Atividade em Classe Envelhecimento de polímeros

Atividade em Classe _ Envelhecimento de polímeros

Laboratório de Polímeros  -  Profa. Adriana

Para prever o tempo de vida útil de compostos poliméricos e avaliar o Índice de Temperatura Relativa (RTI) ou Índice de Temperatura de Uso Contínuo, submete-se um grande número de corpos de prova deste composto a envelhecimento em estufa a várias temperaturas por períodos de até um ano. Ao longo deste tempo corpos de provas são retirados e ensaiados periodicamente. Faz-se um gráfico da porcentagem de retenção do valor da propriedade avaliada (comparado com seu valor original de controle) em função do tempo. Anota-se o tempo  que fornece uma redução de 50% do valor da propriedade, para cada temperatura ensaiada ( isto é considerado o tempo de falha ou o fim da vida útil naquela temperatura). Usando-se os dados obtidos após envelhecimento a várias temperaturas, faz-se um gráfico do logaritmo do tempo de falha (ln (t50%)) contra 1/K (onde K é a temperatura em Kelvin) e obtém-se a equação da reta que descreve o comportamento. A temperatura na qual o tempo de falha é de 10.000 h é considerada o RTI.

Considerando que existe uma relação do tipo Arrhenius entre o tempo (t50%) e a temperatura de envelhecimento:

[pic 1] é possível prever o tempo de vida útil em outra temperatura.

E é a energia de ativação

T é a temperatura em Kelvin

R é a Constante de Boltzman ( 8,314 J/mol.K)

Para estabelecer a vida útil de uma borracha vulcanizada, vários corpos de prova foram envelhecidos a 130 °C, 149 °C, 171 °C e 190 °C. Os corpos de prova foram removidos da estufa em função do tempo de envelhecimento para medir o alongamento máximo no ponto de ruptura, usando uma máquina de tração. Os resultados da retenção do alongamento máximo, temperatura e tempo de envelhecimento estão na tabela 1.

Calcule: a) A vida útil da borracha (em anos) quando utilizada a __ °C;

              b) A energia de ativação do processo de degradação;

              c) O Índice de Temperatura de Uso Contínuo (RTI), seguindo as etapas a seguir:

1. Construa o gráfico de % de Retenção do Alongamento na Ruptura versus tempo de envelhecimento.
2. Com os dados de tempo para que o alongamento atinja os 50 % de retenção, obtidos no gráfico anterior, construa o gráfico de ln t50% versus 1/T.

Através do segundo gráfico, e com a equação de Arrhenius determinada (equação da reta), calcule o tempo de vida útil da borracha quando utilizada a __ °C, a energia de ativação da degradação e o Índice de Temperatura de Uso Contínuo (RTI).

% de Retenção do Alongamento na Ruptura	Tempo de envelhecimento
190 °C	171 °C	149 °C	130 °C	Horas
100	100	100	100	20
90	100	100	100	50
70	100	100	100	75
60	80	100	100	100
50	70	95	100	150
25	50	90	100	200
5	20	80	100	300
0	0	60	100	400
0	0	50	90	500
0	0	25	80	600
0	0	0	60	700
0	0	0	50	800
0	0	0	15	900

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