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EFEITO DA TEMPERATURA DE
RESFRIAMENTO SOBRE AS PROPRIEDADES DE
POLÍMEROS AMORFOS E SEMICRISTALINOS
R AFAE L L UI S ME NE ZE S FRE I T AS
Pr o je t o de Gr adua ção ap r e se nt ado
ao Cur so de E nge nhar ia d e
Mat e r ia is d a E sco la Po l it é c n ic a ,
U n iver s id ad e Fed er a l do R io d e
Ja ne ir o , co mo par t e do s r eq u is it o s
nec es sá r io s à o bt e nç ão do t ít u lo d e
E ng e nhe ir o .
Or ie nt ado r : Cé l io Alba no da Co s t a
Ne t o
Co - Or ie nt ado r : Geo vâ n io L ima d e
O l ive ir a
R io de Ja ne ir o
Ago s t o / 2014
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EFEITO DA TEMPERATURA DE RESFRIAM ENTO SOBRE AS
PROPRIEDADES DE POLÍM EROS AMORFOS E
SEMICRISTALINOS
Rafae l Luis Menezes Fre i tas
PROJ ETO DE GRADUAÇ ÃO SUBM ETID A AO CORPO
DOCENTE DO CURSO DE ENGENHAR IA DE M ATERIAIS D A
ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO
RIO DE J ANEIRO C OM O PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE
ENGENHEIRO DE M ATERIAIS.
E xa mina d a po r :
P r o fº C é l io Alba no da Co s t a Ne t o , Ph. D .
Geo vâ n io L ima de O l ive ir a , D . Sc .
P r o f ª Mar ys i lv ia Fer r e ir a da Co s t a , D . Sc .
P r o f ª Ro s s a na Mar a d a S i lva Mo r e ir a T h ir é , D . Sc .
RI O DE J ANE I R O, RJ – BR ASI L
AGOST O d e 2014
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Fr e it a s , Ra fa e l Lu is M e ne ze s
E fe it o d a t e mp er a t u r a d e r es f r ia me nt o so br e a s
p r o pr ied ade s de po l ímer o s a mo r fo s e
se mic r is t a l i no s / Ra fa e l Lu is Me ne z es Fr e it a s . –
R io de Ja ne ir o : U FR J/E SC O L A P OLI T É C NI C A,
2014 .
XI I , 53 p . : i l . ; 29 , 7 c m.
Or ie nt ado r : Ce l io A lba no da Co s t a Ne t o
Co - Or ie nt ado r : Geo vâ n io L ima d e O l iv e ir a
P r o je t o de Gr a dua ção – U FRJ/P OLI /E sco la
Po l it é c n ic a / E nge nhar ia de Mat e r ia is , 2014 .
Re fe r ê nc ia s B ib l io g r á f ic a s : p . 49 - 5 2 .
1 . I nt r o dução . 2 . Re v is ão de L it e r a t u r a .
3 . Mat e r ia is e M ét o do s . 4 . Resu lt ado s e D iscu s são 5 .
Co nc lu sõ es .
I . da Co s t a N e t o , Cé l io A lba no e t a l . ;
I I . Un iver s ida de Fed er a l do R io de Ja ne ir o , E sco la
Po l it é c n ic a , Cur so d e E ng e nhar ia de Mat e r ia is . I I I .
E fe it o d a t e mper a t u r a de r es f r ia me nt o so br e a s
p r o pr ied ade s de po l ímer o s a mo r fo s e
se mic r is t a l i no s .
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“Qua ndo nada p ar e ce da r c e r t o , vo u ve r o co r t ado r de pedr as ma r t e la ndo
sua r o c ha t a lve z 100 vez es , se m qu e u ma ú n ic a r ac had ur a ap ar eç a . M as
na ce nt é s ima p r ime ir a mar t e lad a a pe d r a se a b r e e m d ua s , e eu se i qu e
não fo i aq ue la que co nseg u iu is so , mas t o das as q ue v ie r a m a nt e s . ”
Ja co b R i is
“Nu nca d ig a nu nca , po r que l imit e s a ss im co mo me do s são
f r eq ue nt e me nt e ape na s u ma i lu s ão ”
M ic hae l Jo r da n
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AGRADECIM ENTOS
Ao s meu s pa is , Lu i s E r ne s t o e Cr is t in a M e neze s , à min ha i r mã Fa b ia n a
Cr is t ina , que ju nt o s me ed ucar a m, o r ie nt a r a m, a u x i l ia r a m na fo r ma ção
do s meu s p r inc íp io s e ca r á t e r , qu e se mpr e es t ive r a m ao me u la do , me
apo ia r a m, inc e nt iva r a m e não med ir a m es fo r ço s pa r a qu e eu c hega s s e
a t é es t a e t apa da minha v id a . Se m vo cê s , nad a d is so se r ia po ss íve l .
À minha na mo r ada He lo is a Kr o p f q ue me a ju do u na fo r mat aç ão e
r e v is ão des t e t r aba lho e t a mbé m p e la pac iê nc ia , c a r inho , ded ic aç ão e
a miz ade d ur a nt e t o do s es se s a no s .
Ao meu o r ie nt ado r P r o f. Dr . Cé l io Alba no d a Co s t a Ne t o pe lo apo io ,
ded ic aç ão , pac iê nc ia , a miz a de , seu s va l io so s e ns ina me nt o s e e nt us ia s mo
ao t r aba lho qu e no s imp u ls io na a ap r e nder e a c r e sc e r co mo
p r o f is s io na is .
Ao s a migo s do L a bPo l, e m es pec ia l pa r a Geo vâ n io L ima de O l ive ir a ,
Pedr o V ia na , Lu is a S a nc ie r , Ag ma r S i lva e Ant ô n io Ju n io r , pe lo
co mp a nhe ir is mo , po r t o da a a juda qu e p r e s t a r a m na r ea l iz ação d e s t e
t r aba lho e po r t o r nar e ss a jo r na da c ada d ia ma is p r az er o sa .
Ao s p r o fe s so r es e a migo s do Dep ar t a me nt o de E nge nhar ia Met a lú r g ic a e
de Mat e r ia is que co nt r ibu ír a m na minha fo r ma ção a cad ê m ic a e
p r o f is s io na l , e m e spe c ia l ao s p r o fe s so r es pa r t ic ip a nt es d es t a ba nca ,
pe la s o po r t un id ad es e e ns ina me nt o s pas s ado s dur a nt e o cu r so e p e l a
o po r t un idad e de a p r e se nt a r e s t e t r aba lho .
E a t o do s aque le s q ue de a lg u ma ma ne i r a co nt r ibu ír a m par a a r ea l iz a ção
des t e p r o je t o .
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Re su mo do P r o je t o de Gr ad uaç ão a p r es e nt ado à E sco la Po l it é c n ic a /
UFR J co mo p ar t e do s r eq u is it o s nec es sá r io s pa r a a o bt enção do g r au d e
E ng e nhe ir o de Mat e r ia is .
E FE I T O D A T E MPE R AT U R A DE RE S FRI AME NT O SO BRE AS
PROP RI E D ADE S DE PO LÍ ME ROS AM OR FOS E SE MI CRI ST ALI N OS
Ra fa e l L u is Me ne ze s Fr e it as
Ago s t o /2014
Or ie nt ado r : Cé l io A lba no da Co s t a Ne t o
Co - Or ie nt ado r : Geo vâ n io L ima d e O l iv e ir a
Cur so : E nge nhar ia de Mat e r ia is
O p r e se nt e p r o je t o des t ina - se ao e s t udo do s e fe it o s de d ife r e nt e s
t e mper a t u r as de r e s fr ia me nt o na mo r f o lo g ia e p r o pr ieda de s me c â n ic a s
de t r ês po l íme r o s d is t int o s : o po l i ( met ac r i la t o de met i la ) ( PM M A) que é
u m po l íme r o a mo r fo ; do po l ie t i le no de a lt a d e ns ida de ( PE AD) e do
po l ie t i le no de ba ixa de ns id ad e ( PE BD) a mbo s são po l íme r o s
se mic r is t a l i no s . A mo r fo lo g ia fo i e s t udada a t r a vé s da a va l ia ç ão do g r au
de c r is t a l in id ad e me d ido po r C a lo r imet r ia D i fe r e nc ia l E xp lo r a t ó r ia
( DSC) , D i f r ação d e R a io s X ( D RX ) e d e ns ida de . As p r o pr ie dad e s
me câ n ic as fo r a m e s t udada s a t r a vé s d e e nsa io s de t r aç ão ca lcu la ndo o
mó du lo e lá s t ico , a t ens ão e de fo r ma ç ão no e sco a me nt o . Os r e su l t ado s
mo st r a r a m que a s p r o pr ie dad e s me câ n ic a s e mo r fo lo g ia do s po l íme r o s
se mic r is t a l i no s são a lt a me nt e de pe nd e nt e s da t e mper a t u r a de
r es f r ia me nt o enqua nt o o po l íme r o a mo r fo fo i in s e ns íve l à ve lo c id ad e d e
r es f r ia me nt o .
Pa la vr as - c ha ve : P MM A, po l ie t i le no , p r o pr ied ade s me câ n ica s ,
r e s f r ia me nt o , p ro ces sa me nt o .
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Abs t r ac t o f U nd er g r adu a t e P r o jec t p r e se nt ed t o POLI /U FRJ a s a p a r t ia l
fu l f i l lme n t o f t he r eq u ir e me nt s fo r deg r ee o f E ng ine er .
E FFE CT S O F COO LI N G T E MPE R AT U RE ON AMO RPHO US AN D
SE MYC RYST AL LI NE PO L YME RS PR OPE RT I E S
Ra fa e l L u is Me ne ze s Fr e it as
Augu s t /2014
Ad v iso r : C é l io A lba no da Co s t a N e t o
Co - Ad v iso r : Geo vâ n io L ima de O l ive ir a
Co ur se : Mat e r ia ls E ng ine er ing
T he p r e se nt p r o je c t is int e nd ed t o s t udy t he e f fe c t s o f d i f fe r e nt co o l ing
t e mper a t u r es o n t he mo r p ho lo g y a nd me c ha n ic a l p r o per t ie s o f t hr ee
d if fe r e nt po lymer s : a Po ly( met hy l me t hacr y la t e ) ( PM M A) w hic h is a n
a mo r p ho us po lyme r ; H ig h d e ns it y po lye t hy le ne ( HDPE ) a nd lo w de ns it y
po lye t hy le ne ( LDPE ) bo t h se mic r ys t a l l i ne po lymer s . T he mo r p ho lo g y
was s t ud ie d t hr o ug h d egr e e o f c r ys t a l l i n it y me a sur ed by D i f fe r e nt ia l
Sca nn ing Ca lo r imet r y ( D SC) , X- r a y D i f f r a c t io n ( XRD) a nd d e ns it y . T he
me c ha n ic a l p r o per t ie s w er e s t ud ied by t e ns i le t e s t s ca lc u la t ing t he
e la s t ic mo d u lu s , t he s t r e ss a nd s t r a in a t yie ld . T he r e su lt s s ho we d t ha t
t he me c ha n ic a l p r o per t ie s a nd mo r pho lo g y o f t he s e micr ys t a l l i ne
po lymer s a r e h ig h ly de pe nde nt o n t he co o l ing t e mper a t u r e w h i le t he
a mo r p ho us po lymer wa s ins e ns it i ve t o t he co o l ing r a t e .
Ke ywo r ds : PM M A, po lye t h y le ne , mec h a n ic a l p r o per t ie s , co o l ing ,
p r o ces s ing .
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Sumár io 1 . I NT ROD UÇ ÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 . RE VI S ÃO DE LI T E R AT U R A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 . 1 – Po l ímer o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 . 2 – Mo r fo lo g ia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 . 2 . 1 E s t r u t u r a Mo lecu la r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 . 2 . 2 Cr is t a l in id ad e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 . 2 . 3 M ic e la Fr a n jad a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 . 2 . 4 Mo de lo da s C ad e ia s Do br ada s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 . 2 . 5 Mo de lo E s fe r u l ít ico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 . 2 . 6 Po l ímer o Se micr is t a l ino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 . 2 . 7 Po l ímer o Amo r fo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 . 3 – C la s s i f ic ação de Po l íme r o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 . 3 . 1 T er mo f ixo s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 . 3 . 2 T er mo p lá s t ico s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 . 4 – Co mpo r t a me nt o T ér mico do s Po l ímer o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 . 4 . 1 T e mper a t u r a d e T r a ns iç ão V ít r e a ( T g ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2 . 4 . 2 T e mper a t u r a d e Fus ão ( T m ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2 . 4 . 3 T e mper a t u r a d e Cr is t a l iz a ção ( T c ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2 . 4 . 4 T e mper a t u r a d e Degr ada ção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 . 5 – P r o cesso s d e Cr is t a l iz aç ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 . 6 – Po l ie t i le no . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2 . 6 . 1 T ipo s d e Po l ie t i le no . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2 . 7 – Po l i( met ac r i la t o de met i la ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2 . 8 - Ca lo r imet r ia D i fe r e nc ia l E xp lo r a t ó r ia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2 . 9 - D if r a ção de R a io s - X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 . 9 . 1 - D if r a ção de R a io - X d e Alt o Ân gu lo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 . 10 – De ns id ade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 . 11 - P r o pr ieda de s M ec â n ic a s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2 . 11 . 1 Mó du lo E lá s t ico ( Mó du lo de Yo ung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2 . 11 . 2 T e ns ão de E sco a me nt o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2 . 11 . 3 De fo r ma ção no E sco a me nt o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3 . Mat e r ia is e M ét o do s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
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3 . 1 – Po l ímer o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3 . 2 – Mo ld age m po r Co mpr e ss ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3 . 3 – Ca lo r imet r ia D i fe r e nc ia l E xp lo r a tó r ia ( DSC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 . 3 . 1 - Med id a da Cr is t a l in id a de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3 . 4 – D if r aç ão de Ra io s - X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3 . 5 – De ns id ade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3 . 6 - E ns a io s de T r a ção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3 . 6 . 1 Mó du lo E lá s t ico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3 . 6 . 2 T ens ão L imit e d e E sco a me nt o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3 . 6 . 3 De fo r ma ção no E sco a me nt o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4 . Res u lt a do s e D is cu s são . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4 . 1 - Ca lo r imet r ia D i fe r e nc ia l E xp lo r a t ó r ia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4 . 1 . 1 Cur va s d e P r ime ir o Aque c ime nt o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4 . 2 – T e mper a t u r a s de Fu são . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4 . 3 - Ra io s - X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4 . 4 - Cr is t a l in id ad e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4 . 5 – De ns id ade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4 . 6 - P r o pr iedad e s Me câ n ic as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4 . 6 . 1 Cur va s d e T e ns ão ver su s D e fo r mação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4 . 6 . 2 Mó du lo E lá s t ico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4 . 6 . 3 T ens ão L imit e d e E sco a me nt o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4 . 6 . 4 De fo r ma ção no E sco a me nt o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5 . Co nc lu sõ e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
BI B LI OG R AFI A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
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ix
Lista de Figuras
F I G U R A 1 - M O B I L I D A D E D A S L I G A Ç Õ E S C O V A L E N T E S . ( C A N E V A RO L O ,
2 0 0 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 F I G U R A 2 – F I G U RA D E M O S T RA N D O A T E N D Ê N C I A A O E N O V E L A M E N T O .
( T HE F U L L W I K I , 2 0 1 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 F I G U R A 3 - M O D E L O D E C RI S T A L I Z A Ç Ã O S E G U N D O A T E O RI A D A M I C E L A
F R A N J A D A . C A D E I A S S E A R RA N J A M D E F O RM A RE G U L A R, U M A S A O
L A D O D A S O UT R A S , E M A L G UM A S RE G I Õ E S D E N T R O D A M A S S A
P O L I M É RI C A . ( C A N E V A R O L O , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 F I G U R A 4 – E S T R UT U RA D A S C A D E I A S D O B R A D A S . ( O D I A N , 2 0 0 4 ) . . . . . . . . . . . . . 5 F I G U R A 5 - E S F E R U L I T O S O BS E RV A D O S A T RA V É S D E M I C RO S C Ó P I O Ó T I C O
D E L UZ P O L A RI Z A D A . ( BI L L M E Y E R, 1 9 8 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 F I G U R A 6 - M O R F O L O G I A D O S P O L Í M E R O S . ( A ) E S Q UE M A D E UM
E S F E R U L I T O . ( B) D E T A L H E RE P RE S E N T A N D O E S Q UE M A D A S C A D E I A S
D O B RA D A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 F I G U R A 7 - E S Q UE M A D A N D O U M A V I S Ã O G E RA L D A S E S T R UT U R A S C O M
S UA S RE S P E C T I V A S D I M E N S Õ E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 F I G U R A 8 - E S T R UT U RA M O L E C U L A R D E UM P O L Í M E RO T E RM O F I X O .
