Processamento de Polimeros

Processamento e Caracterizao de Polmeros e seus Compsitos

15 de Abril de 2013

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Da Silva, Celso Jlio

ndice

INTRODUO .......................................................................................................................... 3

PARTE I ...................................................................................................................................... 4

PROCESSAMENTO DE POLMEROS E SEUS COMPSITOS ............................................ 4

DEFINIO DE COMPSITOS POLIMRICOS ................................................................... 4

CLASSIFICAO ..................................................................................................................... 5

CLASSIFICAO DE COMPSITOS POLIMRICOS ......................................................... 6

COMPSITOS REFORADOS COM PARTCULAS ............................................................ 7

COMPSITOS REFORADOS COM FIBRAS ....................................................................... 7

COMPSITOS ESTRUTURAIS ............................................................................................... 8

IMPORTNCIA DO PROCESSAMENTO DE POLMEROS E SEUS COMPSITOS ........ 8

TCNICAS DE PROCESSAMENTO DE POLMEROS E SEUS COMPSITOS ................. 8

PROCESSAMENTO POR EXTRUSO ................................................................................... 8

PROCESSAMENTO POR INJECO ................................................................................... 10

PROCESSAMENTO POR INSUFLAO ............................................................................. 11

PROCESSAMENTO POR COMPRESSO ............................................................................ 12

PROCESSAMENTO DE TERMORRIGIDOS ........................................................................ 13

PROCESSAMENTO DE ELASTMEROS ............................................................................ 14

PARTE II................................................................................................................................... 16

CARACTERIZAO DE POLMEROS E SEUS COMPSITOS ........................................ 16

IMPORTNCIA DA CARACTERIZAO E MTODOS INSTRUMENTAIS

UTILIZADOS ........................................................................................................................... 16

TCNICAS DE CARACTERIZAO DE POLMEROS ..................................................... 17

ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO ....................................................................... 17


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DIFRAO DE RAIOS-X (XRD) ........................................................................................... 17

MICROSCOPIA ELECTRNICA DE TRANSMISSO (TEM) ........................................... 18

REOMETRIA............................................................................................................................ 19

ANALISE TERMOGRAVIMETRICA (TGA) ........................................................................ 20

TESTE DE PROPRIEDADES MECNICAS ......................................................................... 20

BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 22


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INTRODUO

Muitas das nossas tecnologias modernas requerem materiais com desusuais combinaes de

propriedades que no podem ser atendidas por ligas metlicas, cermicas e materiais polimricos

(CALLISTER, 1991). Os materiais compsitos so materiais projectados de modo a conjugar

caractersticas desejveis de dois ou mais materiais (PADILHA, 2000).

O termo compsito se refere a materiais heterogneos, multifsicos, podendo ser ou no

polimricos, em que um dos componentes descontnuo e d a principal resistncia ao esforo

(componente estrutural ou reforo) e o outro componente contnuo e representa o meio de

transferncia desse esforo (componente matricial ou matriz). Esses componentes no se

dissolvem nem se descaracterizam completamente, apesar disso, atuam concertadamente, e as

propriedades do conjunto so superiores s de cada componente individual, para uma

determinada aplicao. Combinaes de propriedades de materiais e de suas faixas tm sido, e

ainda continuam sendo, estendidas pelo desenvolvimento de materiais compsitos

(CALLISTER, 1991).

A grande expanso no desenvolvimento e no uso dos materiais compsitos iniciou-se na dcada

de 1970 (PADILHA, 2000), e existe um nmero de compsitos que ocorrem na natureza. Por

exemplo, madeira consiste de fibras de celulose fortes e flexveis circundadas e mantidas juntas

por um material mais rgido denominado lignina. Tambm, osso um compsito da forte mas

ainda macia protena de colagnio e do duro e frgil mineral apatita (CALLISTER, 1991).


