrutural, é um candidato plenamente capacitado ao trabalho de adesão estrutural, especialmente para uso automotivo nas condições descritas neste trabalho. === In this study there were evaluated the properties of a structural urethane adhesive used for bonding automotive parts made from combinations of composites, thermoplastics and metals, which require a high adhesive performance and compatibility with these materials. Thus, there were evaluated the shear strength of joints formed with these substrates and adhesive urethane different exposure conditions, which aim to simulate the deleterious effects that these joints are exposed during their use. These methods allowed characterization like structural adhesive for these applications, because in all tests the fracture occurred outside the area of bonding, leading to the conclusion that the joint formed is stronger than the substrate alone. There were developed two innovative surface treatments alternative to grinding, which was a degreasing solvent and treatment with plasma. These methods have significantly contributed to the community and from this study has been used in industry. The evaluation of the thermal behavior of the adhesive and the substrates allowed the development of methods for analyzing the composition of mass fractions of polymer matrix, fillers and fiberglass in a practical, fast and accurate, by use of thermogravimetry. The differential scanning calorimetry allowed to evaluate the glass transitions of substrates and adhesive, and the energy released in the reaction of urethane adhesive. The phenomena of chemical interaction between the adhesive and the substrates were investigated by use of infrared spectroscopy by attenuated reflectance, where it can be in an unprecedented way to prove the existence of covalent and hydrogen reactions between the adhesive and the substrates, which explains the high adhesion of this adhesive.The results of all testing and analysis lead to the final conclusion that the adhesive urethane, although often not considered as structural, is a fully qualified candidate for structural work of adhesion, especially for automotive use under the conditions described in this thesis.