Estados físicos

1. Estados físicos Estados: Estados Físicos: • líquido * líquido viscoso • sólido * vítreo • gasoso * cristalino

2. Transições Polímero amorfo Polímero semi-cristalino Polímero 100 % cristalino • Temperatura de transição vítrea (Tg) • Temperatura de fusão (Tm)

3. Fatores que influenciam a Tg • flexibilidade • geometria • grupos pendentes • grupo pendente polar • plastificante

4. Fatores que influenciam a Tm • rigidez da cadeia principal • presença de grupos polares (-CONH- , -OH) • presença de grupos laterais

5. 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 x o

6. 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

7. E x T / Tg

8. 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.

9. RIGIDEZ • módulo de elasticidade ou módulo de Young: E (t,T) =  /  (t,T)  = tensão  = deformação dependente do tempo e da temperatura

10. 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

11. 1. Regime Vítreo Tg = rompimento das ligações secundárias Linhas cheias: ligações covalentes Linhas pontilhadas: ligações secundárias

12. 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

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

14. 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 +

15. 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

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

17. 3. Regime borrachoso T > Tg : líquido viscoso (cadeias curtas) elastômero (cadeias longas) N = nós “memória” E é baixo = platô borrachoso

18. 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

19. 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

20. Diagrama do E p/ polímeros