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PARTE I

PROCESSAMENTO DE POLMEROS E SEUS COMPSITOS

O processamento de polmeros consiste na transformao dos granulados e das paletes de

plsticos em folha fina, varo, tubo, perfis ou peas acabadas (RODRIGUES & MARTINS,

2005).

O processamento de materiais polimricos-plsticos, elastmeros e compsitos, caracterizado

por uma grande variedade de mtodos ou tcnicas distintas. Tcnicas que envolvem a produo

contnua de um produto, basicamente tem seco transversal uniforme, que inclua extruso, a

pelcula de sopro e calandragem, tcnicas que envolvem a formao de um polmero de formvel

executadas contra uma superfcie de molde, a qual envolve o revestimento e moldagem rotativa,

e, finalmente, tcnicas que envolvem o enchimento completo de uma cavidade do molde, e

incluem fundio, moldagem por compresso, moldagem por transferncia, moldagem por

injeco e de moldagem por injeco de reaco (SCHEY. A, 1987).

Para dar forma a um material termoplstico este deve ser aquecido de forma a ser amaciado,

adquirindo a consistncia de um lquido, sendo designado nesta forma por polmero ou plstico

fundido. Nos materiais termofixos, que no polimerizam completamente antes do processamento

na forma final, utiliza-se um processo em que ocorre uma reaco qumica que conduz

formao de ligaes cruzadas entre as cadeias polimricas. A polimerizao final pode ocorrer

por aplicao de calor e presso ou por aco de um catalisador (TADMOR & GOGOS, 2006).

Os materiais polimricos normalmente so processados em temperaturas elevadas (acima de

100oC) e geralmente com a aplicao de presso.

DEFINIO DE COMPSITOS POLIMRICOS

Geralmente, um compsito considerado como sendo qualquer material multifsico que exibe

uma significativa proporo de propriedades de ambas as fases constituintes de tal maneira que

uma melhor combinao de propriedades realizada (CALLISTER, 1991). De acordo com este

princpio de aco combinada, melhores combinaes de propriedades so melhor amoldadas

pela judiciosa combinao de dois ou mais distintos materiais.


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Os materiais compsitos so tambm conhecidos como materiais conjugados ou materiais

compostos (PADILHA, 2000).

Um compsito polimrico, no presente contexto, um material multifsico que artificialmente

fabricado, em oposio a um que ocorre ou se forma naturalmente. Em adio, as fases

constituintes devem ser quimicamente dissimilares e separadas por uma distinta interface. Assim

a maioria das ligas metlicas e muitas cermicas no se ajustam a esta definio porque suas

mltiplas fases so formadas como uma consequncia de fenmenos naturais (CALLISTER,

1991).

CLASSIFICAO

Os polmeros podem ser classificados em trs grupos principais:

termoplsticos. Podem ser repetidamente conformados mecanicamente desde que

reaquecidos. Portanto, no s a conformao a quente de componentes possvel, mas

tambm a reutilizao de restos de produo, que podem ser reintroduzidos no processo

de fabricao (reciclagem).

Muitos termoplsticos so parcialmente cristalinos e alguns so totalmente amorfos. Exemplos

tpicos de termoplsticos so: polietileno, policloreto de vinila (PVC), polipropileno e

poliestireno (PADILHA, 2000).

termorrgidos. So conformveis plasticamente apenas em um estgio intermedirio de

sua fabricao. O produto final duro e no amolece mais com o aumento da

temperatura. Uma conformao plstica posterior no portanto possvel. No so

actualmente reciclveis.

Os termorrgidos so completamente amorfos, isto , no apresentam estrutura cristalina.

Exemplos tpicos de termorrgidos so: baquelite, resinas epoxdicas, polisteres e poliuretanos

(PADILHA, 2000).

elastmeros (borrachas). So tambm materiais conformveis plasticamente, que se

alongam elasticamente de maneira acentuada at a temperatura de decomposio e

mantm estas caractersticas em baixas temperaturas.


