estados físicos

Estados físicos

Estados: Estados Físicos: líquido * líquido viscoso sólido * vítreo gasoso * cristalino

Transições

Polímero amorfo

Polímero semi-cristalino

Polímero 100 % cristalino

Temperatura de transição vítrea (Tg) Temperatura de fusão (Tm)

Fatores que influenciam a Tg

flexibilidade geometria grupos pendentes grupo pendente polar plastificante

Fatores que influenciam a Tm

rigidez da cadeia principal presença de grupos polares (-CONH- , -OH) presença de grupos laterais

Comportamento mecânico dos polímeros

faixa de comportamentos mecânicos:

( T) frágeis viscoelástico

plástico viscoso ( T)

- 20 a 300 C: atravessam toda a faixa

variações no E e Resistência de 1000 xo

Comportamento mecânico dos polímeros

Função de sua massa molar e do quão próximo ele se encontra da sua Tg

Faixa de temperatura normalizada: T/Tg T = temperatura na qual o material se encontra

PMMA: Tg elevada ( T = 0,25 Tg) ----> frágil na Tamb.

PE: Tg ≈ Tamb ----> comportamento viscoelástico

Poli(isopreno): Tg baixa ( T = 1,5 Tg) ----> elastômero

E x T / Tg

Rigidez X Resistência Mecânica

RIGIDEZ: descreve a resistência à deformação elástica

RESISTÊNCIA MECÂNICA: descreve a resistência ao colapso do material através da deformação viscoelástica ou fratura.

RIGIDEZ

módulo de elasticidade ou módulo de Young:

E (t,T) = / (t,T)

= tensão

= deformação

dependente do tempo e da

temperatura

Polímeros lineares amorfos: PMMA, PS

1. Regime vítreo: E (3000 MPa) 2. Regime viscoelástico ou de transição

vítrea: E = 3 MPa 3. Regime borrachoso: E = 3 MPa 4. Regime viscoso: escoamento 5. Regime de decomposição: degradação

1. Regime Vítreo Tg = rompimento das ligações

secundárias

Linhas cheias:ligações covalentes

Linhas pontilhadas:ligações secundárias

Módulo de elasticidade

Média da rigidez de cada um destes 2 tipos de ligação

= f(/E1) + (1-f) /E2 = {(f/E1) + [(1-f)/E2]}

E = / = {(f/E1) + [(1-f)/E2]}-1

f = fração de lig. covalentes de módulo de elasticidade E1

(1 - f) = fração de lig. secundárias de E2

f = 1 : E = 103 GPaf = 0 : E = 1 GPaf = 1/2 : E = 3 GPaf = 3/4 : E = 8 GPapolímeros c/ deformação segundo uma direção preferencial : E = 100 Gpa (~Al)

Relaxações secundárias

Regime Vítreo : temperatura influencia no E

estrutura “frouxa” ----> mobilidade de grupos laterais c/ o aumento da temperatura

essas relaxações podem diminuir o E por um fator de 2 ou +

2. Regime viscoelástico ou de transição vítrea

T rompimento das lig. sec. movimentação das cadeias E

polímero tensionado deslizamento de cadeias deformações locais (fluência)

T > Tg: movimentação das cadeias

retirada a carga: relaxação - leva tempo

Esquema de equivalência entre o efeito do tempo e da temperatura no regime visco - elástico

3. Regime borrachosoT > Tg : líquido viscoso (cadeias curtas)

elastômero (cadeias longas)

N = nós“memória”

E é baixo = platô borrachoso

4. Regime viscoso

T > 1,4 Tg : ligações secundárias completamente rompidas

Nós eventualmente presentes deslizam quando submetidos a tensionamento

Termoplásticos são moldados: polímeros lineares transformam-se em líquidos viscosos

5. Regime de decomposição

T degradação

energia térmica excede a energia

coesiva das moléculas que o compõem

trabalhar a T < 1,5 Tg p/ evitar degradação

Diagrama do E p/ polímeros