Potencial do óxido de grafeno na otimização de composto para banda de rodagem

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Balzan, Gabriela Denardi
• Orientador(a): Crespo, Janaina da Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por; eng
• Palavras-chave em Português: Grafeno; Elastômeros; Automóveis - Pneus - Propriedades mecânicas; Ciência dos materiais
• Palavras-chave em Inglês: Graphene; Elastomers; Automobiles - Tires - Mechanical properties; Materials science
• Link de acesso: https://repositorio.ucs.br/11338/15310

O avanço da indústria automobilística consolidou os pneus como itens indispensáveis. Tradicionalmente, utiliza-se negro de fumo (NF) em elevadas proporções para atingir o desempenho desejado em bandas de rodagem, o que, contudo, contribui para processos de fadiga e envelhecimento precoce. A combinação de NF com nanopartículas de grafeno, como o óxido de grafeno (GO), tem sido explorada devido às suas propriedades mecânicas e térmicas superiores. Este trabalho propõe um método ainda não explorado e de maior viabilidade industrial para incorporação de GO, empregando o óleo de processamento como meio dispersante, via mistura mecânica. Foram investigadas quatro concentrações de GO (0,5; 0,75; 1,0 e 1,25 phr), em formulações denominadas T1, T2, T3 e T4, respectivamente. As composições foram preparadas em moinho de dois rolos, contendo borracha natural, NF N220, óleo naftênico, óxido de zinco, ácido octadecanóico, enxofre e N-ciclohexil-2-benzotiazolsulfenamida. Os compostos foram caracterizados quanto às propriedades reológicas, mecânicas, dinâmico-mecânicas, morfológicas e de condutividade térmica linear. Os resultados mostraram que a adição de GO não alterou significativamente as propriedades reológicas, os tempos de vulcanização ou as propriedades mecânicas. Contudo, a formulação T2 (0,75 phr) apresentou aumento do módulo de armazenamento em baixas deformações (G'0) e do efeito Payne ((Delta)G'), sugerindo que a mistura em moinho de dois rolos foi pouco eficiente para intensificar a interação carga-matriz. Por outro lado, essa mesma formulação exibiu incremento de 10,6% na condutividade térmica linear em relação ao branco, atribuído à formação de rede de cargas. Esse resultado foi comprovado pelas micrografias obtidas a partir dos ensaios morfológicos da superfície de fratura criogênica dessa composição. Ensaios dinâmico-mecânicos também evidenciaram aumento de rigidez, com acréscimos do módulo de armazenamento (G') de 1,7, 5,2 e 1,3% para T1, T2 e T3, respectivamente, a 25 °C. Resultados semelhantes foram observados para o módulo de perda (G''), com aumentos de 6,1, 7,6 e 7,3%. Apesar de T4 apresentar redução de G' e G'', essa formulação demonstrou simultaneamente aumento de 4% do tan δ a 0 °C, além de reduções de 16,2% a 60 °C e 13,5% a 100 °C, correlacionadas a melhor aderência em pista molhada, menor resistência ao rolamento e menor geração de calor. Tais resultados destacam o potencial do reforço híbrido como alternativa viável para aprimorar o desempenho e prolongar a vida útil de compostos para bandas de rodagem. [resumo fornecido pelo autor]