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Os elastmeros so estruturalmente similares aos termoplsticos, isto , eles so parcialmente

cristalinos. Exemplos tpicos de elastmeros so: borracha natural, neopreno, borracha de

estireno, borracha de butila e borracha de nitrila (PADILHA, 2000).

CLASSIFICAO DE COMPSITOS POLIMRICOS

Um esquema simples para a classificao de materiais conjugados (compsitos) mostrado na

Figura 1, que consiste de 3 principais divises:

Compsitos reforados por partcula, compsitos reforados por fibra e compsitos

estruturais.

Tambm, existem pelo menos duas subdivises para cada diviso. A fase dispersa para

compsitos reforados por partcula equiaxiada (isto , dimenses das partculas so

aproximadamente as mesmas em todas as direces); para compsitos reforados por fibra, a

fase dispersa tem a geometria de uma fibra (isto , uma grande razo comprimento-para-

dimetro). Compsitos estruturais so combinaes de compsitos e materiais homogneos

(CALLISTER, 1991).

Figura 1. Um esquema de classificao para os vrios tipos de compsitos (CALLISTER, 1991).


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COMPSITOS REFORADOS COM PARTCULAS

Como foi observado na Fig. 1, os compsitos com partculas grandes e os compsitos reforados

por disperso so as duas subclassificaes dos compsitos reforados com partculas. A

distino entre essas subclassificaes est baseada no mecanismo do reforo ou aumento da

resistncia.

O termo "grande" usado para indicar que as interaces partcula-matriz no podem ser tratadas

no nvel ou ponto de vista atmico ou molecular. Para a maioria desses compsitos, a fase

particulada mais dura e mais rgida do que a matriz. Essas partculas de reforo tendem a

restringir o movimento da fase matriz na vizinhana de cada partcula. Essencialmente, a matriz

transfere parte da tenso aplicada s partculas, as quais suportam uma fraco da carga. O grau

de reforo ou melhoria do comportamento mecnico depende de uma ligao forte na interface

matriz-partcula (CALLISTER, 1991).

No caso dos compsitos que tm a sua resistncia aumentada por disperso, as partculas so, em

geral, muito menores, com dimetros entre 0,01 e 0,1 ftm (10 e 100 nm). As interaces

partcula- matriz que levam ao aumento de resistncia ocorrem no nvel atmico ou no nvel

molecular.

COMPSITOS REFORADOS COM FIBRAS

Tecnologicamente, os compsitos mais importantes so aqueles em que a fase dispersa encontra-

se na forma de uma fibra. Os objectivos de projecto dos compsitos reforados com fibras

incluem com frequncia resistncia e/ou rigidez alta em relao ao seu peso. Essas caractersticas

so expressas em termos dos parmetros resistncia especfica e mdulo especfico, os quais

correspondem, respectivamente, s razes do limite de resistncia traco em relao

densidade relativa e ao mdulo de elasticidade em relao densidade relativa (CALLISTER,

1991).

Como foi observado para a Fig. 1, os compsitos reforados com fibras so subclassificados de

acordo com o comprimento da fibra. No caso das fibras curtas, as fibras so muito curtas para

produzir uma melhoria significativa na resistncia.


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COMPSITOS ESTRUTURAIS

Um compsito estrutural composto normalmente tanto por materiais homogneos como por

materiais compsitos, cujas propriedades dependem no somente das propriedades dos materiais

constituintes, mas tambm do projecto geomtrico dos vrios elementos estruturais. Os

compsitos laminares e os painis em sanduche so dois dos tipos de compsitos estruturais

mais comuns (CALLISTER, 1991).

IMPORTNCIA DO PROCESSAMENTO DE POLMEROS E SEUS COMPSITOS

A importncia dos materiais compsitos resulta da combinao de dois ou mais materiais

diferentes, com a finalidade de produzir um material cujas propriedades sejam, em alguns

aspectos, superiores as propriedades individuas das matrias que o constituem. As propriedades

fsicas e mecnicas dos matrias compsitos so extremamente influenciadas pelas percentagens

relativas dos seus componentes elementares e pelo modo como esses compostos esto dispostos

entre si (RODRIGUES & MARTINS, 2005).

