Comportamento Térmico dos Polímeros Parte 2

Transcrição

1 Universidade de São Paulo USP Escola de Engenharia de Lorena - EEL Comportamento Térmico dos Polímeros Parte 2 Prof. Amilton Martins dos Santos Rafael Caetano J. P. Silva

2 Eletronegatividade do substituinte Poli( ácido metacrilico) Caso a parte, devido as ligações de hidrogênio

3 Eletronegatividade do substituinte Poli( ácido metacrilico) Caso a parte, devido as ligações de hidrogênio

4 Volume do grupo lateral Poli(acrilato de metila)

5 Volume do grupo lateral Poli(metacrilato de metila)

6 Grupo super volumoso funciona como âncora Volume do grupo lateral

7 Presença de ramificações - Polietileno (PE) LDPE Não linear e curta ramificação LLDPE Linear e curta ramificação HDPE Linear e não-ramificada T m = 105 C T m = 125 C T m = 135 C % cristalinidade 40 a 50 % para LDPE/LLDPE 70 % para HDPE T m HDPE LLDPE LDPE 0,90 0,92 0,94 0,96 densidade [g/cm³]

8 Presença de ramificações Polietileno (PE) LDPE (Low Density Polyethylene) 30% Produtos flexíveis (filmes plásticos, sacolas, tubos flexíveis, garrafas ) LLDPE (Linear Low Density Polyethylene) 30% HDPE (High Density Polyethylene) 40% rígidosprodutos (garrafas retornáveis, tanques de óleo e gasolina, filmes industriais, tubos e embalagens )

9 Taticidade Poliestireno (PS) PS isotático PS sindiotático PS atático

10 Taticidade Poliestireno (PS) PS sindiotático

11 Taticidade Poliestireno (PS) PS atático

12 Taticidade Poliestireno (PS) PS isotático Nota: Não se obtém industrialmente PS dessa forma

13 Taticidade Polipropileno (PP) Giulio Natta em Isotático PP Me Me H H H Me H H H 1 Me H H H 3 2 Me H H H H H H Me Me H H H H H H Me Me H H H Me H H H Me H H H H H H Me H H H Me Regioseletividade Inserção do tipo 1,2 ao invés da inserção 2,1 Me H H H Me H H H isotático H H H Me Me H H H sindiotático estereoseletividade Me H H H H H H Me atático

14 Taticidade Polipropileno (PP) Polipropileno isotático (isopp) Tm = 165 C, d =0, Isotacticity (%) Propriedades mecânicas(e ) Isotaticidade (II%) (% poímero insolúvel após extração com heptano a quente)

15 Vídeo de cristalização PP Resfriamento controlado de iso PP em calorímetro diferencial exploratório (DSC), evidenciando o processo de cristalização através da Microscopia de luz polarizada Clique aqui para ir para o vídeo

16 Taticidade Polipropileno (PP) i-pp PP isotático (80%) PP alto Impacto, copolímeros E/P (20%) Matriz de Iso-PP hipp (PP de alto impacto) embalagens -alimentos, fármacos etc Para-choques Partes moldadas - automotivo - artigos domésticos - Utensílios de cozinha(ex: pratos de microondas) - brinquedos, malas, ferramentas de jardinagem Carpete, fibras têxteis Elastômero de E-P (5 mm)

17 Introdução a análise térmica A análise térmica é conceituada como um conjunto de técnicas que permite medir as mudanças nas propriedades físicas ou químicas de uma substância ou material, em função da temperatura ou tempo, enquanto a substância é submetida a um programa de temperatura controlada e atmosfera específica

18 Limitações físicas do processo de aquecimento

19 Calorímetro diferencial Differential Scanning Calorimeter Small sample amount Fast, low cost

20 Calorimetria diferencial exploratória

21 Calorimetria diferencial exploratória

22 Gráfico Calorimétrico polímeros exibem capacidade específica maior acima da Tg

23 Gráfico Calorimétrico Curva de cristalização Curva de fusão

24 Gráfico Calorimétrico

25 Determinação da transição vítrea (Tg) por DSC

26 Avaliação do efeito de tratamento térmico PET

27 Termogravimetria - TGA I. Tamanho de amostra: 0.1 mg to 10 g II. Faixa de temperatura : ambiente até 1500 C III. Permite manter de forma estável e confiavel a o fluxo de gases e a taxa de aquecimento IV. Taxas de aquecimento : o C/min.

28 Instrumentação GÁS DE ARRASTE PESO Balança controladora Atmosfera controlada amostra Aquecedor TEMPERATURA DA AMOSTRA POTÊNCIA TEMPERATURA DO FORNO Programador de temperatura Price, Hourston & Dumont, 2000

29 Curva termogravimetrica Gráfico - modelo de termograma sendo a perda de massa (TGA em vermelho) e sua derivada (DTG em azul). Rodrigues & Machetto, 2011

30 Estudos de estabilidade térmica de polímeros a = PVC b= nylon-6 c = LDPE d= PTFE

31 Avaliação do efeito de aditivos [Colorante] = 1%m/m pigmentos corantes Figura - Curvas termogravimétricas obtidas à taxa de aquecimento de 5 ºC/min em atmosfera oxidante: PC ( ), PC-azul (Δ), PC-vermelho (*), PC-amarelo ( ) e PC-laranja ( ).

32 Determinação de energia de Ativação Utilizando o modelo de FLYNN e WALL: E a b R d ln d( 1 ) T regressão linear Para todo α : Mecanismo igual em qq T Onde: b = constante, assumindo n = 1 β = taxa de aquecimento (ºC/min) T = temperatura de perda de massa (ºC) lnβ 1/T