Como determinar a temperatura de trabalho de polímeros? - Afinko
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21 de janeiro de 2021 /em Análise de Falhas, Ensaios e Análises de Caracterização /por Gabriel Silveira
A temperatura é um dos fatores que mais influenciam o uso dos materiais poliméricos. Conhecer a faixa adequada deste parâmetro para a aplicação de cada tipo de material é de extrema importância para um bom desempenho e prevenção de falhas.
Por que determinar a temperatura de trabalho dos polímeros?
Quais os problemas causados por uma temperatura inadequada de trabalho?
Quais ensaios são utilizados para determinar a temperatura de trabalho dos polímeros?
A temperatura é um fator limitante no uso de polímeros em relação às demais classes de materiais. A maior parte dos polímeros não suportam temperaturas de trabalho muito elevadas, portanto é necessário determinar as faixas de temperatura onde estes materiais estão aptos à desempenhar boas propriedades, principalmente mecânicas.
Figura: Imagem ilustrativa de um termômetro.
Polímeros amorfos perdem estabilidade estrutural quando atingem sua temperatura próximas à sua temperatura de transição vítrea (Tg). Já polímeros semicristalinos apresentam perda de estabilidade estrutural ao atingirem temperaturas próximas à sua temperatura de Fusão (Tm). Portanto, ter conhecimento sobre a faixa de temperatura onde estas transições térmicas ocorrem, é de extrema importância para determinar a faixa de temperatura de trabalho de cada tipo material.
Nós já escrevemos um texto sobre os polímeros amorfos e semicristalinos. Acesse já clicando no link: https://afinkopolimeros.com.br/polimero-cristalino-o-que-e-saiba-ja/)
Quando um polímero é utilizado acima de sua temperatura de trabalho, ele fica susceptível a falhas mecânicas devido ao efeito da temperatura em sua estrutura molecular. O aumento da temperatura fornece energia ao material, fazendo com que as cadeias moleculares ganhem mobilidade, fazendo com que o módulo de elasticidade, por exemplo, reduza e, consequentemente, perda de propriedades mecânicas.
Além disso, temperaturas mais altas do que o recomendado pode acelerar o processo de degradação, causando problemas como a redução da massa molar dos polímeros e a alteração nos aspectos visuais, como mudança de cor, amarelamento, surgimento de manchas e alteração de brilho.
Da mesma forma, o uso do material em temperaturas abaixo do recomendado pode causar fratura frágil no produto, visto que, com a diminuição da temperatura, o material tende a se tornar mais rígido e perder em propriedades como a resistência ao impacto.
A Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) é o principal ensaio utilizado para a determinar as regiões onde as transições térmicas do material ocorrem. O equipamento utilizado nesta análise é capaz de medir as variações energéticas, enquanto submete a amostra à uma varredura de temperatura em função do tempo.
Este ensaio torna possível identificar a faixa de temperatura onde ocorre a temperatura de transição vítrea (Tg) e a Fusão dos polímeros semicristalinos (Tm), ambas transições térmicas importantes para os materiais poliméricos. A partir destas informações é possível estipular uma faixa de temperatura adequada de trabalho para cada material, garantindo uma aplicação efetiva.
(Nós já escrevemos um texto sobre este ensaio no nosso Blog. Acesse já clicando no link: https://afinkopolimeros.com.br/dsc-o-que-e-e-para-que-serve/
Figura: Gráfico teórico de uma análise de DSC
O ensaio HDT consiste em submeter a amostra polimérica à uma carga de flexão constante durante o aumento de temperatura a uma taxa de aquecimento pré-definida, padronizada por norma.
A Temperatura de Deflexão Térmica é determinante na estabilidade mecânica dos polímeros, uma vez que a temperatura de trabalho deve sempre ser inferior à ela.
Alguns aditivos têm influência preponderante na Temperatura de Deflexão dos materiais poliméricos. Vale ressaltar que aditivos como plastificantes, dependendo da quantidade utilizada, podem causar quedas consideráveis na HDT, reduzindo a temperatura de trabalho destes materiais.
A Afinko realiza os ensaios listados com o objetivo determinar a temperatura de trabalho de polímeros. Caso tenha interesse, entre já em contato pelo e-mail: contato@afinkopolimeros.com.br
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