TCNICAS DE PROCESSAMENTO DE POLMEROS E SEUS COMPSITOS

PROCESSAMENTO POR EXTRUSO

A extruso um processo de conformao plstica, no qual, por aco de uma tenso elevada,

um material forado a passar por meio de uma matriz aberta, provocando uma resoluo da

seco transversal ( SMITH, 2010).

um processo de produo caracterizado por forar o material atravs de um orifcio ou

ferramenta. A palavra "extruso" vem do Latim ex significa fora e trudere significa

empurrar, forar. um dos mtodos mais importantes para produo de materiais termoplsticos

(ASKELAND, 1988). Pode-se definir, ento, a extruso como o processo de obteno de

produtos com comprimentos ilimitados e seo transversal constante, obrigando o material a

passar atravs de um cabeote sob condies de presso e temperatura controlada.

O processo de extruso, basicamente, um processo de formao contnua de fluido atravs do

orifcio de uma ferramenta adequada (die), e, subsequentemente, solidificando-a em um produto


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(produto extrudido de seco transversal constante). No caso de materiais termoplsticos, o

material de alimentao, em forma de p ou granulados, o mais geralmente aquecido para um

estado fluido e bombeado para dentro do molde, atravs de uma extrusora de parafuso, que

ento solidificado por arrefecimento depois de sair do molde (SCHEY. A, 1987).

O processamento por extruso realizado em um equipamento conhecido como extrusora.

Existem as extrusoras com uma nica rosca e extrusoras de dupla rosca.

Figura 2. Vista de corte de uma extrusora de rosca utilizada para o processamento de materiais

polimricos.

A extrusora alimentada com resina atravs de um funil alimentador (tremonha), situado na

seo traseira. A resina transportada ao longo do cilindro pelo movimento de rotao da rosca.

As resinas so fundidas gradativamente pelo contacto com a parede aquecida do cilindro e o

calor gerado pelo cisalhamento da massa entre a rosca e o cilindro. A rosca comprime o polmero

atravs da matriz, que molda o fundido na sua forma final.

A tcnica est especialmente adaptada para produzir comprimentos contnuos que possuem

geometrias de seo recta constantes como, por exemplo, bastes, tubos, canais de mangueira,

folhas finas e filamentos (CALLISTER, 1991).

ETAPAS DA EXTRUSO

O material moldvel, polmero, fundido;

Depois forado atravs da abertura de uma matriz ou estampo metlico;

O produto extrudado resfriado progressivamente em gua at permanecer slido;


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O extrusado pode ser enrolado em bobinas, cortado em peas de dimenses especificadas, ou

cortado em grnulos regulares com faca rotativa.

PROCESSAMENTO POR INJECO

O processamento por injeco um dos processos mais versteis e modernos na rea de

transformao de polmeros, que, surge como um aperfeioamento da tecnologia de moldagem

por transferncia (RODRIGUES & MARTINS, 2005).

Este processo consiste basicamente em forar o polmero a altas temperaturas, acima de sua

fuso e presso, amolecido ou fundido, atravs de uma rosca pisto, para o interior da cavidade

de um molde. Aps o resfriamento a pea ento extrada. A moldagem de injeco um

processo intermitente composta por vrias etapas que se repetem a cada ciclo, na qual podem ser

produzidas uma ou vrias peas por vez.

empregada quando a quantidade de peas termoplsticas a serem produzidas de grande

quantidade e necessria uma boa exactido dimensional.

Figura 3. Equipamento de injeco com rosca/pisto. Adaptado de Blass, Arno (1988).

O polmero adicionado na injectora atravs do funil de alimentao. A rosca gira e empurra o

polmero para a parte frontal da mesma. Enquanto a rosca gira ela recua para trs, pois precisa de

espao sua frente para depositar o material polimrico fundido ou amolecido e homogeneizado.