( S A E C HT L I N G , 1 9 8 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 F I G U R A 9 - E S T R UT U RA M O L E C U L A R D E T E RM O P L Á S T I C O S . ( S A E C HT L I N G ,
1 9 8 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 F I G U R A 1 0 - G R Á F I C O D E T E N S Ã O V E R S U S D E F O RM A Ç Ã O A D I F E RE N T E S
T E M P E RA T U R A S . ( C A N E V A RO L O , 2 0 0 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 F I G U R A 1 1 - C U R V A G E N É RI C A D E A Q UE C I M E N T O D E UM M A T E RI A L
P O L I M É RI C O RE G I S T RA D A P O R D S C . ( C A N E V A RO L O , 2 0 0 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 F I G U R A 1 2 - V A RI A Ç Ã O D O V O L U M E E S P E C Í F I C O C O M O A U M E N T O D A
T E M P E RA T U R A M O S T R A N D O A S F A I X A S D E T E M P E RA T U RA E M Q UE
O C O R RE M A T G E T M . ( M A N O , 1 9 9 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 F I G U R A 1 3 - F R A Ç Ã O C RI S T A L I N A N O T E M P O P A R A D I F E RE N T E S
T E M P E RA T U R A S ( A D A P T A D O D E : C A L L I S T E R, 2 0 0 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 F I G U R A 1 4 - E S T R UT U RA Q U Í M I C A D O P O L I E T I L E N O P U R O . ( P E A C O C K ,
2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 F I G U R A 1 5 - RE P RE S E N T A Ç Ã O E S Q UE M Á T I C A D E D I F E RE N T E S C L A S S E S D E
P O L I E T I L E N O . ( A ) P E D E A L T A D E N S I D A D E ; ( B) P E D E BA I X A
D E N S I D A D E ; ( C ) P E L I N E A R D E B A I X A D E N S I D A D E ; ( D ) P E D E U L T R A
BA I X A D E N S I D A D E ; ( E ) C O P O L Í M E R O E T I L E N O V I N I L A C E T A T O ; ( F ) P E
D E L I G A Ç Ã O C R U Z A D A . ( P E A C O C K , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 F I G U R A 1 6 - E S T R UT U RA Q U Í M I C A D O P M M A . ( M A RK , 2 0 0 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 F I G U R A 1 7 - A Q UÁ RI O C O M 1 0 M E T R O S D E A L T U RA , E M M O N T E R RE Y
( C A L I F Ó R N I A , E U A ) . P O S S UI 3 3 C M D E E S P E S S U R A P A RA S UP O RT A R A
P RE S S Ã O D A Á G U A . ( W I K I P É D I A , 2 0 1 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 F I G U R A 1 8 - C O M P A R A Ç Ã O E N T RE O S D O I S T I P O S D E D S C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 F I G U R A 1 9 - G R Á F I C O D E RA I O S - X D E A L T O Â N G U L O ( W A X RD )
I N T E N S I D A D E C O M O F U N Ç Ã O D O Â N G U L O 2 Θ P A R A A M O S T RA D E
P E L BD I R R A D I A D O P O R RA D I A Ç Ã O D E C O B RE . ( A D A P T A D O D E
P E A C O C K , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 F I G U R A 2 0 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O R M A Ç Ã O G E N E RA L I Z A D A P A RA O
P O L I E T I L E N O I L US T RA N D O O S P RI N C I P A I S F E N Ô M E N O S . ( A D A P T A D O
D E : P E A C O C K , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 F I G U R A 2 1 - I L US T RA Ç Ã O E S Q UE M Á T I C A D O S Q U A T R O P R I N C I P A I S
M É T O D O S D E C A L C U L O D O M Ó D U L O E L Á S T I C O . ( A ) M Ó D U L O I N I C I A L ;
![Page 11: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/11.jpg)
x
( B) T A N G E N T E A 1 % ; ( C ) C O RD A E ( D ) S E C A N T E A 1 % . ( P E A C O C K , 2 0 0 0 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 F I G U R A 2 2 - V A RI A Ç Ã O D A T E N S Ã O D E E S C O A M E N T O P O R G RA U D E
C RI S T A L I N I D A D E P A RA A L G U N S P O L I E T I L E N O S . ( P E A C O C K , 2 0 0 0 ) . . . . 2 7 F I G U R A 2 3 - C O R P O D E P RO V A E M F O RM A T O D E G RA V A T A . ( F O N T E : A S T M
D 6 3 8 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 F I G U R A 2 4 - C O R P O S D E P R O V A E M F O R M A T O G RA V A T A D E A C O RD O C O M
A S T M D 6 3 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 F I G U R A 2 5 - E S Q UE M A M O S T R A N D O O C I C L O T É RM I C O D O E N S A I O D E D S C .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 F I G U R A 2 6 - C U R V A T I P I C A D E D S C P A R A O P O L I E T I L E N O . ( A D A P T A D O D E :
A S T M D 3 4 1 8 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 F I G U R A 2 7 - D I F RA Ç Ã O D E R A I O S - X D E A L T O Â N G U L O P A R A O P E . A
RE G I Ã O A BA I X O D A C U R V A A Z U L C O N S I S T E N O E S P A L H A M E N T O
A M O RF O E N Q UA N T O A RE G I Ã O A B A I X O D A C U RV A V E RM E L HA
C O N S I S T E N O E S P A L HA M E N T O C R I S T A L I N O . ( A D A P T A D O D E L A G A R Ó N
E T A L . , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 F I G U R A 2 8 - BA L A N Ç A A G 2 0 0 UT I L I Z A D A P A RA C A L C U L O D A D E N S I D A D E .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 F I G U R A 2 9 - M A Q UI N A D E E N S A I O UN I V E RS A L I N S T R O N 5 5 8 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 F I G U R A 3 0 – C U R V A D E P RI M E I RO A Q UE C I M E N T O D O P E A D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 F I G U R A 3 1 - C U R V A S D E P RI M E I R O A Q U E C I M E N T O P A RA O P E BD . . . . . . . . . . . . 3 5 F I G U R A 3 2 - C U R V A S D E P RI M E I R O A Q U E C I M E N T O P A RA O P E A D . . . . . . . . . . . 3 6 F I G U R A 3 3 – D I F RA T O G R A M A S S O B RE P O S T O S D A S A M O S T R A S D E P E BD . . 3 7 F I G U R A 3 4 – D I F RA T O G R A M A S S O B RE P O S T O S D A S A M O S T R A S D E P E A D . . 3 7 F I G U R A 3 5 - D I F RA T O G R A M A S S O B RE P O S T O S D A S A M O S T R A S D E P M M A . 3 8 F I G U R A 3 6 - ( A ) C O RP O S D E P R O V A D E P E BD F R A T U RA D O S . ( B ) C O RP O S D E
P R O V A D E P E A D A 8 4 0 % D E D E F O RM A Ç Ã O . ( C ) C O RP O S D E P RO V A D E
P M M A F R A T U RA D O S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 F I G U R A 3 7 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O R M A Ç Ã O P A R A O P E BD RE S F RI A D O À
4 º C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 F I G U R A 3 8 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O R M A Ç Ã O P A R A O P E BD RE S F RI A D O À
2 0 º C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 F I G U R A 3 9 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O R M A Ç Ã O P A R A O P E BD RE S F RI A D O À
8 0 º C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 F I G U R A 4 0 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O R M A Ç Ã O P A R A O P E A D RE S F RI A D O À
4 º C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 F I G U R A 4 1 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O RM A Ç Ã O P A R A O P E A D RE S F RI A D O À
2 0 º C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 F I G U R A 4 2 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O R M A Ç Ã O P A R A O P E A D RE S F RI A D O À
8 0 º C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 F I G U R A 4 3 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O R M A Ç Ã O P A R A O P M M A RE S F RI A D O À
4 º C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 F I G U R A 4 4 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O R M A Ç Ã O P A R A O P M M A RE S F RI A D O À
2 0 º C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 F I G U R A 4 5 - C U R V A T E N S Ã O X D E F O R M A Ç Ã O P A R A O P M M A RE S F RI A D O À
8 0 º C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5
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x i
Lista de Tabelas
T A BE L A 1 - P R I N C I P A I S P R O P RI E D A D E S D E D I F E RE N T E S T I P O S D E
P O L I E T I L E N O . ( A D A P T A D A D E : P E A C O C K , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 T A BE L A 2 - P R O P RI E D A D E S F Í S I C A S D O P E BD . ( C O UT I N HO E T A L . 2 0 0 3 ) . . 1 8 T A BE L A 3 - P R O P RI E D A D E S M E C Â N I C A S D O P E A D . ( C O UT I N H O E T . A L ,
2 0 0 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 T A BE L A 4 - E F E I T O D A S RA M I F I C A Ç Õ E S S O B RE A S P RO P RI E D A D E S D O
P O L I E T I L E N O . ( C O UT I N H O E T . A L , 2 0 0 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 T A BE L A 5 - M A T E RI A I S UT I L I Z A D O S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 T A BE L A 6 - T E M P E RA T U R A S D E F U S Ã O P A R A O P E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 T A BE L A 7 - C RI S T A L I N I D A D E D O P E BD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 T A BE L A 8 - C RI S T A L I N I D A D E D O P E A D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 T A BE L A 9 - D E N S I D A D E D O P E BD E P E A D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 T A BE L A 1 0 - V A L O RE S M E D I D O S D E M Ó D UL O E L Á S T I C O P A RA O P E B D . . . 4 5 T A BE L A 1 1 - V A L O RE S M E D I D O S D E M Ó D UL O E L Á S T I C O P A RA O P E A D . . . 4 6 T A BE L A 1 2 – V A L O RE S M E D I D O S D E M Ó D UL O E L Á S T I C O P A RA O P M M A . . 4 6 T A BE L A 1 3 - V A L O RE S M E D I D O S D E T E N S Ã O L I M I T E D E E S C O A M E N T O D O
P E BD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 T A BE L A 1 4 - V A L O RE S M E D I D O S D E T E N S Ã O L I M I T E D E E S C O A M E N T O D O
P E A D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 T A BE L A 1 5 - V A L O RE S M E D I D O S D E T E N S Ã O L I M I T E D E E S C O A M E N T O D O
P M M A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 T A BE L A 1 6 - V A L O RE S M E D I D O S D E D E F O R M A Ç Ã O N O E S C O A M E N T O D O
P E BD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 T A BE L A 1 7 - V A L O RE S M E D I D O S D E D E F O R M A Ç Ã O N O E S C O A M E N T O D O
P E A D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 T A BE L A 1 8 - V A L O RE S M E D I D O S D E D E F O R M A Ç Ã O N A R UP T U R A D O P M M A .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8
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x i i
LIS TA D E AB R EV IA TUR AS E S ÍM B OLOS
Å – Ang s t o m ( 10- 1 0
m)
AST M – A me ric an So c ie t y f o r Te s t ing and M ate r ia l s .
DRX – D if r aç ão de Ra io s - X.
DSC – C a lo r imet r ia D i fe r e nc ia l de V ar r edur a .
ΔH f u s – E nt a lp ia de fu são da a mo st r a .
ΔH f u s , c – E nt a lp ia do po l ie t i le no t o t a lme nt e c r is t a l ino .
kN - k i lo ne wt o n
ME V – M ic r o scó p io E le t r ô n ico de Var r edur a .
min – M inu t o s .
mm – m i l ímet r o .
PE – Po l ie t i le no .
PE AD – Po l ie t i le no de a l t a de ns id ad e .
PE BD – Po l ie t i le no de ba ixa de ns id ade .
PMM A – Po l i ( met a c r i la t o de met i la ) .
T m – T e mp er a t u r a de fu são .
T c – T e mp er a t u r a de Cr is t a l iz aç ão .
T g – T e mper a t u r a de t r ans iç ão v ít r ea .
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1
1. INTRODUÇÃO
A e s t r u t u r a mo lecu la r de ca da po l ím er o t e m in f lu ê nc ia d ir e t a
so br e su as p r o pr ied ad es me câ n ic as , mic r o es t r u t u r a e de ns id ade .
C ANE V AR O LO ( 200 2) us a co mo e xe mp lo , r a mi f ic açõ e s lo ng a s co mo a s
p r es e nt es no po l ie t i le no de ba ixa de ns id ad e , au me nt a m a r es is t ê nc ia ao
imp ac t o , d iminu e m a de ns id ad e e fac i l it a m o p r o cess a me nt o , enqu a nt o
no po l ie t i le no de a l t a de ns id ad e , a s r a mi f ic a çõ es cu r t a s o u a t é mes mo a
aus ê nc ia de la s , au me nt a m a c r is t a l in idade e a r e s is t ê nc ia à t r aç ão e m
r e laç ão ao po l ie t i le no de ba ixa de ns id ad e . A t e mper a t u r a d e
p r o ces sa me nt o e r es f r ia me nt o t ambé m in f lu e nc ia nas p r o pr ied ad es do s
po l ímer o s , p r inc ipa lme nt e no que d iz r esp e it o ao g r au de c r is t a l i n id ad e
e de ns ida de , a fe t a ndo a o r gan iz a ção espa c ia l d as c ad e ia s ca r bô n ic a s , o
seu e mpa co t a me nt o e o r gan iz aç ão à cu r to e lo ngo a lc a nc e .
A impo r t ânc ia do s po l íme r o s r e s id e no fa t o de ap r e se nt a r u m
co n ju nt o de p r o pr ie dad es fa vo r á ve i s ( mec â n ic a s , ó t ic as , e lé t r ic a s ,
t é r mic as t r a ns par ê nc ia , ade são , pe r me a b i l id a de) ; ma t é r ia - p r ima co m
a mp la d is po n ib i l id a de , a t ó x ico s , p r o ces so segur o e s imp le s ; fá c i l
p r o ces sa me nt o , e f ic iê nc ia , fác i l a mp l i ação de e sca la e po nt o de v is t a
a mb ie nt a l ( t e mpo de v ida , r e c ic la b i l id ade , d egr ad a b i l id ad e , au s ê nc ia d e
co mpo ne nt e s o r gân ico s vo lá t e is ) .
No ca so de po l ímer o s , é sa b ido qu e p ar a u m me s mo mat e r ia l, a
mu da nça de va r iá ve is , co mo t e mp er a t u r a de p r o ce s sa me nt o , t axa d e
r es f r ia me nt o e t e mpo de r es id ê nc ia , a l t e r a m a s p r o pr ie dad es me câ n ic a s
e f ís ic a s do p r o du to f ina l .
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 – Polímeros C ANE V AR O LO ( 200 2) e xp l ic a que a o r ig e m da pa la v r a po l ím er o
é g r eg a , po l i ( mu it o s) e m ero ( u n idade de r ep e t ição ) . As s im, u m
po l ímer o é u ma macr o mo lé cu la c o mpo st a po r mu it a s u n id ad e s d e
r epe t ição , se ndo es t a c ha ma d a de mo nô mer o . Par a su a s ínt es e , é
nec es sá r io qu e mo nô mer o s se l ig ue m e nt r e s i p a r a fo r ma r a cad e ia
po l imér ic a . As s im, c ada mo nô mer o d e ve se r c apa z d e se co mb ina r co m
o u t ro s do is mo nô mer o s , no mín im o , pa r a o co r r e r à r eaç ão de
po l imer iz a ção . O nú mer o d e po nt o s r e a t ivo s po r mo lé cu la é c ha ma do de
fu nc io na l id ad e . Po r t ant o , o mo nô mer o de ve t e r pe lo me no s
fu nc io na l id ad e 2 .
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2
2.2 – Morfologia
2.2.1 Estrutura M olecular
A e s t r u t u r a mo lec u la r d e po l ímer o s é co ns t it u ída po r u ma lo ng a
cad e ia d e á t o mo s de ca r bo no l ig ado s e nt r e s i po r l ig açõ e s co va le nt e s . A
es t es c a r bo no s l ig a m - se o u t ro s á to mo s o u r ad ic a is o u g r upo s la t e r a i s
co mo o h id r o gê n io no PE , o r ad ica l ac r i la t o no P MM A e f lúo r no PVD F.
A d is po s iç ão es pac i a l , t a ma nho do s r ad ic a is e da cad e ia de t e r mina m a
es t r u t u r a mo le cu la r . O lo ngo co mpr ime nt o da cad e ia po l imé r ic a , a
l i be r d ade d e r o t ação das l ig açõ es e â ng u lo s de f in ido s p r o po r c io nado s
pe la s l iga çõ es co va le nt es , e v id e nc iado s na F ig ur a 1 , ge r a m
co nfo r ma çõ es de cad e ia va r ia da s e m u m e no ve la me nt o a lea t ó r io . Qua nt o
ma io r a d is t â nc ia e nt r e o in íc io e f im da ca de ia po l imér ica ma io r é a
e ner g ia d e co nfo r ma ç ão , e x is t indo as s im a t e nd ê nc ia do po l íme r o s e
e no ve la r , fa t o demo nst r ado na F igur a 2 . E m co nd içõ e s pa r t icu la r e s ,
e s sa s cad e ia s po de m s e o r de nar e fo r ma r r eg iõ e s c r is t a l ina s , co m
o r dena me nt o e r ep e t iç ão , po de mo s a ss im t e r po l íme r o s a mo r fo s o u
se mic r is t a l i no s .
