Ensaios Mecânicos de Polímeros

Técnicas de Caracterização de Polímeros

Propriedades mecânicas

• Essenciais para determinar se um material é adequado ou não para ser usado numa peça ou produto• Valores de propriedades mecânicas (módulo de elasticidade,

tenacidade, etc.) podem servir de parâmetros para escolha e comparação entre diferentes materiais• Esses valores são obtidos por meio de ensaios padronizados

Propriedades mecânicas dos polímeros• Em geral são inferiores às dos materiais metálicos e cerâmicos, por

exemplo• Em polímeros essas propriedades são resultados de interações

relativamente fracas entre as cadeias no material sólido• Estão entre essas interações aquelas de Van der Walls, ligações de

hidrogênio, dipolo-dipolo, etc.• Nos metais temos as ligações metálicas e nas cerâmicas ligações

iônicas (todas essas mais fortes)

Curva tensão x deformação: comportamento de polímeros nos ensaios mecânicos• Nessa curva, feita em máquinas universais de ensaios, a tensão no material é

registrada com o aumento da deformação aplicada• Analisando essas curvas os polímeros podem ser divididos em 5 classes:

• Elevado módulo de elasticidade e baixa elongação na ruptura (podem ou não escoar)• Elevado módulo de elasticidade, tensão de escoamento, tensão de ruptura e moderada

elongação na ruptura• Elevado módulo elástico, tensão no escoamento, elongação na ruptura e resistância máxima

à tração• Baixo módulo de elasticidade, baixa tensão de escoamento, elevada elongação e tensão no

ponto de ruptura• Baixo módulo de elasticidade e tensão no escoamento, elongação no ponto de ruptura de

baixa a moderada.

Comportamento geral de polímeros em ensaios mecânicos

• Elevado módulo de elasticidade e baixa elongação na ruptura (podem ou não escoar)

• Elevado módulo de elasticidade, tensão de escoamento, tensão de ruptura e moderada elongação na ruptura

• Elevado módulo elástico, tensão no escoamento, elongação na ruptura e resistância máxima à tração

• Baixo módulo de elasticidade, baixa tensão de escoamento, elevada elongação e tensão no ponto de ruptura

• Baixo módulo de elasticidade e tensão no escoamento, elongação no ponto de ruptura de baixa a moderada.

Influência da temperatura e da velocidade do ensaio

Comportamento Deformacional

• Fluxo viscoso• Deformação permanente

• Elasticidade da borracha• Deformações permanentes são impedidas pela presença de uma rede de

ligações cruzadas

• Viscoelasticidade• Deformações parcialmente reversíveis

• Elasticidade hookeana• Resposta reversível

Tipos de Ensaios

• Tração• Flexão• Compressão

Ensaio de Tração, principais parâmetros

Exemplos de Ensaios Mecânicos em Polímeros – PEAD e PEBD

PS puro e HIPS

Nylon 6,6 reforçado com fibra de vidro

Diferença entre tração e compressão: PS

Resistência ao impacto

• Maneira de determinar a tenacidade em solicitações rápidas (impacto)• Ensaios padronizados, porém os valores variam muito, pois

dependem de outros fatores além da composição química do material