Aps a deposio de uma quantidade suficiente de material depositado na parte frontal da rosca,

uma vlvula presente perto do bico de injeco se abre. Neste momento, a rosca deixa de actuar


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como parafuso e actuar como se fosse um pisto, fazendo movimento para frente, empurrando

assim o material para dentro das cavidades do molde. Assim que o polmero entra atravs dos

canais do molde, inicia-se o processo de resfriamento do material. Depois de resfriado o material

ento extrado.

ETAPAS DA INJECO

Aquecimento e fuso da resina

Homogeneizao do material fundido

Injeco do extrudado no interior da cavidade do molde

Resfriamento e solidificao do material na cavidade

Ejeco da pea moldada

PROCESSAMENTO POR INSUFLAO

O processo de moldagem por insuflao para a fabricao de recipientes de plstico semelhante

quele usado para a insuflao de garrafas de vidro, conforme representado na Fig. 4. Em

primeiro lugar, um parison, ou pedao de tubo feito de polmero extrudado. Enquanto este

ainda se encontra em seu estado semifendido, o parison colocado em uni molde em duas peas

que possui a configurao desejada para o recipiente. A pea oca moldada pela insuflao de ar

ou vapor sob presso para o interior do parison, forando as paredes do tubo a se conformarem

com os contornos do molde. Obviamente, tanto a temperatura como a viscosidade do parison

devem ser reguladas cuidadosamente (CALLISTER, 1991).


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Figura 4. Tcnica de prensagem e insuflao adaptada de C.J. Phillips (CALLISTER, 1991).

PROCESSAMENTO POR COMPRESSO

O processo de moldagem por compresso usado para polmeros termoendurecveis activados.

Moldagem por compresso basicamente envolve a prensagem de uma carga de material

deformvel entre as duas metades de um molde aquecido, e a sua transformao em produto

slido sob efeito da temperatura do molde elevada.

O processo de moldagem por compresso consiste em introduzir resina termoendurecivel, que

pode ter sido ou no pr-aquecida, entre as metades abertas de um molde quente. Uma vez

fechado o molde, o calor e a presso amolecem a resina e o plstico liquefeito forado a

preencher as cavidades do molde (RODRIGUES & MARTINS, 2005).

As temperaturas de moldagem por compresso so geralmente na gama de140-200C; presses

dos moldes podem variar de 35 atm a 700 atm. Os custos dos materiais so geralmente pr-

aquecido para acelerar a fase de amaciamento inicial.


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Moldagem por compresso caracterizada pelo fluxo de programa e moderada carga de material

muito viscoso para encher a cavidade, e que normalmente no adequado para a fabricao de

peas complexas, ou partes apresentando inseres frgeis (SCHEY. A, 1987).

Figura 5. Equipamento para Moldagem por Compresso (CALLISTER, 1991).

Para uma moldagem por compresso, as quantidades apropriadas do polmero e dos aditivos

necessrios, completamente misturados, so colocadas entre os membros macho e fmea do

molde, como est ilustrado na Fig. 5. Ambas as peas do molde so aquecidas; entretanto,

somente uma dessas peas mvel. O molde fechado, e calor e presso so aplicados, fazendo

com que o material plstico se torne viscoso e se ajuste forma do molde. Antes da moldagem,

as matrias-primas podem ser misturadas e pressionadas a frio na forma de um disco, o qual

chamado pr-conformado. O pr-aquecimento do pr-conformado reduz o tempo e a presso de

moldagem, estende o tempo de vida til da matriz e produz uma pea acabada mais uniforme

(CALLISTER, 1991).

PROCESSAMENTO DE TERMORRIGIDOS

Polmeros termorrgidos so aqueles que no amolecem com o aumento da temperatura e por

isso, uma vez produzidos, no podem ser r-deformados ou reprocessados.


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A fabricao dos termorrgidos ordinariamente realizada em dois estgios:

Primeiro vem a preparao de um polmero linear (s vezes denominado pr-polmero)

como um lquido, tendo uma pequena massa molecular.