BI L L ME YE R ( 198 4) a f ir ma que a s cad e ia s , no caso do s
po l ímer o s a mo r fo s e na s r e g iõ e s a mo r fa s d e po l íme r o s s e micr is t a l ino s ,
se ap r e s e nt a m e m co nfo r ma çõ es de no ve lo s a le a t ó r io s d e ba ixa e ner g ia .
Po l ímer o s co m gr u po s la t e r a is g r a nde s impõ e m d i f ic u lda de s ao
e mpa co t a me nt o des t as ca de ia s e m a r r a n jo s c r is t a l ino s po r impe d ime nt o
es t é r ico .
F i g ur a 1 - M ob i l i d a d e d a s L i g a ç õe s C o va l e n t e s . ( C A N E V A R O L O , 2 0 0 2 )
![Page 16: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/16.jpg)
3
F i g ur a 2 – F i g ur a d e m os t r a n d o a t e n d ê n c i a a o e n o ve l a me n t o . ( T H E F U L L W I K I ,
2 0 1 4 )
2.2 .2 Cr is tal inidade
A cr is t a l i n id ade po de se r e xp l ic ad a co mo u m ar r a n jo o r de nado d e
á t o mo s o u mo léc u la s co m r epe t ição r egu la r no e spa ço . Par a po l ímer o s
depe nde d a na t u r e za do mat e r ia l , po r e xe mp lo , a p r e se nç a de g r u po s
la t e r a is g r a nde s va i p r e jud ica r o u a t é me s mo impo s s ib i l i t a r a
c r is t a l iz aç ão , da ma ss a mo le cu la r e do p r o ces sa me nt o s u bmet ido . A
c r is t a l in id ad e é ge r a lme nt e med ida e m per c e nt age m e não t e m va lo r
a bso lu t o , po is é d ep e nde nt e d a t éc n ic a u t i l iz ada p ar a d e t e r min á- la .
C ANE V AR O LO ( 20 02) a f i r ma q ue a ma io r ia da s p r o pr ie dad e s
f ís ic as , me câ n ic as e t e r mo d inâ mic a s do s po l íme r o s se mic r is t a l ino s
depe nde do g r au de c r is t a l in id ad e e da mo r fo lo g ia da s r eg iõ e s
c r is t a l ina s . Qu a nt o ma io r a c r is t a l in id ad e , ma is e le vad a s são a s
p r o pr ied ade s d e de ns ida de , r ig id ez , e s t a b i l id ade d ime ns io na l ,
r e s is t ê nc ia qu ímic a , t e mp er a t u r a d e fus ão ( T m ) , t e mper a t u r a d e
t r ans ição v ít r e a ( T g ) , t e mper a t u r a de u t i l iz a ção , e nt r e o u t ro s . Po r o ut ro
la do , r eduz e m- se as p r o pr ied a de s de r es is t ê nc ia ao imp a c t o ,
t r ans par ê nc ia , e t c .
Segu ndo BI LL ME YE R ( 1984) a de sco ber t a de que ha v ia pa r t e s
c r is t a l ina s no s po l ímer o s ve io no s a no s 20 , qua ndo a lgu ns po l ímer o s
su bmet ido s à d i f r a ção de r a io s - x a p r ese nt a r a m p ico s ca r ac t e r ís t ico s ,
a lgo só o bser vado e m mat e r ia is c r i s t a l ino s . E s t es p ico s ap ar ec ia m
so mado s a u ma d is t r ibu iç ão la r ga co mo a de u m l íq u ido , ind ic a ndo
t a mbé m u ma par t e a mo r fa . O mo d e lo que se d es e nvo lve u a p a r t ir d e
e nt ão , fo i o mo de lo d a mic e la f r a n jad a .
![Page 17: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/17.jpg)
4
2.2 .3 Micela Franjada
V AN KRE VE LE N ( 19 90) e C ANE V ARO LO ( 20 02) de f ine m o
mo de lo de M ice la Fr a n j a da co mo u ma e s t r u t u r a co ns t it u ída po r u ma
mat r iz a mo r fa e p equ e no s c r is t a l i t o s be m p equ e no s d is per so s . O s
c r is t a l it o s s ão r e fe r ido s co mo a r r a n jo s t r id ime ns io na is , co ns t it u ído s po r
d ife r e nt e s ca de ia s , p a r a le la me nt e a l in hado s u ns ao s o u t ro s . Sendo
as s im, u ma me s ma c ade ia po de co ns t it u ir vá r io s c r is t a l i t o s .
U ma r ep r es e nt ação e sque mát ica é mo st r ada na F ig ur a 3 .
F i g ur a 3 - M od e l o d e c r i s t a l i z a ç ã o s e g un d o a T e or i a d a M i c e l a F r a n j a d a .
C a d e i a s s e a r r a n j a m d e f or ma r e g ul a r , u m a s a o l a d o d a s o ut r a s , e m a l g u ma s
r e g i õe s d e n t r o d a ma s s a p o l i mé r i c a . ( C A N E V A R O L O , 2 0 0 2 )
A mo r fo lo g ia po l imér ica co nt inuo u se ndo e s t udada e a a ce i t aç ão
des t a t eo r ia s e ndo ques t io nada , po is não co ns ider a a s e v id ê nc ia s do
do br a me nt o de ca de ia s , a e x is t ê nc ia d e mo no cr i s t a is po l imé r ico s e não
e xp l ic a a o co r r ênc ia de a g r eg ado s c r is t a l ino s ma io r es qu e s ão
co nhec ido s co mo “e s fe r u l it o s ” .
C ANE V AR O LO ( 20 02) e xp l ic a , no e nt a nt o , que es t e mo de lo
a ind a é co ns id er a do vá l ido e u t i l iz ad o par a des c r e ver a mo r fo lo g ia d e
po l ímer o s qu e c r is t a l iz a m e m n íve is mu it o ba ixo s .
2.2 .4 Mode lo das Cade ias Dobradas
Na d éc ada d e 1 950 , o bt ive r a m- se mo no cr is t a is po l imé r ico s
c r es c ido s a p a r t ir do r es fr ia me nt o de so lu çõ es d i lu ída s . A par t ir d e
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5
e nt ão su r ge o mo de lo da s cad e ia s d o br ad as , t a mbé m co nhe c id o po r
mo de lo d a s la me la s o u mo de lo do c r is t a l ú n ico .
Segu ndo BI LL ME YE R ( 1984) , e s t udo s de mic r o sco p ia e le t r ô n ic a
des s es c r is t a is ind ic a r a m q ue a s ca de ia s s ão o r ie nt ada s na d ir e ção
no r ma l à su per f íc ie d a s la me la s . As la me la s s ão de f in id as co mo u m
gr a nd e nú mer o de c ade ia s po l imér ic a s do br ad as so br e s i me s ma s . Se ndo
o co mpr ime nt o da s c ade ia s mo le cu la r es ( 1 000 a 1000 0 Å) mu it o ma io r
que o co mpr ime nt o da s la me la s ( 10 0 a 200 Å) , co nc lu i - se qu e a s cad e ia s
de ve m es t a r do br ada s so br e s i me s ma s de nt r o do c r is t a l ( F igur a 4 ) .
C ANE V AR O LO ( 2002) e s c la r e ce q ue cada mo lé c u la do br a d e
ma ne ir a r egu la r , e s t a be le ce ndo u m " p la no de do br a me nt o " . O co nce it o
mo der no de mo r fo lo g ia po l imér ic a as su me que o s po l íme r o s a lt a me nt e
c r is t a l ino s s ão co ns t it u ído s po r u ma ú n ic a fa se c r is t a l i na co m de fe it o s
ne la d is p er so s , e o s po l ímer o s co m ba ixa c r is t a l in id ade co mo u m
s is t e ma de du as fa s es , u ma mis t u r a de fa s es a mo r fa s e c r is t a l i na s .
As s im, o mo de lo de mic e la f r a n jad a s e ap l ic a be m ao s po l íme r o s co m
ba ixa c r is t a l i n id ade e o mo de lo d e l a me la s ao s po l ímer o s a lt a me nt e
c r is t a l ino s .
F i g ur a 4 – E s t r ut ur a d a s c a d e i a s d ob r a d a s . ( O D I A N , 2 0 0 4 )
2.2 .5 Mode lo Esf erul í t ico
A e s t r u t u r a de ma io r o r ga n iz a ção de g r a nde es ca la e m u m
po l ímer o é o e s fe r u l i t o . São o bser vad o s a t r avés de u m micr o s có p io d e
lu z po la r iz ad a ( F igur a 5 ) e ap ar e ce m e m fo r ma de c r u z de ma lt a ,
fe nô me no e ss e de v ido a e fe it o s d a b ir r e fr ing ê nc ia a sso c ia do s a
o r ie nt açõ es mo le cu la r es ca r a c t e r ís t ica s da mo r fo lo g ia da s la me la s .
BI L L ME YE R ( 1984) r e la t a qu e e v id ê nc ia s d e ME V ind ic a m qu e
o s es fe r u l it o s t ê m es t r u t u r a la me la r , se ndo o bs er vad a na F ig ur a 6 . A
c r is t a l iz aç ão c r es ce a p a r t ir de u ma ú n ic a la me la e , qu a ndo do is
es fe r u l it o s s e e nco nt r a m dur a nt e a c r is t a l iz aç ão , la me la s de a mbo s
![Page 19: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/19.jpg)
6
a t r aves sa m o s l imit es de se u r e spe c t ivo e s fe r u l i t o e se e nco nt r a m e m
u ma r e g ião não c r is t a l iz ada , r es u lt a nd o e m so br epo s iç ão o que ma nt é m
o mat e r ia l u n ido . A F ig ur a 7 r e su me a e s t r u t u r a de u m po l íme r o co m
sua s r e sp ec t iva s d ime nsõ e s .
F i g ur a 5 - E s f e r ul i t o s ob s e r va d os a t r a vé s d e mi c r o s c ó p i o ó t i c o d e l uz
p o l a r i z a d a . ( B I L L M E Y E R , 1 9 8 4 )
F i g ur a 6 - M or f o l og i a d os p o l í me r o s . ( a ) E s q ue ma d e u m e s f e r ul i t o . ( b )
D e t a l h e r e p r e s e n t a n d o e s q ue m a d a s c a d e i a s d ob r a d a s .
![Page 20: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/20.jpg)
7
F i g ur a 7 - E s q ue ma d a n d o u ma v i s ã o g e r a l d a s e s t r ut ur a s c o m s u a s r e s p e c t i va s
d i me n s õe s .
2.2 .6 P ol ímero Semicris ta l ino
C ANE V AR O LO ( 2002) a f i r ma que u m po l íme r o se mic r is t a l ino é
ca r a c t e r izado pe la o r de na ção do s r a d ica is na ma s sa po l imér ic a . A
r egu la r id ad e é ve r i f ic a da co ns ider a nd o as po s içõ es qu e o s á t o mo s d a s
cad e ia s o cupa m qu a ndo a fa s t ado s po r d is t ânc ia s de 1 0 Å. E mbo r a o
po l ímer o t enha g r a nd e ca pa c ida de d e c r is t a l iz aç ão , não a t ing e 100 po r
ce nt o , po r is so são cha ma do s de se mi c r is t a l ino s .
BO RRE LY ( 20 02) e sc la r ec e qu e p o l ímer o s se mic r is t a l i no s
ap r e se nt a m r ig id ez e m t e mp er a t u r as e le vad as , ba ixa f r ic ç ão , a lt a
du r ez a , r e s is t ê nc ia qu ímic a e ma io r r es is t ê nc ia à f luê nc ia e m r e la ção
ao s po l ímer o s a mo r fo s .
2.2.7 P ol ímero Amorf o
Qua ndo o po l íme r o é a mo r fo , a s cad e ia s mo le cu la r es s ão
d ispo s t a s a le a t o r ia me nt e , se m q ua lq ue r o r de m apar e nt e . Co m o au me nt o
da t e mp er a t u r a , a s ca de ia s po l imér ic a s co me ça m a t e r u ma mo b i l id ad e
par c ia l e m t o da a ma ss a po l imé r ic a fo r ma ndo o es t ado bo r r ac ho so .
Qua ndo a t emp er a t u r a é r ed uz id a a ba ixo da T g , o po l íme r o a mo r fo
to r na - se u m mat e r ia l v ít r eo . Po l íme r o s a mo r fo s po s s ue m a mp la fa ixa d e
![Page 21: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/21.jpg)
8
a mo le c ime nt o , não ap r es e nt a ndo t e mper a t u r a de fu s ão , t êm mo der ad a
r es is t ê nc ia ao aquec ime nt o , bo a r es is t ê nc ia ao impa c t o e ba ix a
co nt r ação .
2.3 – Classificação de Polímeros
2.3 .1 Termof ixos
SAE CHT LI NG ( 1 983) d e f ine t e r mo f ixo s co mo po l ímer o s que ,
apó s su b met ido s à aq ue c ime nt o , t o r nam - se só l ido s i r r e ver s ive lme nt e . O
p r o ces so de so l id i f ic aç ão é co nhe c ido co mo cur a . Dur a nt e a c u r a , t o das
as pe que na s mo léc u la s s ão qu imic a me nt e u n id a s pa r a fo r mar u ma
g r a nd e c ade ia mo le cu la r o bs e r vad a n a F ig ur a 8 . A cu r a co ns is t e na
fo r ma ção do c r uza me nt o de mo lécu la s ad ja c e nt es r e su lt a ndo de u ma
cad e ia co mp le xa in t e r l ig ad a . E s t es c r uza me nt o s l ig a do s e v it a m o
des lo c a me nt o de cad e ia s ind iv idu a is p r e ve n indo des t e mo do o f lu xo
p lá s t ico co m o aque c ime nt o . A mud a nç a do es t ado l íqu ido par a o es t ado
só l ido é i r r e ver s íve l , a lé m d is so , o aq uec ime nt o r e su lt a so me nt e e m u m
des a r r a n jo qu ímico , não ha ve ndo fu sã o .
F i g ur a 8 - E s t r ut ur a M ol e c ul a r d e u m p o l í me r o t e r m of i x o . ( S A E C H T L I N G ,
1 9 8 3 ) .
2.3 .2 Termoplás ticos
SAE CHT LI NG ( 1983) d e f ine o s t e r mo p lá s t ico s co mo po l íme r o s
que fu nd e m ao se r e m a que c ido s e so l id i f ic a m qu a ndo r es f r ia do s ,
ind i fe r e nt e de co mo o p r o ce s so é r e pe t ido . E mbo r a ha ja l imit açõ es ,
po de m se r r ep r o ce ss ado s vá r ia s veze s e e ss e a lt e r na me nt o de
fu são / so l id i f ic a ção o s t o r na r ec ic lá ve i s , po r é m u m nú me r o exce s s ivo d e
c ic lo s po de a fe t a r a s p r o pr ied ade s m ecâ n ic as e f ís ic a s do mat e r ia l. A
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F ig ur a 9 mo st r a que , n o s t e r mo p lá s t ico s , o s á to mo s o u mo lécu la s são
l ig ado s po nt a a po nt a e m u ma s é r i e de lo ng a s cad e ia s , ca da u ma
e x is t indo inde pe nde nt e da o u t r a .
F i g ur a 9 - E s t r ut ur a M ol e c ul a r d e t e r m op l á s t i c o s . ( S A E C H T L I N G , 1 9 8 3 ) .
2.4 – Comportamento Térmico dos Polímeros O co mpo r t a me nt o do s po l íme r o s va r ia e m fu nç ão de pa r â met r o s
co mo : t e mper a t u r a , e s fo r ço ext e r no e t e mpo . Po r t ant o , pa r a ava l ia r su a
r espo s t a d e ve mo s e s t udar a s p r o pr ied a des e m fu nção de s t es pa r â met r o s .
A F ig ur a 10 e v id e nc ia a in f lu ê nc ia da t e mp er a t u r a nas p r o pr ie d ade s
me câ n ic as d e u m po l íme r o . Po r exe mp lo , o po l íme r o ens a iado a - 25 º C é
r íg ido , c a r ac t e r ís t ic a de t e r mina d a pe lo e le vado va lo r do mó d u lo
e lá s t ico e ba ixa d e fo r ma ção p lá s t ica , e nqua nt o o po l ímer o e nsa ia do a
80 º C ap r e se nt a ba ixo va lo r do mó du lo e lá s t ico , po r é m a lt a de fo r ma ç ão
p lá s t ic a .
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F i g ur a 1 0 - G r á f i c o d e t e n s ã o v e r s u s d e f or ma ç ã o a d i f e r e n t e s t e m p e r a t ur a s .
( C A N E V A R O L O , 2 0 0 2 )
A F ig ur a 11 e v id e nc ia qu e dur a nt e u m c ic lo de a que c ime nt o o u
r es f r ia me nt o , pa r a mat e r ia is po l imé r i co s , ex is t e m qua t r o t e mp er a t u r a s
de t r ans iç ão ca r a c t e r ís t ica s : T e mp er a t u r a de t r ans iç ão v ít r ea ( T g ) ,
t e mper a t u r a d e fu são ( T m ) c a so o po l íme r o se ja s e micr is t a l ino ,
t e mper a t u r a d e c r is t a l iz aç ão ( T c ) e t e mp er a t u r a de degr ada ção . As
mo d i f ic açõ es o bs er vad a s no s mat e r ia i s q ua ndo su je it o s a mo d i f ic a çõ es
de t e mp er a t u r a s ão de g r a nd e impo r t ânc ia .
