Estados físicos
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Estados físicos
Estados: Estados Físicos: líquido * líquido viscoso sólido * vítreo gasoso * cristalino
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Transições
Polímero amorfo
Polímero semi-cristalino
Polímero 100 % cristalino
Temperatura de transição vítrea (Tg) Temperatura de fusão (Tm)
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Fatores que influenciam a Tg
flexibilidade geometria grupos pendentes grupo pendente polar plastificante
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Fatores que influenciam a Tm
rigidez da cadeia principal presença de grupos polares (-CONH- , -OH) presença de grupos laterais
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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
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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
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E x T / Tg
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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.
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RIGIDEZ
módulo de elasticidade ou módulo de Young:
E (t,T) = / (t,T)
= tensão
= deformação
dependente do tempo e da
temperatura
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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
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1. Regime Vítreo Tg = rompimento das ligações
secundárias
Linhas cheias:ligações covalentes
Linhas pontilhadas:ligações secundárias
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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
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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)
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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 +
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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
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Esquema de equivalência entre o efeito do tempo e da temperatura no regime visco - elástico
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3. Regime borrachosoT > Tg : líquido viscoso (cadeias curtas)
elastômero (cadeias longas)
N = nós“memória”
E é baixo = platô borrachoso
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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
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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
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Diagrama do E p/ polímeros