O segundo estgio, denominado "cura", pode ocorrer durante aquecimento e/ou pela

adio de catalisador, e s vezes sob presso.

Durante a cura ocorrem mudanas qumicas e estruturais em escala molecular, com formao

de ligaes cruzadas ou reticuladas.

Termorrgidos no podem ser reciclados, no se fundem, so usveis a temperaturas maiores do

que os termoplsticos, e so quimicamente mais inertes. Em alguns casos somente a temperatura

pode ser usada como agente de polimerizao como, por exemplo, o baquelite.

Os termorrgidos podem ser processados por alguns mtodos, onde se destacam a moldagem por

compresso e transferncia, moldagem por injeco e por fundio.

Figura 6. Esquema de processamento de polmeros termofixos/termorrigidos.

PROCESSAMENTO DE ELASTMEROS

So conhecidos como borrachas, eles tm uma deformao elstica muito grande (cerca de

200%). Uma das propriedades fascinantes dos materiais elastmeros a sua elasticidade, que se

assemelha da borracha. Isto , eles possuem a habilidade de serem deformados segundo nveis

de deformao muito grandes e em seguida retornarem elasticamente, tais como molas, s suas

formas originais (CALLISTER, 1991).

A deformao elstica, mediante a aplicao de uma carga de traco, consiste em desenrolar,

destorcer e rectificar as cadeias apenas parcialmente e, como resultado, along-las na direco da

tenso, um fenmeno que est representado na Fig. 7. Com a liberao da tenso, as cadeias se


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enrolam novamente de acordo com as suas conformaes antes da aplicao da tenso, e a pea

macroscpica retorna sua forma original (CALLISTER, 1991).

Figura 7. Representao esquemtica de molcula de cadeias de polmeros com ligaes

cruzadas (a) em um estado sem torses e (b) durante a deformao elstica em resposta

aplicao de uma tenso de traco. ( adaptada de Z. D Jastrzebski), (CALLISTER, 1991).


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PARTE II

CARACTERIZAO DE POLMEROS E SEUS COMPSITOS

Figura 8. Fluxograma da caracterizao de polmeros

IMPORTNCIA DA CARACTERIZAO E MTODOS INSTRUMENTAIS UTILIZADOS

A importncia da caracterizao de polmeros e seus compsitos reside no crescente interesse,

devido necessidade de seleco adequada do material baseado no desempenho do sistema em

estudo. Importante na descrio dos aspectos de composio e estrutura (incluindo defeitos) dos

materiais, dentro de um contexto de relevncia para um processo, produto ou propriedade em

particular (MANSUR).


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TCNICAS DE CARACTERIZAO DE POLMEROS

No seria exagero afirmar que todas as tcnicas de caracterizao so aplicveis aos polmeros e

aos materiais polimricos deles derivados. Para ilustrar esta afirmao, citaremos a que algumas

tcnicas e suas aplicaes.

ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO

O espectro infravermelho de polmeros bastante simples considerando-se o grande nmero de

tomos envolvidos (BILLMEYE, 1984). A anlise vibracional de polmeros fornece

informaes sobre trs importantes caractersticas estruturais: a) a composio qumica, b) a

estrutura configuracional e conformacional, e, c) as foras interatmicas associadas s ligaes

de valncia ou interaces intermoleculares.

O infravermelho a ferramenta espectroscpica preferida na caracterizao de polmeros devido

a sua praticidade (FREEMAN, 1985). As amostras podem ser preparadas de diversas maneiras

(pastilha, filme, fita, etc.). Os dados obtidos podem ser manipulados por vrias tcnicas como

subtraco de espectros (ALLARA, 1979), anlise de factores, deconvoluo espectral e podem

tambm ser usados quantitativamente (KOENIG & KORMOS, 1979).

A espectroscopia no infravermelho pode ser usada para identificar a presena de monmero

residual, algumas caractersticas estruturais do polmero, alm de constatar a presena de

aditivos, como o caso do filme de PVC que apresenta um estiramento caracterstico de ster

devido ao aditivo tipo dialquilftalato usado.