F i g ur a 1 1 - C ur va G e n é r i c a d e a q ue c i me n t o d e u m ma t e r i a l p o l i mé r i c o
r e g i s t r a d a p or D S C . ( C A N E V A R O L O , 2 0 0 2 )
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2.4 .1 Temperatura de Transição Vítrea (T g )
É u ma t r a ns iç ão de 2 ª o r de m e e s t á as so c iad a à fa se a mo r fa .
Se ndo u ma t r a ns iç ão d e 2 ª o r de m, a fe t a va r iá ve is t e r mo d inâ mic a s
se cu nd ár ia s co mo co e f ic ie nt e de e xp a ns ão , índ ic e d e r e f r ação , c a lo r
esp ec í f ico e va r iá ve is me câ n ica s c o mo mó d u lo d e e la s t ic ida de e
cap ac id ad e de de fo r ma ç ão p lá s t ica . Aba ixo d e T g o po l ímer o não t e m
e ner g ia in t e r na s u f ic ie nt e pa r a p e r mit i r o de s lo c a me nt o de u ma ca de ia
co m r e la ção à o u t r a po r muda nç as co nfo r ma c io na is . E le e s t á no es t ado
v í t r eo ca r ac t e r iz ado po r se ap r e se nt a r d u r o , r íg ido e que br a d iço .
E s t a t emper a t u r a é o va lo r méd io d a fa ixa de t e mper a t u r a que ,
du r a nt e o aquec ime nt o de u m mat e r ia l po l imér ico de u ma t e mp er a t u r a
mu it o ba ixa pa r a va lo r e s ma is a lt o s , p e r mit e qu e as c ade ia s po l imér ic a s
da fa se a mo r fa a dqu ir a m mo b i l id ade , o u s e ja , adqu ir a m po s s ib i l id a de d e
mu da nça d e co nfo r ma ç ão .
2.4 .2 Temperatura de F us ão (T m )
C ANE V AR O LO ( 2 002) e xp l ic a q ue e s t a t e mper a t u r a é o va lo r
mé d io da fa ixa de t e mp er a t u r a e m que , du r a nt e o aqu ec ime nt o ,
des ap ar ec e m as r eg iõ e s c r is t a l i na s co m a fu s ão do s c r is t a l it o s ( m do
ing lê s "me l t ") . N es t e po nt o , a ener g ia do s is t e ma a t ing e o n íve l
nec es sá r io p a r a ve ncer a s fo r ç a s in t e r mo lec u la r es s ecu ndár ia s e nt r e a s
cad e ia s d a fa s e c r is t a l ina , d es t r u indo a es t r u t u r a r eg u la r d e
e mpa co t a me nt o , muda ndo do es t ado bo r r acho so par a o es t ado v is co so
( fu nd ido ) . E s t a t r ans iç ão só o co r r e na fa se c r is t a l i na , po r t ant o , só t e m
se nt ido se ap l ic a da p ar a po l ímer o s s e micr is t a l ino s . É u ma t r ans iç ão
t e r mo d inâ mic a d e p r ime ir a o r de m e a fe t a va r iá ve is co mo vo lu me
esp ec í f ico , e nt a lp ia .
Ma no ( 199 1) e xp l ic it a qu e , pa r a se d e t e r mina r
e xper ime nt a lme nt e e s t as d ua s t e mp er a t u r as de t r a ns iç ão , é mu it o
co nve n ie nt e aco mpa nhar a va r ia ção do vo lu me es pe c í f ico ( F ig ur a 1 2 ) ,
po is e le é u ma p r o pr ied ad e qu e me d e o vo lu me t o t a l o cupa do pe la s
cad e ia s po l imé r ic as . U m au me nt o da t e mp er a t u r a o cas io nar á u m
au me nt o do vo lu me d e v ido à e xpa ns ão t é r mic a . E s t e au me nt o é e sp er ado
se r l ine a r co m a t e mper a t u r a , a não se r que o co r r a a lgu ma mo d i f ic aç ão
na mo b i l id ad e do s is t e ma , o que imp l ic a r ia e m u m me ca n is mo d e
e xpa ns ão d i fe r e nt e . P a r a o mes mo po l íme r o , e m u ma a mo st r a de a lt a
c r is t a l in id ad e a t e mper a t u r a d e fu sã o é r e la t iva me n t e a lt a , qua ndo
co mp ar ad a à t e mper a t u r a de fu são do po l ímer o r e la t iva me nt e a mo r fo .
No s t e r mo p lá s t ico s a t e mp er a t u r a má x ima de fu são é in fe r io r a 300 º C
![Page 25: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/25.jpg)
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se ndo que o s t e r mo fixo s não ap r e se nt a m fu são , são degr ad ado s a nt es d e
fu nd ir .
F i g ur a 1 2 - V a r i a ç ã o d o v o l u me e s p e c í f i c o c om o a u me n t o d a t e mp e r a t ur a
m os t r a n d o a s f a i xa s d e t e m p e r a t ur a e m q u e oc or r e m a T g e T m. ( M A N O , 1 9 9 1 )
2.4 .3 Temperatura de Cr is tal i zação (T c )
Dur a nt e o r es f r ia me nt o de u m po l ímer o se micr is t a l ino a pa r t ir d e
u ma t e mp er a t u r a ac ima da T m , e le a t ing ir á u ma t e mp er a t u r a ba ixa o
su f ic ie nt e pa r a que u m nú me r o g r and e de c ad e ia s po l im é r ic as s e
o r gan iz e es pa c ia lme nt e de fo r ma r eg u la r qu a ndo a es t r u t u r a pe r mit i r .
E s t a o r denaç ão es pa c ia l pe r mit e a fo r ma ção d e u ma es t r u t u r a c r is t a l in a
( c r is t a l it o o u la me la ) naqu e le po nt o . Cad e ia s e m o u t ro s po nt o s t a mbé m
es t a r ão ap t a s p a r a s e o r de nar e m fo r ma ndo no vo s c r is t a is . I s t o se r e f le t e
e m t o da a mas sa po l imé r ic a p r o mo ve ndo a c r is t a l iz aç ão . A c r is t a l iz aç ão
po de o co r r e r de duas fo r ma s : iso t é r mic a , qu a ndo a t e mper a t u r a é
r ap ida me nt e a ba ixad a a t é u m d ado va lo r T c , e s t a b i l iz a da e ma nt id a
co ns t ant e a t é que t o da a c r is t a l iza çã o o co r r a . Ou de fo r ma d inâ mic a ,
qua ndo a t e mper a t u r a é r e duz ida co n t inua me nt e ( no r ma lme nt e a u ma
t axa co ns t a nt e ) e a c r is t a l iz aç ão oco r r e de nt r o de u ma fa ixa d e
t e mper a t u r a . Co mo a c r is t a l iz a ção aco nt ec e e m u ma fa ixa d e
t e mper a t u r a é co mu m de f in ir u m va lo r ún ico c ha mado d e t e mper a t u r a d e
c r is t a l iz aç ão T c , qu e é a t e mper a t u r a ao nde a t a xa d e c r is t a l iz a ção é
má x ima .
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2.4 .4 Temperatura de Degradação
E m t e mper a t u r a s a ind a ma is a lt a s que a T m, t e r e mo s a
degr a daç ão das ca de ia s po l imé r ic as , a s cad e ia s se r ão que br a da s e m
cad e ia s me no r e s o que i r á i n f lu e nc ia r nega t iva me nt e na s p r o p r ied ade s
me câ n ic as do mat e r ia l . A d egr ad ação aco nt ece p o r que a s a lt a s
t e mper a t u r as fo r nec e m e ner g ia p a r a a que br a da s l ig a çõ es co va le nt e s
e nt r e o s á to mo s de c a r bo no que fo r ma m a cad e ia p r inc ip a l. E s t a s
d ife r e nt e s t r ans içõ e s aco nt ece m p e la s d ife r e nt e s mag n it ud es d as fo r ça s
de in t e r a ção e x is t e nt e s d e nt r o de u m p o l íme r o e r e su lt a m no fa t o de
o bs er var mo s d i fe r e nt e s r es po s t as me câ n ic a s no s po l íme r o s pa r a ca d a
fa ixa d e t e mp er a t u r a .
2.5 – Processos de Cristalização A ma io r ia do s po l ímer o s c r is t a l iz a e m u ma fa ixa de t e mper a t u r a s
que po de se e s t ender d e 30 °C ac ima da T g a 10 °C a ba ixo d a T m. A t a xa
de c r is t a l iz a ção co meç a a au me nt a r ao at ing ir mo s t e mper a t u r a s a ba ixo
da t e mper a t u r a d e fus ão e va i a u m má x imo e d epo is co me ça a d iminu ir
co m o de cr é sc imo d a t e mper a t u r a . O p r o gr es so da c r is t a l iz a ção
iso t é r mic a fo i mo d e la do p o r Avr a mi e po de se r e xpr e s so pe la e qua ção :
( C ANE V AR OL O , 2002)
( ) ( )
O nde : ( ) é a f r a ção c r is t a l iz a da e m u m t e mpo t o nde K e n s ão
co ns t ant e s . K co nt é m par â met r o s de nu c le aç ão e c r e sc ime nt o ; n é u m
nú mer o int e i r o que dep e nd e do me ca n is mo d e nuc le a ção e da fo r ma do
c r es c ime nt o do c r is t a l . E s t a mo de la ge m apr e se nt a vá r ia s l imit açõ e s
e nt r e e la s a e ve nt ua l impo s s ib i l id ad e de cá lcu lo do n, não se t e m
cer t eza s e n pe r ma ne ce co ns t a nt e du r a nt e t o do o p r o cesso o que fa z co m
que es t e mo de lo p r e ve ja t e mp o s de c r is t a l iz aç ão ma is cu r t o s que o
o bs er vado e xper ime nt a lme nt e . A F ig u r a 13 mo st r a a e vo luç ão da t a xa
de c r es c ime nt o da f r ação c r is t a l ina co m o t e mpo par a d i fe r e nt e s
t e mper a t u r as .
![Page 27: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/27.jpg)
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F i g ur a 1 3 - F r a ç ã o c r i s t a l i n a n o t e mp o p a r a d i f e r e n t e s t e mp e r a t ur a s
( A d a p t a d o d e : C A L L I S T E R , 2 0 0 7 ) .
2.6 – Polietileno O po l ie t i le no é o po l íme r o co m e s t r u t ur a mo le cu la r ma is s imp le s .
Co ns is t e e m u ma lo ng a e sp inha do r s a l d e á t o mo s d e ca r bo no l ig ado s
co va le nt e me nt e e nt r e s i , co m u m par d e á t o mo s de h id r o gê n io l iga do s a
cad a ca r bo no ; ao f ina l da cad e ia lo ca l i za - s e u m gr u po met i l . A e s t r u t u r a
é mo st r ada es que mat ic a me nt e na F igur a 14 .
F i g ur a 1 4 - E s t r ut ur a q u í mi c a d o p o l i e t i l e n o p ur o . ( P E A C O C K , 2 0 0 0 )
Segu ndo PE AC OC K ( 200 0) , o po l ie t i le no é u m po l íme r o
t e r mo p lás t ico s e micr is t a l ino , f le x íve l , le ve , t r ans lu c ido e imp er me á ve l
à ág ua . A a mp la u t i l iz a ção é de v id a à s sua s p r o pr ie dad e s no e s t ado
só l ido ( ca r ac t e r ís t ica s f ís ic as , qu ím ic a s e e lé t r ic as ) e su a iné r c ia
qu ímic a . E ss as qu a l id a d es , a l ia da s co m s eu ba ixo cu s t o e r áp ido
p r o ces sa me nt o , fa z co m que s e ja o mat e r ia l e sco lh ido e m inú mer a s
ap l ic açõ e s . Suas p r o pr ied ad es , ap e sa r da co mpo s iç ão qu ímic a ma nt e r - se
co ns t ant e , s ão ace nt uada me nt e in f lu e nc iad as p e la c r is t a l in id ad e
![Page 28: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/28.jpg)
15
( t a mbé m a f i r ma d a po r DOAK ( 1 996) ) , pe la po l imer iza ção , de ns ida de ,
e t c . O q ue d i fe r e nc ia o s p r inc ipa is t ip o s de po l ie t i le no é a p r e se nça d e
r a mi f ic açõ es na ca de ia po l imé r ic a .
De a co r do co m BI LL ME YE R ( 1984) , o po l ie t i le no fo i p r o du z ido
p r ime ir a me nt e e m la bo r a t ó r io s d as I ndús t r ia s I mper ia l C he mic a l , Lt d .
( I CI ) , I ng la t e r r a , e m u m e xper ime nt o fo r t u it o o nde o e t i le no ( e o u t r o s
e le me nt o s qu ímico s que per ma ne cer a m iner t es ) fo i su b met ido à p r e ss ão
de 1400 a t m à 17 0 º C. O o x ig ê n io p r ese nt e na r ea ção per mit iu q u e
ho u ve s se in ic ia ção no p r o ces so de po l imer iz a ção . O fe nô me no fo i
des c r it o pe la p r ime ir a vez e m 1936 po r E . W. Fa wc e t t em S t aud inge r .
E x is t e m mu it o s t ipo s de po l ie t i le no , t o do s ma nt e ndo a mes ma
esp inha do r sa l d e ca r bo no s l ig ado s co va le nt e me nt e co m h id r o gê n io s
l ig ado s . A s var ia çõ es s ão co nse quê nc ia p r inc ipa lme nt e d e r a mi f ic açõ e s
que mo d i f ic a m a na t u r eza do mat e r ia l. São mu it o s t ipo s d e
r a mi f ic açõ es , po de ndo se r u m s imp le s g r upo a lqu i l a t é fu nçõ es á c ido e
é s t e r . Ra mi f ic a çõ es e o u t ro s de fe it o s na cad e ia p r inc ip a l l imit a m o g r au
de c r is t a l in id ad e da a mo st r a . Po r t anto , cade ia s co m me no s d e fe it o s
t e r ão ma io r g r au d e c r is t a l in id ad e . Co mo as r eg iõ es c r is t a l i na s
ap r e se nt a m e mp aco t a me nt o me lho r do que as r eg iõ e s não c r is t a l ina s , a
de ns ida de f ina l d a r e s ina i r á au me n t a r se o g r au d e c r is t a l in id ad e
au me nt a r . Ger a lme nt e , qu a nt o ma io r é a qu a nt id ad e d e r a mi f ic açõ es ,
me no r a d e ns ida de do só l ido . As p r in c ipa is c la s s es d e po l ie t i le no s ão
i lu s t r ada s na F igur a 15 . O s vár io s t ipo s de po l ie t i le no e x ibe m u ma la r g a
va r ia ção na s p r o pr iedad e s , a t r ibu t o s e sp ec í f ico s qu e dep e nd e m da s
ca r a c t e r ís t ica s mo r fo ló g ic a s e mo le c u la r e s d a r e s ina . C ada var ia ção
ap r e se nt a s ua s p r ó pr ias ca r a c t e r ís t ica s .
![Page 29: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/29.jpg)
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F i g ur a 1 5 - R e p r e s e n t a ç ã o e s q ue má t i c a d e d i f e r e n t e s c l a s s e s d e p o l i e t i l e n o . ( a )
P E d e a l t a d e n s i d a d e ; ( b ) P E d e b a i xa d e n s i d a d e ; ( c ) P E l i n e a r d e b a i xa
d e n s i d a d e ; ( d ) P E d e ul t r a b a i xa d e n s i d a d e ; ( e ) c op o l í me r o e t i l e n o v i n i l
a c e t a t o ; ( f ) P E d e l i g a ç ã o c r uz a d a . ( P E A C O C K , 2 0 0 0 )
2.6 .1 Tipos de P ol ie t i leno
Os p r inc ip a is t ipo s de po l ie t i le no são c it ado s a ba ixo :
- Po l ie t i le no de Ba ixa D e ns ida de ( PE B D o u LDPE ) ;
- Po l ie t i le no L ine ar de B a ixa De ns id ad e ( PE LB D o u LL DPE ) ;
- Po l ie t i le no de A lt a D e ns id ade ( PE AD o u HDPE ) ;
- Po l ie t i le no de U lt r a Alt o Peso Mo le c u la r ( PE U AP M o u UHM WPE ) ;
- Po l ie t i le no de U lt r a B a ixa De ns id ad e ( PE UBD o u ULDPE ) .
A p r inc ip a l d i fe r e nça e nt r e o s p r inc ip a is t ipo s de po l ie t i le no é a
p r es e nç a d e r a mi f ic açõ es na c ade ia po l imé r ic a . E s sa s r a mi f ic açõ e s
po de m se r ge r a da s po r d i fe r e nt e s me ca n is mo s . E s sa s ca r a c t e r ís t ica s
![Page 30: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/30.jpg)
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in f lu e nc ia m d ir e t a me nt e a d e ns ida de , c r is t a l in id ad e , a s p r o pr ied ade s e
sua s ap l ic a çõ es . A T a be la 1 ap r e se n t a uma co mp ar a ção nu mé r ic a d e
d ife r e nt e s t ipo s de po l ie t i le no , de s t aca ndo a s p r inc ipa is p r o pr ied ade s
f ís ic as e s eus l imit e s .
