t0
t1 130 e 1500C t1
1700C t2
130 e 1500C tm
150 e 1700C IMPACTO ALONGAMENTO R
TRAÇÃO Tg E’1500C ÍNDICE
DE FLUIDEZ ÁREA
E” CRIST
(%)
Elisabete Maria Saraiva Sanchez (PQ) e Lucila Cinthia Cabral (PG)
palavras-chave: degradação térmica, propriedades, análise multivariada
O grau de cristalinidade aumenta em função do tempo e da temperatura de envelhecimento, sendo responsável pela perda de propriedades observada 2. O aumento no índice de fluidez mostra que ocorre cisão de cadeias para temperaturas maiores e tempos mais longos 1.
O acompanhamento do envelhecimento por análise-dinâmico mecânica mostrou alterações tanto na fase vítrea quanto na fase elástica. Na região elástica os polímeros semi-cristalinos possuem propriedades bastante interessantes, entre a temperatura de transição vítrea, Tg, e a fusão, onde a estrutura é formada por cristais em uma matriz elastomérica. O módulo de armazenamento dependerá do grau de cristalinidade e do grau de orientação. Quanto maior a cristalinidade, maior o módulo. O comportamento elástico reflete a deformação da estrutura a nível molecular 2. A área sob o pico da curva do módulo de perda em função da temperatura é proporcional à concentração das espécies, grupos ou segmentos que sofrem relaxação na região da transição vítrea.
A análise de componentes principais é uma manipulação matemática da matriz de dados experimentais, cujo objetivo é representar a variação presente nas medidas usando um menor número de fatores. Novos eixos, chamados de componentes principais, são obtidos através de combinações lineares das medidas originais e permitem a visualização da natureza multivariada dos dados em um espaço de pequena dimensão, geralmente bidimensional. Estes eixos são construídos de maneira a exibir o máximo de informação estatística, por exemplo o primeiro fator ,PC1, detém a variação máxima dos dados em uma direção, o PC2 descreve a variância máxima restante e assim por diante. Nesse novo sistema de eixos o olho humano é capaz de identificar tendências nos dados3.
Objetivos: Correlacionar todos os parâmetros obtidos no envelhecimento térmico do PBT, a partir de uma caracterização bastante completa, através da técnica de análise multivariada.
Experimental: O material utilizado foi o Valox 325-1001, GE Plastics, cujos corpos de prova foram submetidos ao envelhecimento térmico em estufas com circulação de ar, a 130, 150 e 170ºC, por 48, 168 e 1440 h.
São analisados os resultados obtidos nos ensaios mecânicos de tração (alongamento na ruptura e resistência), de impacto, no grau de cristalinidade por DSC, nas propriedades dinâmico-mecânicas (área do pico da Tg nas curvas de módulo de perda, E”, e o módulo de armazenamento, E´, a 150ºC) e no índice de fluidez. O programa utilizado foi o Einsight.
Resultados: Nas Figuras 1(a) e 1(b) estão mostrados os scores e loadings obtidos na análise de componentes principais dos dados autoescalados das amostras envelhecidas nos diferentes períodos. O PBT apresentou boas propriedades mecânicas (alta resistência ao impacto e tenacidade) no tempo inicial (t0). Com um tempo de envelhecimento de 48h (t1), é interessante notar que as amostras submetidas à temperatura de 1700C apresentaram características similares àquelas envelhecidas por 168h (t2) nas três temperaturas (valor de temperatura de transição vítrea mais elevado e maior resistência à tração). Com um tempo de 1440h (tm), as amostras de PBT envelhecidas a 150 e 1700C apresentaram um alto índice de fluidez, indicando que nestas condições ocorreu um acentuado processo de degradação do polímero por cisão de cadeias. Com a formação de cadeias menores, houve um aumento na quantidade de grupos capazes de sofrer processos de relaxação, fazendo com que a área do módulo de perda fosse maior. Além disso, observou-se também um aumento no grau de cristalinidade e no módulo de armazenamento.
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t0
t1 130 e 1500C t1
1700C t2
130 e 1500C tm
150 e 1700C IMPACTO ALONGAMENTO R
TRAÇÃO Tg E’1500C ÍNDICE
DE FLUIDEZ ÁREA
E” CRIST
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Figura 1(a) Scores e 1(b) Loadings da análise de componentes principais das amostras de PBT envelhecidas em diferentes tempos e temperaturas.
Bibliografia
1. Sanchez, E.M.S., Angelini, J.M.G., Gisolfi, P.C, Noronha, F., Avaliação da Degradação Térmica de Termoplásticos de Engenharia: 2. Poli (tereftalato de butileno) - PBT, Anais do 4° Congresso Brasileiro De Polímeros - Associação Brasileira De Polímeros - CD, 1997.
2. Sanchez, E.M.S., Angelini, J.M.G., Degradação Térmica do PBT: Alterações na Cristalinidade e na Resistência ao Impacto, Anais da 21a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, v.1, QM 87, 1998.
3. Malinowki, E. R., Factor Analysis in Chemistry, 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd., 1991.
CNPq