DIFRAO DE RAIOS-X (XRD)

O mtodo de espalhamento de raios-X uma das tcnicas mais antigas e mais usadas no estudo

da caracterizao dos polmeros por ser uma tcnica capaz de identificar os diversos estados de

ordenamento da matria. Um feixe de raios-X incidente em um material parcialmente

absorvido, outra parte espalhada e o restante transmitido sem modificao. O espalhamento

dos raios-X ocorre como um resultado da interaco com os electres no material. Os raios-X

espalhados sofrem interferncia entre si e produzem um padro de difraco que varia com o

ngulo de espalhamento. A variao da intensidade espalhada e difractada com o ngulo d

informaes sobre a distribuio de densidade electrnica e, portanto, das posies atmicas


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dentro do material (ROE, 1985).

As tcnicas de espalhamento de raios-X mais comuns so o espalhamento de raios-X de ngulo

largo (WAXS = wide-angle X-ray scattering) e espalhamento de raios-X de ngulo pequeno

(SAXS = small-angle X-ray scattering). Em termos gerais, WAXS usado para obter

informaes na escala de 1 nm ou menor e SAXS na escala de 1-1000 nm (ROE, 1985).

O padro de espalhamento de um polmero amorfo consiste somente de picos amorfos alargados

(halos), que entretanto, oferecem muitas informaes teis sobre o estado de empacotamento das

molculas no interior do polmero amorfo (ROE, 1985). A relao de Bragg, escrita como

d sen 2. , onde o comprimento de onda da radiao e o ngulo de mxima intensidade

de espalhamento, pode ser usada como uma boa regra prtica para estimar a escala de tamanho d

da estrutura responsvel pelo espalhamento. Em WAXS, o menor ngulo 2 no qual a

intensidade pode ser medida convenientemente est em torno de 6 (ROE, 1985).

Em polmeros no-cristalinos, o espaamento mdio molecular entre cadeias () em ngstrons

calculado a partir do mximo mais intenso, atravs da equao.

Rsen

5

8

A largura a meia altura (HW) da banda de maior intensidade usada para descrever a

distribuio do espaamento mdio molecular entre cadeias.

A difraco de raios-X encontra aplicao na determinao do grau de cristalinidade do

polmero. O difratograma pode ser dividido e ajustado matematicamente em duas partes: uma

amorfa e a outra cristalina. A quantificao destas reas permite avaliar o grau de cristalinidade

de um polmero.

MICROSCOPIA ELECTRNICA DE TRANSMISSO (TEM)

O tamanho das partculas de ltex comummente medido por tcnicas de espalhamento de luz e

por microscopia electrnica de transmisso (TEM = Transmission Electron Microscope).

A microscopia electrnica de transmisso uma tcnica frequentemente utilizada, pois permite

uma determinao visual do tamanho, forma e a distribuio de tamanho das partculas. A


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capacidade de determinao visual tem auxiliado na observao de formao de pontes

interpartculas, partculas de morfologias anmalas e de fraces de pequenas partculas de ltex

resultantes de nucleao secundria (DUNN, 1991).

Para a obteno de uma distribuio de tamanho das partculas por microscopia electrnica de

transmisso, que tenha significado estatstico, necessrio medir, no mnimo, 3000 partculas,

embora tratando-se de ltex esfricos e relativamente mono dispersos, este nmero seja

normalmente bem menor, sendo comum a utilizao de 150 partculas (BLAAKMEER & FLEE,

1989).

REOMETRIA

REOMETRIA CAPILAR

A reometria capilar a tcnica mais utilizada para o estudo das propriedades reolgicas de

polmeros fundidos. Esta tcnica mede a vazo em um tubo em funo da presso e realizada

em um remetro capilar (BARRA).

