Materiais termoplasticos

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CAPÍTULO 2 PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS

2.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Uma grande variedade de técnicas de processamento é empregada na obtenção de artefatos poliméricos. O método usado de conformação para um determinado polímero depende de vários fatores, tais como: 1 – Se o polímero é termoplástico ou termofixo. 2 – Geometria e tamanho da peça. 3 – Para polímeros termoplásticos: temperaturaque amolece; propriedades reológicas (curvas de fluxo) quando amolecido; temperatura; tempo de resfriamento após a moldagem. 4 – Para polímeros termofixos: temperatura e; tempo de cura.

O processamento de polímeros termoplásticos ocorre normalmente em temperaturas elevadas (200oC até 500oC) e, com freqüência, com a aplicação de pressão. Os termoplásticos amorfos são conformados acima das suastemperaturas de transição vítrea, enquanto que os semicristalinos são processados acima de suas temperaturas de fusão. Um fator importante que deve ser destacado no processamento de polímeros é que estes materiais, geralmente, apresentam uma capacidade calorífica (Cp) e calor latente maiores do que os materiais convencionais, tais como metais e cerâmicas. Por exemplo, a capacidade calorífica docobre (Cpcu=0,09 KJ/KgoC) é bem inferior a capacidade calorífica do Poliestireno (PS) (CpPS=1,34 KJ/KgoC). Portanto, os equipamentos de processamento de polímeros devem ser projetados de forma a atender aos requisitos necessários para que o material seja conformado adequadamente, isto é, deve-se levar em consideração a capacidade calorífica, calor latente, propriedades reológicas do polímero, entreoutros fatores.

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A Tabela 1 apresenta a capacidade específica e o calor latente de fusão de alguns polímeros. Tabela 1 Capacidade calorífica e calor latente de fusão para polímeros. Polímero Cp (KJ/Kg C)
o

Calor Latente (KJ/Kg)

Temperatura de processamento (oC)

Calor Total para o processo (KJKg-1) 300 720 550 240 570 350 300 390

PMMA HDPE PP PS Náilon PC ABS PPO

1,47 2,301,93 1,34 1,67 1,26 1,47 1,34

209 100 130 -

225 240 250 200 280 300 225 310

Observa-se que termoplásticos semicristalinos requerem maior quantidade de energia para serem fundidos. Para estes materiais, a aplicação de pressão, durante seu processamento, deve ser mantida à medida que a peça é resfriada, a fim de que o material conformado mantenha a sua forma desejada. O processamento depolímeros termofixos é realizado normalmente em dois estágios. Em uma primeira etapa, o polímero de baixo peso molecular (algumas vezes chamado de pré-polímero) é preparado. Esse material é convertido no produto final, durante o segundo estágio, que é realizado normalmente dentro de um molde que possui a forma desejada. Este estágio que é chamado de cura que pode ocorrer através do aquecimento ou adiçãode catalisadores e freqüentemente é realizado sob pressão. A cura é uma reação química, na qual se forma uma estrutura com ligações cruzadas ou em rede. Após essa reação, o polímero termofixo é removido do molde, ainda quente, uma vez que, após a formação do reticulado ele está dimensionalmente estável.

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A tabela 2 apresenta as diferenças principais do processamento de termoplásticos etermofixos. Tabela 2 Diferença entre as características de processamento de termoplásticos e termofixos. Características Termoplásticos Termofixos Há reação química: No processamento Não há reação química Formação de ligações cruzadas ou reticulação Termoplásticos amorfos a Tp Temperatura de processamento (Tp) deve ser superior à sua tg . Termoplásticos semicristalinos a Tp deve ser superior à suaTm. Propriedades Reológicas importantes Curvas de fluxo, viscosidade e sua dependência com a taxa de cisalhamento e pressão durante a conformação Ponto ou tempo gel: tempo em que a viscosidade do polímero aumenta drasticamente (tempo necessário para processar o material) A faixa de aplicação desses Aplicações materiais fica restrita à sua tg, tm e temperatura de amolecimento. Materiais que...
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