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FACULDADE DE TECNOLOGIA DA ZONA LESTE

TIAGO GONÇALVES SANTANA

TRABALHO DE DEGRADAÇÃO DE MATERIAIS

CURSO: POLÍMEROS
TURMA: 5º SEMESTRE
DISCIPLINA: DEGRADAÇÃO
PROFESSOR: MIRIAN

São Paulo

Degradação Mecânica
A iniciação da degradação de polímeros por esforçomecânico, ou por aplicação de uma tensão mecânica, é uma questão com um sentido bastante amplo, pois compreende desde os fenômenos de fratura, o processamento, até as modificações químicas induzidas pela tensão mecânica ou por cisalhamento combinado com reação química (extrusão reativa). Na fratura a frio o material é submetido apenas a tensão mecânica. No processamento o esforço mecânico é aplicado aomesmo tempo que o aquecimento, ou seja é aplicado ao polímero amolecido ou fundido. Na extrusão reativa associamos o aquecimento, a tensão mecânica e um reagente químico. Vamos procurar discutir cada um desses tipos de degradação mecânica separadamente para poder entender melhor o processo. A resposta de um polímero à aplicação de uma tensão mecânica dependerá da sua estrutura química, dasinterações intermoleculares, do tempo de aplicação da tensão, da temperatura e da história de processamento do polímero. Por exemplo, um mesmo material pode ter um comportamento frágil a temperaturas abaixo de sua temperatura de transição vítrea, Tg, e um comportamento dúctil acima da Tg e abaixo da temperatura de amolecimento ou de fusão, Tm. Como queremos enfocar aqui especificamente os casos onde oesforço mecânico é a causa da degradação ou, mais precisamente, onde a tensão mecânica causa modificações químicas caracterizadas como degradações terão dois aspectos diferentes a enfocar. Inicialmente enfocaremos a fratura que ocorre como resposta a um esforço mecânico quando o polímero está abaixo de sua temperatura de amolecimento, ou da Tm. Esta fratura é consequência de rompimento de interaçõesintermoleculares e quebras de ligações químicas. Em seguida discutiremos as quebras de ligações químicas que ocorrem quando o polímero está no estado amolecido ou no estado fundido (com maior fluidez), causadas por efeitos termomecânicos que ocorrem principalmente durante o processamento.
Está bem estabelecido que o efeito do esforço mecânico sobre macromoléculas a temperatura ambiente ousub-ambiente é completamente diferente do mesmo efeito sobre moléculas de baixa massa molar. O mesmo pode-se dizer que ocorrerá se compararmos um sólido cristalino com um polímero. Em outras palavras, fluidos “newtonianos” b e sólidos “hookeanos” c respondem a esforços mecânicos de tensão ou cisalhamento de maneira completamente diferente dos polímeros.
Para entender isso é interessante discutirprimeiro o que ocorre com os outros tipos de materiais.
Os compostos orgânicos de baixa massa molar não sofrem mudanças químicas quando submetidos a esforços mecânicos a temperatura ambiente. De um modo geral, eles respondem ao esforço mudando sua forma macroscópica por variação das interações intermoleculares, sem o rompimento de ligações químicas. Se quebrarmos um cristal de açúcar ele continuarámantendo todas as suas propriedades de cor, odor e sabor. Quando rompemos um cristal de sólido iônico, como o cloreto de sódio não haverá formação de espécies quimicamente reativas, os sólidos cristalinos iônicos se rearranjam próximo à superfície da fratura de modo a manter a eletroneutralidade. No outro extremo de nossa comparação estão os sólidos cristalinos covalentes, como por exemplo odiamante. Quando ele é fraturado ocorre quebra de ligações C-C e um rearranjo da estrutura tetraédrica em torno dos átomos de carbono próximos à superfície. De qualquer forma não ocorrem processos que alterem as características químicas do diamante a partir de uma fratura. Um diamante de pequenas dimensões é quimicamente indistinguível de um cristal de diamante de dimensões maiores. A exceção a...
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