T a b e l a 1 - P r i n c i p a i s p r o p r i e d a d e s d e d i f e r e n t e s t i p o s d e p o l i e t i l e n o .
( A d a p t a d a d e : P E A C O C K , 2 0 0 0 )
Propriedade PEAD PEBD PELBD PEUBD
Densidade (g/cm³)
0,94-0,97
0,91-0,94
0,90-0,94
0,86-0,90
Grau de Cristalinidade por DSC (%)
55-77 30-54 22-55 0-22
Módulo Elástico (MPa)
1000 - 1380
172,4 - 344,8
262,0 - 896,3
<262,0
Tensão Limite de Escoamento (MPa)
17,9 - 31,0 9,0 - 19,3 7,6 - 19,3 <7,6
Temperatura de fusão (ᵒC)
125-132
98-115
100-125
60-100
2 . 6 . 1 . 1 P o l i e t i l eno de Ba ix a Den sida d e
COUT I N HO e t a l . ( 2003) d iz que a s nu mer o s a s r a mi f ic açõ e s
p r es e nt e no PE BD r edu ze m seu g r au de c r is t a l i n id ade , be m a ba ixo e m
co mp ar aç ão co m o PE AD, r esu lt a ndo e m u m pr o du t o ma is f le x íve l e
co m po nt o de fus ão ma is ba ixo . E s sa s r a mif ic a çõ es são , na ma io r ia da s
vez es , t ão lo nga s qu a nt o à cade ia p r inc ip a l do po l íme r o . E m ger a l ,
co nt ê m a lg u ma s d ez e na s o u c e nt e nas de á t o mo s d e c a r bo no . As
r a mi f ic açõ es co m gr a nde s c ade ia s co nfe r e m car a c t e r ís t ica s d e se já ve i s
de p r o ce s sa me nt o co mo e le vad a r es is t ê nc ia do fu nd ido a l ia d a co m
r e la t iva me nt e ba ixa v is co s id ad e . E ss as c a r ac t e r ís t ic as são adequ ad a s
pa r a p r o ce ss a me nt o po r ext r usão , mo ldage m po r so pr o e mo ld age m po r
in je ç ão . Sendo ass im apr es e nt a ndo ap l ic açõ es co mo f i lme s pa r a
e mba la g e ns indu s t r ia is e ag r íco la s , f i lme s de s t inado s a e mba l ag e ns d e
a l ime nt o s l íq u ido s e só l ido s , f i lme s la mina do s e p la s t i f ic a do s p a r a
a l ime nt o s , s aco la s d e l i xo , e mba la ge ns p a r a p r o du t o s fa r ma cê u t ico s e
ho sp it a la r e s , br inq ue do s e u t i l id ad es d o mé st ic as , r e ve s t ime nt o de f io s e
ca bo s , t ubo s e ma ngu e ir a s .
DO AK ( 19 9 6) d iz qu e o PE BD t e m u ma co mb ina ção ún ica d e
p r o pr ied ade s : t e na c id ade , a l t a r e s is t ê nc ia ao impa c t o , a lt a f le x ib i l id ade ,
bo a p r o ce ss a b i l id ad e , e s t a b i l id a de e p r o pr ied ade s e lé t r ic a s no t áve is . As
p r o pr ied ade s f ís ica s do P E BD s ão ap r es e nt ada s na T a be la 2 . O s va lo r e s
![Page 31: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/31.jpg)
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apar e ce m e m int e r va lo s de v ido à depe ndê nc ia d a t e mp er a t u r a e d a
de ns ida de . Ape sar de se r a lt a me nt e r es is t e nt e à águ a e a a lgu ma s
so lu çõ es aquo s as , inc lu s ive a a lt a s t e mper a t u r as , o PE BD é a t aca do
le nt a me nt e po r age nt e s o x ida nt e s . Alé m d is so , so lve n t e s a l i fá t ico s ,
a r o mát ico s e c lo r a do s , c au sa m inc ha me nt o à t e mper a t u r a a mb ie nt e . O
PE BD é po uco so lú ve l e m so lve nt e s po la r e s co mo á lco o is , é s t e r e s e
ce t o na s .
T a b e l a 2 - P r op r i e d a d e s F í s i c a s d o P E B D . ( C o ut i n h o e t a l . 2 0 0 3 )
2 . 6 . 1 . 2 P o l i e t i l eno de Al ta D ens idad e
Segu ndo PE ACO C K ( 2 000) , a na t u r e za l ine a r do PE AD per mit e o
des e nvo lv ime nt o de a lt o s g r a us d e c r is t a l in id ade . O qu e le va a a lt a
r ig id e z e a me no r p e r me a b i l id ad e d e t o do s o s t ipo s de po l ie t i le no . E s s a
co mbina ç ão o fa z a p r o pr iado par a r e t enção de l íqu ido s co mo le it e ,
de t e r ge nt e , ba lde s , t a nq ue s d e a r ma z e na me nt o qu ímico e t ubo s pa r a
e xt r ação de p e t r ó leo . Alé m da ba ix a pe r me a b i l id a de , r e s is t ê nc ia à
co r r o são e r ig id ez são p r o pr ied ad es dese já ve is p a r a a p l ic açõ e s pa r a
t r ans po r t e de f lu ido s v ia t u bo s , s e ja d e ág ua , e sgo t o o u gás na t u r a l .
![Page 32: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/32.jpg)
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A l i ne a r ida de d as ca de ia s e co ns equ e nt e me nt e a ma io r de ns idad e do
PE AD fa ze m co m que a o r ie nt aç ão , o a l inha me nt o e o e mp aco t a me nt o
das ca de ia s s e ja m ma is e f ic ie nt e s ; a s fo r ç a s int e r mo le cu la r e s ( V a n d er
Waa ls ) po s sa m ag ir ma is i nt e ns a me n t e , le va ndo a c r is t a l i n id ade se r
ma is e le vada qu e no caso do PE BD. Sendo ma io r a c r is t a l in id ade , a
fu são po der á o co r r e r e m t e mp er a t u r a ma is a l t a . De v ido à c r is t a l i n ida d e
e à d i fe r e nç a de índ ice de r e f r a ção e nt r e a s fas e s a mo r fa e c r is t a l i na ,
f i lme s de PE AD f ino s são t r ans lú c ido s , me no s t r a ns par e nt e s do que o
PE BD. ( GUI T Í AN, 199 5)
As c a r a c t e r ís t ica s me câ n ica s do po l ie t i le no d e a lt a de ns idad e são
ap r e se nt ad as na T a be la 3 . E nqua nt o a T a be la 4 e v ide nc ia a s
co nseq uê nc ia s na s p r o pr ied ade s c au sad a s p e la p r e s e nç a de r a mi f ic a çõ es .
T a b e l a 3 - P r op r i e d a d e s M e c â n i c a s d o P E A D . ( C o u t i n h o e t . a l , 2 0 0 3 )
![Page 33: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/33.jpg)
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T a b e l a 4 - E f e i t o d a s r a mi f i c a ç õe s s o b r e a s p r op r i e d a d e s d o p o l i e t i l e n o .
( C o ut i n h o e t . a l , 2 0 0 3 )
COUT I N HO e t a l . ( 200 3) a f i r ma que o PE AD é u t i l iz ado e m
d ife r e nt e s s eg me nt o s da indú s t r ia de t r ans fo r ma ção de p lá s t ico s ,
a br a nge ndo o s p r o ces sa me nt o s d e mo ldag e m po r so pr o , ext r usão e
mo ldag e m po r in je ção . C it a ndo a lgu ns o b je t o s p r o duz ido s co m PE AD :
ba ld es e bac ia s ; ba nhe ir as in fa nt is ; b r inquedo s ; po t es pa r a a l ime nt o s ;
a s se nt o s s a n it á r io s ; t a mp a s pa r a g a r r a fas e po t es ; e mba lag e ns pa r a
de t e r ge nt es ; co s mét ico s e d e fe ns ivo s ag r íco la s ; iso la me nt o de f io s
e lé t r ico s ; r e ves t ime nt o de t ubu laçõ e s met á l ic a s , t ubo s pa r a r ede s d e
sa nea me nt o e de d is t r ibu ição de gá s , e mis s á r io s de e f lu e nt es sa n i t á r io s
e qu ímico s ; d u t o s pa r a miner a ção e d r agag e m; s aco s p a r a l ixo e sa co la s
de super mer c ado s . O PE AD e o PE BD t ê m mu it a s a p l ic açõ e s e m co mu m,
ma s e m ger a l , o PE AD é ma is d u r o e r es is t e nt e e o PE BD é ma is
f le x íve l e t r a ns luc ido . U m e xe mp lo da r e la ção d e d ur ez a e f le x ib i l id a d e
es t á no fa t o de que o PE AD é u t i l iz a do na fa b r ic ação de t a mp as co m
r o sca ( r íg ida s) e o PE BD na d e t a mp as se m r o sc a ( f le x íve is ) .
2.7 – Poli(metacrilato de metila) O po l i ( met a c r i la t o de met i la ) o u po l i ( met i l - 2 - met i lp r o pe no a t o ) é
u m mat e r ia l t e r mo p lá s t ico r íg ido , t r anspar e nt e e inco lo r . Sua e s t r u t u r a
mo lec u la r po de se r o bse r vad a na F igur a 16 . É co ns id er ado u m do s
po l ímer o s ma is mo der no s e co m ma io r qua l id ade do mer ca do , po r sua
fa c i l id ad e de adqu ir i r fo r ma s , po r s ua le vez a e a lt a r e s is t ê nc ia . É
![Page 34: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/34.jpg)
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su bs t it u t o do v id r o e m d ive r sa s o ca s iõ es po r que qu a ndo co mpar ado co m
o v id r o é me no s d e nso , ap r e se nt a ma io r r e s is t ê nc ia ao imp ac t o ,
p r o duz ido a t emper a t u r a s s ig n i f ic a nt e me nt e me no r e s ( 25 0 º C e nq ua nt o o
v id r o 1200º C) , du r ez a in fe r io r se ndo me no s r es is t e nt e a r i s co s .
F i g ur a 1 6 - E s t r ut ur a q u í mi c a d o P M M A . ( M A R K , 2 0 0 7 )
BRI ST O N e MI LE S ( 1975) co nt a m q ue a h is t ó r ia do s mo nô mer o s
ac r í l ico s co meço u e m 1843 apó s a r ea l iz aç ão da p r ime ir a s ínt es e do
ác ido ac r í l ico . S egu ido e m 186 5 da p r epar a ção do e t i lmet a c r i la t o , po r
Fr a nk la nd e Dup pa , já e m 18 77 , F it t ig e Pau l no t a r a m qu e e le po s su ía
ce r t a t e ndê nc ia pa r a po l imer iza ção . P o r vo lt a d e 1 900 , a ma io r ia do s
ac r í l ico s ma is co mu ns ha v ia m s ido p r epar ado s e m la bo r a t ó r io e ao
me s mo t e mpo já e x is t ia m a lgu ns t r a ba lho s so br e a s ua po l ime r iz ação .
E m 19 01 , o Dr . Ro hm , na Ale ma nha , co me ço u u m t r aba lho s is t e mát ico
no ca mpo de a c r í l ico s e ma is t a r de to mo u par t e a t iva no
des e nvo lv ime nt o indu s t r ia l do é s t e r ac r í l ico naq ue le p a ís . O
po l i ( met ac r i la t o de met i la ) , c ha mado de P LE XI G L AS®, fo i o p r ime ir o
po l ímer o ac r í l ico p r o duz ido indu s t r ia lme nt e po r Ro hm e M aa s , e m
1927 . Fo i ve nd ido co mo u ma so lu ção do po l íme r o e m so lve nt e o r gâ n ic o
e us ada p r inc ip a lme nt e e m la c as e fo r mu la çõ e s pa r a r e ve s t ime nt o s
sup er f ic ia is . M a is t a r de , Ro w la nd H i l l ( I CI ) e s t udo u o met ac r i la t o e su a
po l imer iz a ção , enqua nt o que Cr aw fo r d ( t ambé m da I CI ) de se nvo lv e u u m
mét o do eco nô mico par a a fa br ic aç ão de mo nô mer o s .
O PM M A se d e s t aca de o u t r o s p lá s t ico s , po is a p r e se nt a a l t a
t r ans mis s ão de luz , v id a e m se r v iço ext r e ma me nt e a lt a , a lt a r es is t ê nc i a
a luz u lt r a v io le t a , a l t o g r au de co mpa t ib i l id ade co m o t ec ido hu ma no ,
bo a r e s is t ê nc ia a so lve nt es , o pçõ es i l imit ad a s de co lo r ação , a lt a
r es is t ê nc ia a mu da nça s d e c l ima . Ad ic io na lme nt e , é o po l íme r o
t e r mo p lás t ico ma is du r o , po de se r fa br ic ado de t o do s o s mét o do s de
t e r mo fo r ma ge m e é r ec ic lá ve l . Sua s ap l ic a çõ es são var iad a s : na
ind ú s t r ia au t o mo t iva r e s id e e m le nt e s de fa r ó is int e r no s e e xt e r no s ,
t e t o s so la r es d e ve ícu lo s de lu xo , i l u mina ção do pa ine l int e r no . E m
pr o du to s de co ns u mo , a quár io s de va r ia do s t a ma nho s , po r e xe mp lo o
aquár io lo ca l iz ado na C a l i fó r n ia ( F ig ur a 17 ) que a p r e se nt a 3 3
ce nt ímet r o s de e sp e ssu r a p a r a supo r t a r a p r e s são da águ a , d i sp la y s d e
LC D, le nt e s do s c apa ce t e s de se gur a nça , p int u r a , mo b í l ia , ac es só r io s
![Page 35: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/35.jpg)
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fe min ino s ( bo ls a s , s ap a t o s , sa lt o a lt o ) e mu it a s o u t r as ; na me d ic in a
imp la nt e s d e le nt e s , le nt e s de co nt a t o du r as , o s so s su bs t it u t o s ,
p r ee nc h ime nt o s , de nt adur a s . ( WI KI PÉ DI A, 2014 )
F i g ur a 1 7 - A q u á r i o c o m 1 0 me t r os d e a l t u r a , e m M on t e r r e y ( C a l i f ór n i a , E U A ) .
P os s ui 3 3 c m d e e s p e s s ur a p a r a s u p or t a r a p r e s s ã o d a á g ua . ( W I K I P É D I A ,
2 0 1 4 )
2.8 - Calorimetria Diferencial Exploratória É u ma t éc n ic a t e r mo a na l í t ic a e m qu e a d i fe r e nç a na qu a nt id ad e
de ca lo r nec es s á r ia pa r a au me nt a r a t e mper a t u r a de u ma a mo st r a e d e
u ma r e fe r ê nc ia é me d ida e m fu nç ão da t e mper a t u r a . A a mo st r a e a
r e fe r ê nc ia s ão ma nt ida s à me s ma t e mper a t u r a . É r ea l iz ad a a t r a vé s da
me d id a ins t a nt â nea d a c apa c id ade t é r mic a d a a mo st r a co mo fu nç ão da
t e mper a t u r a du r a nt e o aqu ec ime nt o / r es f r ia me nt o . Os r e su lt ado s s ão
fo r nec ido s e m u m t e r mo gr a ma de f lu xo de ca lo r po r t emper a t u r a . O s
p ico s e ndo t é r mico s são r e fe r e nt es à fu s ão , cu r a e nq ua nt o o s
e xo t é r mico s s ão r e fe r e nt es à c r is t a l i zaç ão , degr ada ção , e t c . Há do is
t ipo s de DS C: ( 1 ) DS C de f lu xo de ca lo r e ( 2 ) DSC d e co mpe ns ação d e
po t ênc ia . E m a mbo s , há a co mpar aç ã o da a mo st r a e m a ná l is e co m a
![Page 36: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/36.jpg)
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r e fe r ê nc ia . No p r ime ir o caso , d is co s t r a ns fe r e m ca lo r pa r a a a mo st r a e
pa r a a r e fe r ê nc ia e nqu a nt o t e r mo par es med e m a va r ia ção de
t e mper a t u r a , ca lo r e spe c í f ico e e nt r o pia . No seg u ndo ca so , a a mo st r a e
a r e fe r ê nc ia são aqu ec id a s inde pe nd e nt e me nt e . O s is t e ma é co nt r o lado
po r do is l oop s , u m co nt r o la a t e mper a t u r a méd ia de fo r ma qu e a a mo st r a
e a r e fe r ê nc ia po s sa m se r a que c id as e r es fr iad as a ce r t a ve lo c id ade e o
seg u ndo faz co m que a po t ê nc ia t end a a r e s t au r a r o equ i l íb r io d e
t e mper a t u r a e nt r e a a mo st r a e m r e laç ão à r e fe r ê nc ia , c a so ha j a
d ife r e nça .
