Degradação Mecânica. Degradação de Polímeros e Corrosão. Prof. Hamilton Viana Prof. Renato Altobelli Antunes

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Degradação Mecânica. Degradação de Polímeros e Corrosão. Prof. Hamilton Viana Prof. Renato Altobelli Antunes"

Augusto Gentil Maranhão
5 Há anos
Visualizações:

1 Degradação de Polímeros e Corrosão Prof. Hamilton Viana Prof. Renato Altobelli Antunes

2 1. Mecanoquímica A degradação mecânica envolve cisão molecular e conseqüentes alterações estruturais, todas elas causadas por esforço mecânico. Por esforço mecânico entende-se as solicitações que o material pode sofrer durante as etapas de processamento ou nas condições normais de uso. A mecanoquímica é o ramo da Química que se ocupa das alterações químicas causadas pelos esforços mecânicos.

3 2. Massas moleculares Os compostos orgânicos de baixa massa molecular, quando submetidos a esforços mecânicos, apenas rompem suas ligações secundárias, Os compostos orgânicos de alta massa molecular, ocorrem rupturas das ligações intramoleculares.

4 3. Resposta à solicitação mecânica As ligações químicas entre as cadeias poliméricas, as forças de van der Waals, as interações dipolo-dipolo, a mobilidade dos segmentos da cadeia polimérica, a cristalinidade (quando no estado sólido) e outros componentes morfológicos: todos contribuem para as propriedades macroscópicas do material; A ruptura da cadeia polimérica é a última reposnta do material estressado mecanicamente; Antes da fratura, o material sob várias alterações conformacionais pode apresentar deslizamento longitudinal das cadeias;

5 3. Resposta à solicitação mecânica (continuação) As cadeias tensionadas sofrem um aumento de energia, tornando-se excitadas; A liberação da tensão pode ocorrer de três formas: Relaxação da entropia (alteração conformacional) Relaxação da entalpia (cavitação ou deslizamento) Ruptura de ligação

6 3.1. Modelo de Peterlin Durante o deslocamento gradual dos cristalitos, a molécula será tensionada; Depois de atingido o máximo comprimento possível, estas cadeias se rompem; Formam-se os mecano-radicais

7 3.1. Modelo de Peterlin (continuação)

8 3.1. Modelo de Peterlin (continuação) O modelo explica o fato de que a concentração de radicais não depende da tensão aplicada mas sim da deformação. O modelo assume que as regiões cristalinas são fortes o suficiente para permanecerem inalteradas pela força deformadora

9 3.2. Modelo de Zhurkov Este é um modelo para explicar a formação de micro volumes, Aplicável tanto para polímeros semicristalinos quanto para polímeros amorfos. Assume uma reação mecanoquímica na cadeia, que explica a aceleração do efeito de concentração de tensões nas heterogeneidades estruturais.

10 3.2. Modelo de Zhurkov (continuação) Apenas um par de radiais livres em fim de cadeia é formado pela cisão de uma ligação (preferencialmente em um local defeituoso); Estes radicais rapidamente são estabilizados (pela retirada de hidrogênio da cadeia vizinha) Formam grupos terminais e deixam como resultado dois radicais livres que propagarão o processo,

11 3.2. Modelo de Zhurkov (continuação) Chegam a formar entre 3000 e 5000 grupos finais estabilizados ; Nestes pontos existiam anteriormente cadeias contínuas; Vale ressaltar que o número de radicais livres continua inalterado

12 3.2. Modelo de Zhurkov (continuação)

13 4. Aspectos químicos da degradação mecânica Citando como exemplo a poliamida: A ligação peptídica CO NH é a mais fraca na cadeia (0,5 kcal/mol) A ligação NH CH 2 é um pouco menos fraca!

14 4. Aspectos químicos da degradação mecânica (continuação)

15 4. Aspectos químicos da degradação mecânica (continuação) Tal mecanismo também sugere um caminho alternativo para a formação da ciclopentanona, a partir dos ácidos adípicos terminais da cadeia polimérica

16 4. Aspectos químicos da degradação mecânica (continuação)

17 4. Aspectos químicos da degradação mecânica (continuação) Quantidades relativamente grandes de CO 2 são produzidas, mas a reação geradora deste gás ainda não é conhecida.

18 4. Aspectos químicos da degradação mecânica (continuação) A formação de ligações cruzadas tem lugar em alguns casos e a hidrólise tem início se a água está presente ou se ela se forma durante a reação O trabalho de Straus e Wall apresenta ainda uma proposta para o mecanismo de degradação numa faixa estreita de temperatura (onde a cisão da cadeia é assumida ser a etapa determinante)

19 4. Aspectos químicos da degradação mecânica (continuação) A formação de ligações cruzadas tem lugar em alguns casos e a hidrólise tem início se a água está presente ou se ela se forma durante a reação

20 4. Aspectos químicos da degradação mecânica Chegam a formar entre 3000 e 5000 grupos finais estabilizados ; Nestes pontos existiam anteriormente cadeias contínuas; Vale ressaltar que o número de radicais livres continua inalterado

Documentos relacionados

Degradação Bioquímica

Degradação Bioquímica Degradação de Polímeros e Corrosão Prof. Hamilton Viana Prof. Renato Altobelli Antunes 1. Introdução A degradação dos polímeros pode acontecer: Em presença de microorganismos (Biodegradação) Na ausência