PRINCPIO DE MEDIDA DE VAZO POR UM REMETRO CAPILAR:

O polmero fundido forado a atravessar um orifcio capilar de rea transversal circular. Mede-

se a fora exercida pelo pisto sobre o fluido, para que este escoe a uma velocidade constante. A

vazo do fluido tambm calculada (BARRA). A Fig. 9 ilustra o remetro capilar.

Figura 9. Esquema ilustrativo de um remetro capilar: (A) Capilar, (B) Barril, (C) Pisto, (D)

clula de carga, Db

dimetro no barril, e Dc o dimetro do capilar.


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O fluxo que ocorre em um capilar o mesmo apresentado anteriormente, para condutos de seo

circular. No remetro capilar considerado que o fluxo est em regime permanente de

cisalhamento (BARRA).

ANALISE TERMOGRAVIMETRICA (TGA)

A analise termogravimtrica mede a mudana de peso de uma amostra em funo do tempo ou

temperatura. A amostra colocada em uma microbalana, que por sua vez e inserida dentro de

um forno. Estabelece-se um programa de aquecimento, a uma taxa predeterminada, e a variao

de peso da amostra e detectada. Durante o aquecimento a amostra pode sofrer reaces que

liberam gases. Para evitar que estes gases retornem e se condensem na parte electrnica do

aparelho, e necessrio realizar uma purga do sistema, com ar sinttico para ensaios realizados em

atmosfera oxidante e com nitrognio gasoso para ensaios realizados em atmosfera inerte.

TESTE DE PROPRIEDADES MECNICAS

(tensile testibg: Youngs modulus, Stress at yield, Elongation at break)

As propriedades mecnicas dos polmeros so especificadas atravs de muitos dos mesmos

parmetros usados para os metais, isto , o mdulo de elasticidade, o limite de resistncia

traco e as resistncias ao impacto e fadiga (CALLISTER, 1991).

ENSAIO DE TRACO (Tensile Testing)

O ensaio de traco consiste, basicamente, em se traccionar um corpo de prova de seo recta

rectangular ou circular at a sua ruptura.

So encontrados trs tipos de comportamento tenso de formao tipicamente diferentes nos

materiais polimricos, como est representado na Fig. 10. A curva A ilustra o comportamento

tenso-deformao apresentado por um polmero frgil, mostrando que este sofre fractura

enquanto se deforma elasticamente. O comportamento apresentado pelo material plstico, curva

B, semelhante quele encontrado para muitos materiais metlicos; a deformao inicial

elstica, a qual seguida por escoamento e por uma regio de deformao plstica.


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Figura 10. Comportamento tenso-deformao para polmeros frgeis (CALLISTER, 1991).

MODULO DE YOUNG (Youngs modulus)

Dependendo do tipo de carga representada pelo diagrama de tenso-deformao, o mdulo de

elasticidade pode ser relatado como: mdulo de elasticidade compressivo (ou mdulo de

elasticidade em compresso); mdulo de elasticidade flexural (ou mdulo de elasticidade em

flexo); mdulo de elasticidade de cisalhamento (ou mdulo de elasticidade em cisalhamento);

mdulo de elasticidade de traco (ou mdulo de elasticidade em tenso); ou mdulo de

elasticidade de toro (ou mdulo de elasticidade em toro). O mdulo de elasticidade pode ser

determinado por meio de testes dinmicos, onde ele pode ser derivado do mdulo complexo. O

mdulo usado sozinho geralmente refere-se ao mdulo de elasticidade de traco. O mdulo de

cisalhamento quase sempre igual ao mdulo de toro e ambos so chamados de mdulo de

rigidez. O mdulo de elasticidade em tenso e compresso so aproximadamente iguais e so

conhecidos como mdulo de Young. O mdulo de rigidez relaciona-se ao mdulo de Young por

meio da equao:

Onde:

E o mdulo de Young (psi), G o mdulo de rigidez (psi) e r o coeficiente de Poisson. O

mdulo de elasticidade tambm chamado de mdulo elstico e coeficiente de elasticidade


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