F i g ur a 1 8 - C om p a r a ç ã o e n t r e os d o i s t i p o s d e D S C .
2.9 - Difração de Raios-X A d if r aç ão de r a io s - x é u ma t éc n ic a que fo r ne ce in fo r ma çõ e s
qua l it a t ivas e qua nt it a t iva s de mu it o s a spe c t o s co mo par â met r o s de
cé lu la s u n it á r ia s , g r au d e c r is t a l i n id ade , pe r io d ic ida de d as la me la s e
g r au s d e o r ie nt ação . E x is t e m do is t ipo s d e d i f r ação d e r a io s - x : ( 1 ) a d e
a lt o â ng u lo que co mpr ee nde â ngu lo s de 2 º a t é 18 0 º e ( 2 ) ba ixo â ngu lo
que co mpr ee nde â ngu lo s de 0 , 2 º a 2 º . So me nt e se r á a bo r da do o r a io - x
de a lt o â ngu lo .
![Page 37: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/37.jpg)
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2.9.1 - Difração de Ra io -X de Alto Ângulo
Re fer e - s e à d i fr aç ão de r a io s - x nu m a l ca nce d e â ngu lo s ( θ ) d e 2º
a 18 0 º . No r ma lme nt e r e fe r e - s e ao s â n gu lo s d e es pa lha me nt o e m t e r mo s
de 2 θ . De a co r do co m C ANE V AR OL O ( 2002) pa r a o PE , a ma io r ia da s
in fo r maçõ e s ú t e is e s t á na fa ixa de â ng u lo s 2θ d e 5 º à 50 º . Co r r e spo nde
a u m a lc a nce d e e spa ça me nt o s a t ô mico s da o r de m de 2 à 20 Å. E s s a
fa ixa a br a ng e a ma io r ia do s p la no s c r is t a l ino s ma is impo r t a nt es e a s
sep ar a çõ es int e r mo le cu la r e s ma is imp o r t ant es d a s r e g iõ es a mo r fa s . As
r eg iõ e s c r is t a l ina s d i f r a t a m o s r a io s - x à ba ixo s â ngu lo s e nqu a nt o as
r eg iõ e s não - cr is t a l i na s p r o vo ca m es pa lha me nt o d i fu so na r eg ião d e 2 θ
e m t o r no de 20 º ( F ig ur a 19 ) .
F i g ur a 1 9 - G r á f i c o d e r a i os - x d e a l t o â n g u l o ( W A X R D ) i n t e n s i d a d e c o m o
f un ç ã o d o â n g ul o 2 θ p a r a a m o s t r a d e P E L B D i r r a d i a d o p or r a d i a ç ã o d e C o b r e .
( A d a p t a d o d e P E A C O C K , 2 0 0 0 ) .
2.10 – Densidade Segu ndo PE ACO C K ( 20 00 ) mu it as p r o pr ied ade s de po l ímer o s
po de m s e r e s t ima d as a t r a vé s do va lo r de sua de ns id ad e , i s so é po ss íve l
de v ido à na t u r ez a s e micr is t a l ina do s p o l ímer o s .
Já qu e r eg iõ es c r is t a l ina s são r eg iõ e s de ma io r e mp aco t a me nt o
a t ô mico , q u a nt o ma io r a p r o po r ç ão de fa se c r is t a l ina ma io r é a
de ns ida de . A r e la ção e nt r e r eg ião c r is t a l ina e a mo r fa co nt r o la a s
p r o pr ied ade s do po l íme r o , se ndo a ss im, o co nhec ime nt o da d e ns ida de d e
u ma a mo st r a r e ve la u m po uco de sua mo r fo lo g ia e p r o pr ie dad es .
E s t ando d e ns id ad e e c r is t a l in id ad e r e la c io nad a s , o s fa t o r es que a fe t a m a
de ns ida de são o s me s m o s qu e a fe t a m a c r is t a l i n ida de . E nt ão , o s
po l ímer o s q ue ap r es e nt a m ma is r a mi f ic açõ es e ma io r t axa d e
r es f r ia me nt o vão a p r e se nt a r me no r d e ns id ade . Qua nt o às p r o pr ieda de s
me câ n ic as , o s po l ímer o s que a p r es e nt a r e m ma io r d e ns ida de ,
![Page 38: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/38.jpg)
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ap r e se nt a r ão ma io r e s va lo r e s d e mó du lo e lá s t ico , t ens ão l imit e d e
es co a me nt o e e lo nga ção n o es co a me nt o .
2.11 - Propriedades Mecânicas As p r o pr ieda de s mec â n ic a s de f ine m o co mpo r t a me nt o do mat e r ia l
qua ndo su je it o s a e s fo r ço s me câ n ico s . E s t ão r e lac io na da s à cap ac id ad e
do mat e r ia l de r es is t i r ao s es fo r ço s ap l i c ado s se m ha ver d e fo r ma ção
p lá s t ic a , co lap so p lá s t ico o u fr a t u r a . A r e spo s t a à so l ic it a ção me câ n ic a
ve m aco mpa nha da de mu da nça s na s d ime nsõ e s do co r po de p r o va e po de
se r co r r e lac io nad a co m su a mo r fo lo g ia e c a r ac t e r ís t ic a s mo le c u la r e s . A s
p r o pr ied ade s me câ n ica s do s co r po s de p r o va são co nt r o lada s pe lo
h is t ó r ico de p r o ces sa me nt o e l imit es p r ó pr io s do mat e r ia l e m a ná l is e . A
F ig ur a 20 apo nt a as p r inc ip a is r e g iõ e s de u ma cu r va T e ns ão x
De fo r ma ção .
F i g ur a 2 0 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o g e n e r a l i z a d a p a r a o p o l i e t i l e n o
i l u s t r a n d o o s p r i n c i p a i s f e n ô me n o s . ( A d a p t a d o d e : P E A C O C K , 2 0 0 0 ) .
![Page 39: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/39.jpg)
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2.11.1 M ódulo E lás tico (M ódulo de Young)
Qua ndo u m co r po de p r o va é su je it o a u ma so l ic it a ção , e x is t e
u ma d e fo r ma ção in ic ia l a nt e r io r ao e s co a me nt o que é r e c uper á ve l c aso
es t a fo r ç a se ja r e mo vid a , c ha ma da de r eg ião e lá s t ica . O va lo r do
mó du lo d e Yo ung é ú t i l so me nt e qua ndo o mat e r ia l o be de ce a L e i d e
Ho o ke , is t o é , a de fo r maç ão é p r o po r c io na l à fo r ç a ap l ic a da . A
co ns t ant e e lá s t ica é a t e nsão r equ er id a pa r a d e fo r ma ção d iv id id a p e l a
de fo r ma ção o bt ida . É u ma me d id a d e r ig id e z , po r t ant o , qua nt o ma io r o
mó du lo ma is r íg ido se r á o mat e r ia l . Pa r a o s po l ímer o s o mó du lo
e lá s t ico au me nt a co m o g r au de c r is t a l in id ad e .
PE ACO C K ( 2 000) a f i r ma q ue h á d iver so s mo do s de se ca lcu la r o
mo do e lás t ico , qua t r o de le s s ão ap r e s e nt ado s na F igur a 21 : ( 1 ) Mó du lo
I n ic ia l ; ( 2 ) Mó du lo T a nge nt e à 1% ; ( 3 ) M ó du lo Co r da e ( 4 ) Se ca nt e a
1% .
F i g ur a 2 1 - I l us t r a ç ã o e s q ue má t i c a d os q ua t r o p r i n c i p a i s mé t od o s d e c a l c ul o
d o m ód u l o e l á s t i c o . ( a ) M ód u l o I n i c i a l ; ( b ) T a n g e n t e a 1 % ; ( c ) C or d a e ( d )
S e c a n t e a 1 % . ( P E A C O C K , 2 0 0 0 )
2.11.2 Tensão de Escoamento
E sco a me nt o é o po nt o a pa r t ir do qua l t o da de fo r ma ç ão so fr id a
pe lo co r po de p r o va é p lá s t ica , ca us a ndo mu da nça s pe r ma ne nt e s na s
d ime nsõ es do co r po de p r o va . É u m po nt o de g r a nde int e r es se p r á t ico
![Page 40: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/40.jpg)
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po r que r ep r e se nt a a c a r ga / t e nsão má x ima ad mis s íve l que d e t e r minado
mat e r ia l po de su po r t a r enqu a nt o des e nvo lve s ua fu nção . Segu ndo a
no r ma AST M D 638 , é de f in ido co mo o p r ime ir o po nt o e m qu e há
inc r e me nt o na de fo r ma ç ão se m ha ver inc r e me nt o na t ensão . U ma ve z
que a a mo st r a é es co ada , su a s d ime ns õ es são muda da s e po s s ive lme nt e
não r espe it a r á o s r equer ime nt o s , s e ja m me câ n ico s o u d ime ns io na is , d e
se r v iço . A a mo st r a co nt inu ar á a de fo r mar a não se r qu e se ja r e mo v ida a
ca r ga . A t e ns ão de e sco a me nt o é c a lcu la da a t r avé s da r az ão e nt r e fo r ç a
que a a mo st r a e sco a pe la á r e a da se ção t r ans ver s a l .
As s im co mo o mó du lo e lá s t ico , é co r r e lac io na d a co m gr au d e
c r is t a l in id ad e e de ns id ad e do co r po de p r o va . A F igur a 22 e v id ê nc ia
que qu a nt o ma io r a c r is t a l in id ad e ma io r é a t ensão de e sco a me nt o .
F i g ur a 2 2 - V a r i a ç ã o d a t e n s ã o d e e s c oa m e n t o p or g r a u d e c r i s t a l i n i d a d e p a r a
a l g u n s p o l i e t i l e n os . ( P E A C O C K , 2 0 0 0 )
2.11.3 Def ormação no Escoamento
É a de fo r maç ão na t ensão de e sco a me nt o . É ca lcu la d a pe la r az ão
do co mpr ime nt o imed ia t o do co r po de p r o va d iv id ido pe lo co mpr ime nt o
in ic ia l.
![Page 41: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/41.jpg)
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3. Materiais e Métodos
3.1 – Polímeros Ambo s PE u t i l iz ado s fo r a m d a BR AS KE M e nqu a nt o o PMM A d a
N it r i f le x. A T a be la 5 mo st r a o s va lo r e s de d e ns ida de , t ens ão de
es co a me nt o e de fo r ma ção no es co a me nt o fo r nec ido s pe lo s fa br ic a nt e s .
A e mpr e sa N it r i f le x não fo r nec eu a s in fo r ma çõ es d e s eu p r o du t o .
T a b e l a 5 - M a t e r i a i s U t i l i z a d os .
Densidade (g/cm³)
Tensão Escoamento
(MPa)
Modulo Elástico (MPa)
Deformação Escoamento
(%) Produto
PEBD 0,921 12,00 - Não Informado LD5000A
PEAD 0,944 23,00 760 13 GM 7746C
PMMA - - - - PMMA 920
3.2 – Moldagem por Compressão Par a o PE AD e o PE BD, o s pe l le t s fo r a m co lo cado s e m u m mo ld e
que t e m o fo r mat o do s co r po s de p r o va de t r ação de aco r do co m a no r ma
AST M D6 38 - t ipo I ( F ig ur a 2 3 ) e le vado s à p r e nsa h id r áu l ic a M A09 8
da Mar co n i à 17 5 º C. Fo i esp er ado 10 minu t o s pa r a es t a b i l iz a ção e
ho mo g e ne iz a ção da t e mper a t u r a d o s pe l le t s d e nt r o do mo lde .
Po s t e r io r me nt e , s egu iu - s e pa r a a p r e nsag e m do mat e r ia l que co ns is t i u
e m ca t o r ze c ic lo s d e ap l ic ação s egu id a de a l ív io de p r es são co m int u it o
da r e t ir a da de g a se s . E ss a s e t apa s de ca r ga e de sc ar ga fo r a m r ea l iz ad a s
na se gu int e o r de m: u ma a 1 t o ne la d a ; u ma a 2 t o ne lad a s ; dua s a 3
t o ne la da s ; t r ê s a 4 t o ne la d as ; t r ê s a 5 t o ne la da s e q ua t r o a 6 t o ne lad as .
Na ú lt ima p r e nsag e m, ma nt e m - s e a p r es são co ns t a nt e po r 15 minu t o s .
E nt ão f ina lme nt e o mat e r ia l p r e n s ado é r e s fr iado e m ba nho s co m á gua à
4 º C, 20 º C o u a 8 0 º C po r 15 minu t o s , e nt ão são r e t ir ado s e s eca do s ao
a r .
Pa r a o PMM A, o s pe l le t s fo r a m pr é - aq uec id a s à 1 20 º C e m es t u f a
a vá cuo mo de lo M ar co n i M A03 0 a - 2 0 0 mbar po r 15 minu t o s . A se cag e m
se fa z nec es s á r ia de v ido à fo r ma ção de bo lha s no s co r po s de p r o va .
Apó s , o s pe l le t s fo r a m co lo cado s no mo lde e p r e ns ado s po s t e r io r me nt e
se nd o o p r o cesso é a ná lo go ao PE. A F ig ur a 2 4 mo st r a o s co r po s de
p r o va fa br ic a do s .
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F i g ur a 2 3 - C or p o d e P r o va e m f or ma t o d e g r a va t a . ( F o n t e : A S T M D 6 3 8 )
F i g ur a 2 4 - C or p os d e p r o va e m f or ma t o g r a va t a d e a c or d o c o m A S T M D 6 3 8 .
3.3 – Calorimetria Diferencial Exploratória
(DSC) Os r e su l t ado s do DS C fo r a m r e a l iz ado s no I ns t it u t o de
Ma cr o mo lécu la s E lo is a M a no I M A - UFR J. As a ná l is e s de DS C do s
po l ímer o s fo r a m r ea l iz ada s e m u m eq u ipa me nt o da N E T ZSC H mo de lo
DSC 20 4 F1 P ho e n ix , s e ndo o per ado po r f lu xo de ca lo r . As a mo st r a s
fo r a m s u bmet ida s a do is c ic lo s d e aq uec ime nt o / r e s fr ia me nt o . A F ig ur a
25 mo st r a es que mat ic a me nt e o p r o ces so , a s a mo st r as fo r a m aqu ec ida s ,
da t e mper a t u r a a mb ie nt e a t é 15 0 º C, a u ma t axa d e 10 º C/ min . E ss a
t e mper a t u r a fo i ma nt ida po r 2 ( do is ) minu t o s e e m segu ida fo i r es f r ia d a
![Page 43: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/43.jpg)
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à t e mper a t u r a de 20 º C à t a xa de 10 º C/ min ; ma nt ida no va me nt e e s s a
t e mper a t u r a po r 2 ( do is ) minu t o s , s egu ido de o u t ro aquec ime nt o , à
10 º C/ min a t é 150 º C, apó s ma nt ida a t e mper a t u r a po r 2 ( do is minu t o s) ,
seg ue - se o u t r o r es fr ia me nt o , a t é a t emper a t u r a a mb ie nt e a 10 º C / min .
F i g ur a 2 5 - E s q ue ma m os t r a n d o o c i c l o t é r mi c o d o e n s a i o d e D S C .
3.3 .1 - Medida d a Cr is tal inid ade
Par a a d e t e r mina ção do g r au d e c r is t a l in id ad e , é c a lc u lad a a á r e a
do p ico endo t é r mico no t e r mo gr a ma e m t e r mo s de e ner g ia po r ma s sa ,
no r ma lme nt e c a lo r ia s o u jo u le s po r g r a ma ( c a l /g o u J /g ) . Ass u me- se qu e
o p ico e ndo t é r mico é so me nt e o ca s io na do po r r eg iõ e s c r is t a l i na s , a s s im,
o g r au de c r is t a l i n ida de po de s e r ca l cu la do a t r avé s da r a zão e nt r e
e nt a lp ia de fu são med ido e e nt a lp i a d e fu são do po l ímer o 100 %
cr is t a l ino .
Segu ndo PE ACO C K ( 20 00) , p a r a o PE AD a e nt a lp ia d e fu sã o
100% cr is t a l ino ma is ac e it o é 2 90 J /g ( 69c a l /g ) . A ma io r fo nt e d e e r r o
no g r au d e c r is t a l i n id ade é a de t e r mina ç ão da l inha d e ba s e do p ico
e ndo t é r mico e dep e nd e do o per ado r , no r ma lme nt e a l i nha ba s e é
de t e r minad a a t r a vé s d e u ma l inha r e t a e nt r e o s po nt o s de in íc io e f im d a
fu são . A F ig ur a 26 i lu s t r a t a l d e t e r min ação .
A no r ma AST M D34 18 fo i u s ad a co mo r e fe r ê nc ia .
Temperatura Ambiente
150ᵒC (mantido por 2 minutos)
20ºC (mantido por 2 minutos)
150ᵒC (mantido por 2 minutos)
Temperatura ambiente
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F i g ur a 2 6 - C ur va t i p i c a d e D S C p a r a o p o l i e t i l e n o . ( A d a p t a d o d e : A S T M
D 3 4 1 8 )
3.4 – Difração de Raios-X O e ns a io d e d if r aç ão de r a io s - x fo i fe it o e m u m S h imad zu ,
mo de lo XR D 6000 , do la bo r a t ó r io M u lt iu suár io de C ar a c t e r iza ção da
COPPE /U FR J ( L MC) . O â ngu lo d e e s pa lha me nt o var io u de 2 º a 70 º a
u ma t a xa d e 2 º / min . E nt ão , co m o s d ado s adq u ir ido s , fo i t r aça do u m
gr á f ico I nt e ns id ad e x Ângu lo d e E sp a lha me nt o . O c á lcu lo d a
c r is t a l in id ad e fo i r e a l iz ado a t r a vé s do so ft war e Or ig in 6 . 0 d a
Or ig inL a b. A F ig ur a 2 7 d e mo nst r a u ma d i fr aç ão ge nér ica pa r a o
po l ie t i le no co m s eu s r esp ec t ivo s p l a no s de d i f r a ção . O cá lcu lo da
c r is t a l in id ad e co ns is t iu na d iv is ão d a á r e a a ba ixo d a cu r va ver me lha ,
que é ca r ac t e r ís t ic a de r eg iõ es c r is t a l i nas da á r ea a ba ixo d a c u r va p r e t a ,
que é d i f r a ção to t a l do mat e r ia l . A r eg ião aba ixo d a cu r va azu l é
ca r a c t e r ís t ica d e r eg iõ es a mo r fa s .
![Page 45: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/45.jpg)
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F i g ur a 2 7 - D i f r a ç ã o d e R a i o s - x d e a l t o â n g ul o p a r a o P E . A r e g i ã o a b a i x o d a
c ur va a z ul c on s i s t e n o e s p a l h a me n t o a m or f o e n q ua n t o a r e g i ã o a b a i x o d a c ur va
ve r me l h a c on s i s t e n o e s p a l h a me n t o c r i s t a l i n o . ( A d a p t a d o d e L A G A R Ó N e t a l . ,
2 0 0 0 ) .
3.5 – Densidade Par a o cá lcu lo da d e ns ida de , a no r ma AST M D79 2 fo i o bede c id a .
Fo i r ea l iz ado na ba la nça Ag200 d a G e hak a ( F igur a 2 8 ) lo c a l iz ada no
La bo r a t ó r io de Po l ímer o s da COPPE / U FRJ. Co ns is t i u na r ea l iz a ção de 3
me d id as da ma s sa da s a mo st r as à seco e po s t e r io r me nt e r e a l iz ada s ma is
3 me d içõ e s ime r s as e m água . Fo i e nt ão ca lcu la da a méd ia da ma s sa à
se co e à ú mido e ap l ic ad a na equ ação 1 , e nqua nt o o de s v io padr ão fo i
ca lc u la do u t i l iz a ndo a equa ção 2 .
( 1 )
√( ∑
)
( 2 )
![Page 46: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/46.jpg)
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F i g ur a 2 8 - B a l a n ç a A G 2 0 0 ut i l i z a d a p a r a c a l c ul o d a d e n s i d a d e .
3.6 - Ensaios de Tração Segu indo a no r ma AST M D 638 , o s e ns a io s fo r a m r ea l iz a do s
a t r avés d a a p l ic aç ão de u ma fo r ça u n ia x ia l no mat e r ia l so b co nd içõ e s
co nt r o lada s a t é a r up t u r a o u a t é que a de fo r ma ção a t in ja u m va lo r p r é -
es t a be lec ido . Du r a nt e o exp er ime nt o , a t ensão supo r t ada e a de fo r ma ç ão
impo s t a ao mat e r ia l fo r a m r e g is t r ad as .
O e nsa io fo i r ea l iz ado e m u ma M áq u ina d e E nsa io U niver sa l
I NST RON mo de lo 558 2 , lo c a l iz ada no L a bo r a t ó r io de Po l íme r o s d a
COPPE /U FR J. Fo i u t i l iz ad a u ma c é lu la d e ca r ga de 1 0kN , u m
e xt e nsô met r o mec â n ico , fo i f i xad a a ve lo c ida de d e t r aves são e fo r a m
r eg is t r ado s a t e nsão s upo r t ada e a d e f o r maç ão impo s t a ao mat e r ia l . O s
co r po s de p r o va fo r a m f ixa do s e m a mb as e xt r e midad e s po r ga r r a s que s e
mo v ime nt a m e m d ir eçõ e s o po s t as à ve lo c id ade ma nt ida co ns t a nt e a t é a
r up t u r a do co r po de p r o va . P ar a c ada sé r ie d e t e s t e s , fo i ca lc u la da a
mé d ia a t r avés d a eq uaç ão 3 e o des v io padr ão a t r avé s da eq ua ção 4 .
∑
( 3 )
√( ∑
)
( )
Os co r po s de p r o va d e PE B D e PE AD fo r a m s u bmet ido s à ve lo c id ad e d e
t r ave s são de 50 mm/ min e nqua nt o pa r a o PMM A 5 mm/ min . A
ve lo c ida de in fe r io r do s t e s t es do P MM A é u m mo t ivo d e p r eca uç ão
![Page 47: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/47.jpg)
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de v ido a a br u p t a fr a t u r a do s co r po s de p r o va ha ve ndo a po ss ib i l id a de d a
que br a do ext e nsô met r o .
F i g ur a 2 9 - M a q ui n a d e E n s a i o U n i ve r s a l I N S T R O N 5 5 8 2 .
3.6.1 Módulo Elást ico
O mét o do ap l ica do par a o cá lc u lo do mó du lo e lá s t ico fo i o d a
se ca nt e a 2% u t i l iz a ndo a AST M E 111 co mo ba se . O c á lcu lo fo i
r ea l iz ado a t r avés do so ft war e E xce l d a MI CR OSO FT u t i l iz a ndo a
a ná l is e g r á f ic a de l i n ha de t end ênc i a .
3.6.2 Tensão L imi te de Escoamento
A de t e r mina ç ão do po nt o de e sco a me n to fo i r ea l iz a da a t r avé s do
Or ig in®. Apó s t r aça r a cu r va t e nsão v er su s de fo r ma ç ão , fo i u t i l iz ad a a
fu nção de r i vada que ap r e se nt a a r a zão e nt r e t ensão e d e fo r ma ção .
Se ndo o po nt o de esco a me nt o o po nto ao nde não há inc r e me nt o na
t ensão par a a me s ma d e fo r ma ção , o p r ime ir o po nt o o nde a de r iva d a
apr e se nt o u o va lo r ze r o fo i de t e r mina d o co mo po n t o de esco a me nt o .
3.6.3 Def ormação no Escoamento
O va lo r da de fo r ma ç ão no esco a me nt o fo i de t e r mina do co mo o
va lo r da d e fo r ma ç ão no po nt o de f in ido co mo esco a me nt o .
![Page 48: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/48.jpg)
35
4. Resultados e Discussão
4.1 - Calorimetria Diferencial Exploratória Os dado s o bt ido s da s a ná l is e s de DS C fo r a m t r a t ado s no so ft war e
P r o t eus® da NE T ZS CH. O g r au de c r is t a l in id ad e fo i d e t e r minado a
pa r t ir da cu r va co r r espo nd e nt e ao p r ime ir o aque c ime nt o . A F ig ur a 3 0
mo st r a a c u r va d e p r ime ir o aquec ime n to do PE AD e a na lo g a me nt e p a r a
o PE BD. Par a t a l cá lc u lo fo i nec es s á r i o à de t e r mina ção de u ma l inha d e
bas e ac ima d a cu r va . As l in ha s d e bas e fo r a m de t e r mina d as a pa r t i r d e
in t e r va lo s d e t e mper a t u r a s egu indo u m padr ão par a ca da po l íme r o . Par a
o PE AD o int e r va lo fo i de 4 0 º C à 150 º C e nq ua nt o p a r a o PE BD a fa ix a
fo i d e 50 º C à 115 º C. As F ig ur a s 31 e 32 a p r e se nt a m a s c u r va s
so br epo s t as de p r ime ir o aque c ime nt o par a o PE BD e PE AD.
F i g ur a 3 0 – C ur va d e p r i me i r o a q ue c i me n t o d o P E A D .
4.1.1 Curvas de Pr imeiro Aquec imento
F i g ur a 3 1 - C ur va s d e p r i me i r o a q ue c i me n t o p a r a o P E B D .
![Page 49: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/49.jpg)
36
F i g ur a 3 2 - C ur va s d e p r i me i r o a q ue c i me n t o p a r a o P E A D .
4.2 – Temperaturas de Fusão A de t e r mina ç ão da t e mper a t u r a de fu s ão fo i r ea l iz a da no
P r o t eus®. Fo i d e t e r minad a o nd e a t axa d e fu são do s c r is t a is fo i
má x ima , o u se ja , o p ico d a c u r va e nd o t é r mic a . V a lo r e s s imi la r e s fo r a m
e nco nt r ado s po r FU RU KAW A e t . a l ( 2006) pa r a o PE AD e H AT O &
LUYT ( 20 06) pa r a o PE BD.
T a b e l a 6 - T e mp e r a t ur a s d e F u s ã o p a r a o P E .
Temperatura
Temperatura de
Resfriamento (ºC)
Fusão (ºC)
PEBD PEAD
4 108,8 132,9
20 107,8 134,4
80 108,1 134,2
4.3 - Raios-X Os d i f r a t o g r a ma s so br epo s t o s das a mo st r as de PE B D e PE AD s ão
ap r e se nt ado s nas F igur a s 33 e 34 r e sp ec t iva me nt e . O s p ico s lo c a l iz ado s
![Page 50: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/50.jpg)
37
e nt r e 15 º e 25 º , que co r r es po nd e m ao s p la no s c r is t a l i no s ( 110) e ( 2 00) ,
do PE AD s ão ma is e s t r e it o s q ue o s do PE BD, e v id e nc ia ndo a ma io r
o r gan iz a ção esp ac ia l do PE AD .
F i g ur a 3 3 – D i f r a t og r a ma s s ob r e p o s t os d a s a m os t r a s d e P E B D .
F i g ur a 3 4 – D i f r a t og r a ma s s ob r e p o s t os d a s a m o s t r a s d e P E A D .
As d i f r a çõ es da s a mo st r as d e P M M A são ap r e se nt ada s na F igur a
35 . São r e ve lado s p ico s d i fu so s e nt r e 5 º e 45 º co m má x imo s e m 13 , 88 º ,
13 , 52 º e 13 , 72 º p a r a as t e mper a t u r a s de r e s f r ia me nt o de 4 º C, 20 º C e
80 º C. A p r es e nça d e p ico s la r go s , d i fu so s é ca r ac t e r ís t ica de po l íme r o s
a mo r fo s ( HUS S AI N, MO H AMM AD, 1998 ; DE VI KAL A e t a l . , 20 13 ) .
Se ndo as s im, na d i f r aç ão de r a io s - x, q ua nt o ma is la r go s o s p ico s , ma i s
a mo r fo é o mat e r ia l . É u m dado qu a l it a t ivo , se r v indo so me nt e pa r a
co mp ar aç ão . Os d if r a t o g r a ma s s ão co ns is t e nt es co m a l it e r a t u r a
![Page 51: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/51.jpg)
38
( T OM AR e t . a l , 20 11 ; H USS AI N & M OH AMM AD, 1 998 ; KH AN e t . a l ,
2009 ; DE VI KAL A e t . a l , 20 13 ; MO NT AUNG e t a l . , 2012 ) .
F i g ur a 3 5 - D i f r a t og r a ma s s ob r e p o s t o s d a s a m os t r a s d e P M M A .
4.4 - Cristalinidade O cá lc u lo da c r is t a l in id ad e fo i r ea l iz ado a t r avé s do s r es u lt a do s
do DSC e D RX. O s r es u lt ado s o bt ido s são ap r e s e nt ado s na s T a be la s 7 e
8 . As a mo st r a s de PE ap r es e nt a r a m a me s ma t endê nc ia d e au me nt o no
g r au d e c r is t a l i n ida de co m au me nt o da t e mper a t u r a de r e s f r ia me nt o . É
u m ind ic a t ivo d e qu e o g r au d e c r is t a l in id ad e é a fe t ado pe l a
t e mper a t u r a de r e s fr ia me nt o .
O bs er va - se t a mbé m qu e a c r is t a l in id ad e med id a po r DR X é ma io r
que a me d id a po r DSC. A d i fe r e nç a nas me d id a s co ns is t e na na t u r e z a
des igu a l do s e qu ip a me nt o s que le va m e m co ns id er aç ão d ife r e nt e s
g r a nd eza s f ís ic a s . Ad ic io na lme nt e , o c á lcu lo po r DRX e s t á ma is s u je i t o
a e r r o s do que po r DSC po r que depe nd e de do is p a r â met r o s de f in ido s
pe lo o per ado r , a de t e r mina ç ão da l in ha de ba se e da d e t e r mina ção da
á r ea de d if r aç ão c r is t a l ina . E nqu a nt o o DSC só depe nde de u ma, a
de t e r mina ção da l inha de ba s e .
T a b e l a 7 - C r i s t a l i n i d a d e d o P E B D .
PEBD
Via DSC Via DRX
Temperatura de
Resfriamento
(ºC)
ΔHf
medido
(J/g)
ΔHf
100%
(J/g)
Χc (%) Área
Cristalina
Área
Total
Grau de
Cristalinidade
(%)
4 101,369 290 34,955 12465,6 34369,0 36,3
20 101,924 290 35,146 12755,7 33425,2 38,2
80 110,685 290 38,167 13435,2 32677,1 41,1
![Page 52: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/52.jpg)
39
T a b e l a 8 - C r i s t a l i n i d a d e d o P E A D .
PEAD
Via DSC Via DRX
Temperatura de
Resfriamento
(ºC)
ΔHf
medido
(J/g)
ΔHf
100%
(J/g)
Χc (%) Área
Cristalina
Área
Total
Grau de
Cristalinidade
(%)
4 157,463 290 54,298 11351,3 19984,9 56,8
20 168,104 290 57,967 11239,3 19209,1 58,5
80 180,335 290 62,184 12360,1 19118,5 64,7
4.5 – Densidade Os va lo r e s d e de ns id ade do PE B D e do PE AD fo r a m apr es e nt ado s
na T a be la 9 . O s va lo r es e nco nt r ado s co inc ide m co m o va lo r fo r ne c ido
pe lo fa b r ic a nt e . Ad ic io na lme nt e , o va lo r d e d e ns id ade do PE AD é
p r ó x imo ao c a lcu lado po r FU RU KAW A e t . a l ( 2 006) e AST M D7 92 , e
do PE BD é s imi la r ao ca lcu lado po r EV ANS & ALDE RSON ( 19 92) .
Os va lo r es da d e ns id ade da s a mo st r a s de PE a u me nt a r a m co m o
au me nt o da t e mp er a t u r a d e r e s f r ia me n to , o que ind ic a q ue a d e ns id ad e
a lé m de se r de pe nde nt e da t e mper a t u r a de r es f r ia me nt o , depe nd e
t a mbé m do g r au de c r is t a l i n id ade .
Ainda qu e não t enha m s ido fo r ne c ido s o s dado s do PM M A p e lo
fa br ica nt e , o va lo r ca lc u la do é co ns is t ent e co m o s va lo r es e nco nt r ado s
po r M AR K ( 19 8 5) , DOST AL ( 1988) , MI T ( 2014) , Mat We b ( 201 4) ,
Mat Ba se ( 2014) . É o bs er va do que o va lo r d a de ns idad e do PM M A não
var ia co m a mud a nç a na t e mper a t u r a de r e s f r ia me nt o , que é u ma
ca r a c t e r ís t ica de po l ímer o s a mo r fo s . Se ndo a ss im, u ma co ns t a t ação d a
na t u r eza a mo r fa do PM M A.
T a b e l a 9 - D e n s i d a d e d o P E B D e P E A D .
Densidade (g/cm³)
Temperatura de
Resfriamento (ºC) PEBD PEAD PMMA
4 0,9073±0,0037 0,9277±0,0066 1,1861±0,0051
20 0,9121±0,0035 0,9338±0,0068 1,1869±0,0009
80 0,9282±0,0015 0,9445±0,0014 1,1881±0,0006
![Page 53: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/53.jpg)
40
4.6 - Propriedades Mecânicas A F ig ur a 36 mo st r a se is co r po s de p r o va , do is pa r a c ad a
t e mper a t u r a de r e s f r ia me nt o , r e fe r e nt e s à c ada mat e r ia l e ns a iado .
O bs er va - se q ue ne nhu m co r po de p r ova de PE AD r o mp eu dur a nt e o s
e ns a io s , c he ga ndo a de fo r ma çõ es na o r de m de 80 0% .
F i g ur a 3 6 - ( a ) C or p os d e P r o va d e P E B D f r a t ur a d os . ( b ) C or p o s d e p r o va d e
P E A D a 8 4 0 % d e d e f or m a ç ã o . ( c ) C or p o s d e P r o va d e P M M A f r a t ur a d o s .
4.6 .1 Curvas de Tensão vers us Deformação
As F ig ur a s 37 a t é 42 ap r e se nt a m as cu r vas t e nsão v er su s
de fo r ma ção da s a mo st r as de PE . As c u r va s f o r a m o bt ida s no so ft war e
E xc e l d a MI C ROS O FT e ap r e se nt a m o s dado s o bt ido s no s t e s t es d e
t r ação r ea l iz ado s na I NST RON 5582 . A t e mp er a t u r a no la bo r a t ó r io fo i
de ap r o x imad a me nt e 2 1 , 6 º C.
O bs er va - se qu e o s co r po s d e p r o va d e PE AD s ão su bmet ido s à
de fo r ma ção ac ima de 84 0% e não r o mpe m de v ido a sua na t u r eza l i ne a r .
Os e nsa io s fo r a m int e r r o mp ido s a nt e s da r up t u r a , po is a e s t es va lo r e s
de de fo r ma ção há e s t ir a me nt o fo r a da zo na ú t i l do co r po de p ro va , o
que ger a dado s inco r r e t o s .
![Page 54: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/54.jpg)
41
Os co r po s de p r o va de PE , t ant o pa r a o PE BD qu a nt o pa r a o
PE AD, ap r e se nt a r a m o au me nt o da r e s is t ê nc ia me câ n ic a co m o au me nt o
da c r is t a l i n ida de o ca s io nado pe lo au me nt o da t emper a t u r a d e
r es f r ia me nt o . F ica e v id e nt e que a ma io r qu a nt id ade de r a mi f ic a çõ es ,
co mo no PE BD, in f lu i neg a t iva me n t e nas p r o pr ied ade s mec â n ic a s
es t udad a s v is t o que o PE AD apr e s e nt a va lo r e s s uper io r e s no s qu es it o s
o bs e r vado s .
F i g ur a 3 7 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o p a r a o P E B D r e s f r i a d o à 4 º C .
F i g ur a 3 8 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o p a r a o P E B D r e s f r i a d o à 2 0 º C .
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 50 100 150 200 250 300 350
Ten
são
(MP
a)
Deformação (%)
PEBD a 4ºC
CP1
CP2
CP3
CP4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 50 100 150 200 250 300 350
Ten
são
(MP
a)
Deformação (%)
PEBD a 20ºC
CP1
CP2
CP3
CP4
![Page 55: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/55.jpg)
42
F i g ur a 3 9 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o p a r a o P E B D r e s f r i a d o à 8 0 º C .
F i g ur a 4 0 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o p a r a o P E A D r e s f r i a d o à 4 º C .
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 50 100 150 200 250 300 350
Ten
são
(MP
a)
Deformação (%)
PEBD a 80ºC
CP1
CP2
CP3
CP4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 200 400 600 800 1000
Ten
são
(MP
a)
Deformação (%)
PEAD a 4ºC
CP1
CP2
CP3
CP4
![Page 56: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/56.jpg)
43
F i g ur a 4 1 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o p a r a o P E A D r e s f r i a d o à 2 0 º C .
F i g ur a 4 2 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o p a r a o P E A D r e s f r i a d o à 8 0 º C .
As F igur a s 43 , 44 e 45 ap r e se nt a m as cu r va s t e nsão ve r su s
de fo r ma ção das a mo st r as de PM M A. No t a - se u ma qued a na inc l ina ção
da c u r va e m t o r no de 1 , 5% de de fo r mação , o que po de s e r co nfu nd id a
co m o l imit e d e e sco a me nt o do mat e r ia l . T a l fa t o e s t á a sso c ia do à
r e t ir ad a a nt ec ip ad a do e xt ensô met r o . Ver i f ic a - s e qu e ind epe nde nt e d a
t e mper a t u r a de r es f r ia me nt o não ho uve mud a nç as s ig n i f ic a t iva s no
co mpo r t a me nt o me câ n ico do mat e r ia l .
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 200 400 600 800 1000
Ten
são
(MP
a)
Deformação (%)
PEAD a 20ºC
CP1
CP2
CP3
CP4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 200 400 600 800 1000
Ten
são
(MP
a)
Deformação (%)
PEAD a 80ºC
CP1
CP2
CP3
CP4
![Page 57: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/57.jpg)
44
F i g ur a 4 3 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o p a r a o P M M A r e s f r i a d o à 4 º C .
F i g ur a 4 4 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o p a r a o P M M A r e s f r i a d o à 2 0 º C .
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10
Ten
são
(MP
a)
Deformação (%)
PMMA a 4ºC
CP1
CP2
CP3
CP4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10
Ten
são
(MP
a)
Deformação (%)
PMMA a 20ºC
CP1
CP2
CP3
CP4
![Page 58: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/58.jpg)
45
F i g ur a 4 5 - C ur va T e n s ã o x D e f or ma ç ã o p a r a o P M M A r e s f r i a d o à 8 0 º C .
4.6 .2 Módulo Elást ico
Os va lo r e s do mó du lo e lá s t ico o bt ido s pa r a a s a mo st r as d e PE
e v id e nc ia m o au me nt o de s t a p r o pr ieda de co m o au me nt o da
c r is t a l in id ad e . E nqua nt o pa r a as a mo st r as d e PM M A não ho uve
var ia çõ es s ig n i f ic a t iva s , pa r a a s a mo st r as de PE , o s va lo r e s o bt ido s
es t ão co ns is t e nt es co m PE ACO C K ( 2000) , M at We b ( 201 4) , Mat Ba s e
( 2014) , ST R AP ASSON ( 20 05) pa r a o PE B D. Par t icu la r me nt e , pa r a o
PE AD, a ind a que o fa br ic a nt e não t enha fo r nec ido o s pa r â met r o s do s
t e s t es , t a is co mo ve lo c id ad e do t r ave s são e t e mper a t u r a , o s va lo r es do
mó du lo e s t ão na me s ma o r de m de g r a nde za . O s va lo r es do mó du lo
e lá s t ico da s a mo st r as d e PM M A e s t ã o e m co nco r dâ nc ia co m o va lo r
o bt ido po r ZHI e t . a l ( 2008) , Mat Bas e ( 2014) e Mat We b ( 2 014) . Pe lo
fa t o do PMM A t e r s ido e ns a iado a ba ixo da T g , se u mó d u lo e lá s t ico é
mu it o super io r ao mó du lo do s PE que f o r a m e nsa ia do s a c ima d a T g .
T a b e l a 1 0 - V a l or e s M e d i d o s d e M ód u l o E l á s t i c o p a r a o P E B D .
Polietileno de Baixa Densidade
Módulo Elástico (MPa)
Temperatura de
Resfriamento (ºC) CP1 CP2 CP3 CP4 Média
Desvio
Padrão
4 120,00 143,00 120,00 134,00 129,25 11,30
20 122,00 135,00 143,00 133,00 133,25 8,66
80 180,00 165,00 175,00 156,00 169,00 10,68
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10
Ten
são
(MP
a)
Deformação (%)
PMMA a 80ºC
CP1
CP2
CP3
CP4
![Page 59: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/59.jpg)
46
T a b e l a 1 1 - V a l or e s M e d i d o s d e M ód u l o E l á s t i c o p a r a o P E A D .
Polietileno de Alta Densidade
Módulo Elástico (MPa)
Temperatura de
Resfriamento (ºC) CP1 CP2 CP3 CP4 Média
Desvio
Padrão
4 560,00 546,00 584,00 556,00 561,50 16,11
20 609,00 664,00 559,00 616,00 612,00 42,97
80 721,00 730,00 687,00 636,00 693,50 42,57
T a b e l a 1 2 – V a l or e s M e d i d o s d e M ód u l o E l á s t i c o p a r a o P M M A .
Poli(Metacrilato de Metila)
Módulo Elástico (MPa)
Temperatura de
Resfriamento (ºC) CP1 CP2 CP3 CP4 Média
Desvio
Padrão
4 2874,00 2792,00 2824,00 3004,00 2873,50 93,31
20 2886,00 3046,00 3076,00 2896,00 2976,00 98,99
80 2865,00 2953,00 2998,00 3067,00 2970,75 84,67
4.6 .3 Tensã o L imi te de Escoamento
De vido à s ua ba ixa c r is t a l i n ida de , a s a mo st r as d e PE B D so fr e m
u m fe nô me no c ha ma do de es t ir a me nt o a fr io . E s se fe nô me no é
ca r a c t e r izado po r não ap r e se nt a r u m po nt o de es co a me nt o . O p r ime ir o
po nt o o nde a d e r iva da a pr e se nt o u o va lo r ma is p r ó x imo d e ze r o fo i
de t e r minado co mo po nt o de esco a me n to . Nas a mo st r as de PE , o e fe it o
da t e mper a t u r a de r e s fr ia me nt o da t e ns ão no l imit e de e sco a me nt o
co mpo r t a - se co mo esp er ado . As a mo st r as co m t e mp er a t u r a d e
r es f r ia me nt o in fe r io r a p r e se nt a r a m me no r es va lo r e s . I s so ind ic a qu e o
g r au de c r is t a l i n id ade in f lu e nc ia na t e ns ão de esco a me nt o . O s va lo r e s
de t e r minado s pa r a o PE AD es t ão de a co r do co m o s va lo r e s e nco nt r ado s
na l it e r a t u r a ( AST M D6 38 ( 200 8) , Mat We b ( 20 14) , Mat B as e ( 2014) ) . O
PE BD a pr e se nt o u va lo r e s u m po uco in fe r io r e s , na fa ixa de 30% , qu e o
fo r nec ido pe lo fa b r ic a nt e , po r é m pr ó x imo s ao enco nt r ado s po r
ST R AP ASS ON e t . a l ( 20 08) .
Os r e su lt ado s o bt ido s do s e nsa io s d e t r ação par a as a mo st r a s d e
PMM A fo r a m e xpr e s so s e m va lo r e s de t e ns ão na r up t u r a d e v ido ao
mat e r ia l e s t ud ado não ap r e se nt a r l imi t e de esco a me nt o . Aind a que o s
va lo r e s o bt ido s ap r es e nt e m var ia çõ es s ig n i f ic a t iva s , d es v io padr ão co m
apr o x ima da me nt e 6% , o s va lo r es e s t ã o co ns is t e nt e s co m a l it e r a t u r a
( ZHI e t . a l ( 2008) , DOST AL ( 19 88) , M AR K e t . a l ( 1985) , AST M D63 8
![Page 60: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/60.jpg)
47
( 2008) , M at We b ( 2 014) , Mat Ba s e ( 201 4) , MI T ( 201 4) ) . E s sa va r ia ção é
de v id a ao fa t o do PMM A ser mu it o s e ns íve l à s p eque na s imper fe içõ e s
no mat e r ia l co mo , po r e xe mp lo , bo lha s , imp ur ez a s , mic r o t r inc as c r ia da s
du r a nt e o r áp ido r es f r ia me nt o que a t ua m co mo co nce nt r ado r es d e t ensão
o cas io na ndo a r up t u r a p r e mat u r a do mat e r ia l.
T a b e l a 1 3 - V a l or e s M e d i d o s d e T e n s ã o L i mi t e d e E s c o a me n t o d o P E B D .
Polietileno de Baixa Densidade
Tensão Limite de Escoamento (MPa)
Temperatura de
Resfriamento (ºC) CP1 CP2 CP3 CP4 Média Desvio Padrão
4 5,80 5,69 6,06 6,05 5,90 0,18
20 6,02 6,50 6,39 6,10 6,25 0,23
80 7,42 7,24 7,24 6,96 7,21 0,19
T a b e l a 1 4 - V a l or e s M e d i d o s d e T e n s ã o L i mi t e d e E s c o a me n t o d o P E A D .
Polietileno de Alta Densidade
Tensão Limite de Escoamento (MPa)
Temperatura de
Resfriamento (ºC) CP1 CP2 CP3 CP4 Média
Desvio
Padrão
4 16,48 16,02 15,96 15,84 16,07 0,28
20 16,41 16,66 16,22 16,56 16,46 0,19
80 19,32 19,21 18,51 18,35 18,85 0,49
T a b e l a 1 5 - V a l or e s M e d i d o s d e T e n s ã o L i mi t e d e E s c o a me n t o d o P M M A .
Poli(Metacrilato de Metila)
Tensão de Ruptura (MPa)
Temperatura de
Resfriamento (ºC) CP1 CP2 CP3 CP4 Média
Desvio
Padrão
4 70,15 65,14 62,98 67,54 66,45 3,09
20 64,38 69,63 57,90 60,13 63,01 5,17
80 64,72 65,14 71,75 60,98 65,65 4,48
![Page 61: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/61.jpg)
48
4 .6 .4 Def ormação no Escoamento
As a mo st r as de PE AD apr es e nt a r a m va lo r e s de de fo r ma ç ão no
es co a me nt o s imi la r es ao va lo r o bt ido pe lo fa br ic a nt e , e t a mbé m
co ns is t e nt e s co m a l it e r a t u r a ( AST M D638 ( 200 8) , M at We b ( 2 014) ,
Mat Ba se ( 2014) ) . O s va lo r e s e nco nt r ado s PM M A co nco r da m co m o s
va lo r e s o bt ido s po r ZHI e t . a l ( 2 0 08) , Mat We b ( 20 14) e M at Bas e
( 2014) .
T a b e l a 1 6 - V a l or e s M e d i d o s d e D e f or ma ç ã o n o E s c oa me n t o d o P E B D .
Polietileno de Baixa Densidade
Deformação no Escoamento (%)
Temperatura CP1 CP2 CP3 CP4 Média Desvio
Padrão
4ºC 11,84 11,27 10,10 10,13 10,84 0,86
20ºC 13,56 14,02 15,29 14,71 14,39 0,76
80ºC 14,10 14,20 13,48 13,47 13,81 0,40
T a b e l a 1 7 - V a l or e s M e d i d o s d e D e f or ma ç ã o n o E s c oa me n t o d o P E A D .
Polietileno de Alta Densidade
Deformação no Escoamento (%)
Temperatura CP1 CP2 CP3 CP4 Média Desvio
Padrão
4ºC 15,69 14,16 11,84 13,10 13,70 1,63
20ºC 12,63 10,99 12,89 12,31 12,20 0,84
80ºC 12,15 12,65 13,12 14,15 13,02 0,85
T a b e l a 1 8 - V a l or e s M e d i d o s d e D e f or ma ç ã o n a R u p t ur a d o P M M A .
Polimetil Metacrilato
Deformação na Ruptura (%)
Temperatura CP1 CP2 CP3 CP4 Média Desvio Padrão
4ºC 8,25 6,96 5,23 7,53 6,99 1,29
20ºC 5,67 7,11 3,95 4,96 5,42 1,33
80ºC 6,62 5,67 8,73 4,49 6,38 1,80
![Page 62: efeito da temperatura de resfriamento sobre as propriedades de ...](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022052515/5874b15a1a28abbc738bca55/html5/thumbnails/62.jpg)
49
5. Conclusões
Qua nt o ao s va lo r es o bt ido s e c a lc u la do s es t ão de aco r do co m a
l it e r a t u r a i nd ic a ndo qu e o s e xper ime nt o s r ea l iz a do s fo r a m be m
suc ed ido s .
Qua nt o à t e mp er a t u r a d e fu são , o s r esu lt ado s ind ic a m que o s
po l ímer o s ma is c r is t a l ino s e me no s r a mi f ic ado s ap r e se nt a m ma io r e s
t e mper a t u r as de fu s ão . Qua nt o ao nú mer o d e r a mi f ic a çõ es pa r a o PE ,
f ic a e v id e nt e que qu a nt o me no s r a mi f ic ado ( PE AD) ma io r sua s
p r o pr ied ade s me câ n ic a s e d e ns id ade . O PE AD apr es e nt a t o das a s
p r o pr ied ade s me câ n ic as es t uda da s ne s t e t r aba lho s uper io r e s ao PE BD.
Qua nt o ao g r au de c r is t a l in id ad e , pa r a o PE AD e PE BD, qu a nt o
ma io r a t e mper a t u r a de r e s fr ia me nt o ma io r é a c r is t a l in id ad e . E qua nt o
ma io r a c r is t a l in id ad e ma io r é sua s p r o pr ied ade s mec â n ic a s ( mó du lo
e lá s t ico , t ensão no esco a me nt o , de fo r maç ão no es co a me nt o ) e su a
de ns ida de . O bs er va - s e t a mbé m qu e a s p r o pr ie dad es do PE AD s ã o ma i s
se ns íve is ao g r au de c r is t a l in id ad e do que o PE BD.
Par a o PM M A, a mu da nça na t e mper a t u r a de r es f r ia me nt o não
de mo nst r o u mud a nç as s ig n i f ic a t iva s nas p r o pr ieda de s me c â n ica s ,
de ns ida de e t r a ns par ê nc ia . S e ndo u m ind ic a t ivo d e qu e não há
qua nt idad e s ig n i f ic a t iva d e c r is t a is fo r ma do s , s e ndo a s s im u m po l ímer o
ma jo r it a r ia me nt e a mo r fo . Ad ic io na lme nt e , o s d if r a t o g r a ma s , co m
aus ê nc ia s de p ico s e s t r e it o s , e v ide nc ia m sua c a r a c t e r ís t ica a mo r fa .
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