O COMPORTAMENTO TENSÃO DEFORMAÇÃO

COMPORTAMENTO TENSÃO-DEFORMAÇÃO

Embora as propriedades mecânicas dos polímeros sejam especificadas através dos parâmetros usados para os metais, os polímeros em muitos aspectos são mecanicamente diferentes dos metais.

Como observado na figura abaixo, três diferentes tipos de comportamento tensão-deformação são encontrados para materiais poliméricos. A primeira curva ilustra o caráter tensão deformação para um polímero frágil, na medida que ele se fratura enquanto se deforma elasticamente. O comportamento para o material plástico, segunda curva, é similar àquele encontrado em muitos materiais metálicos; a deformação inicial é elástica, a qual é seguida pelo escoamento e por uma região de deformação plástica. Finalmente, a deformação exibida pela última curva é totalmente elástica; esta elasticidade tipo borracha é exibida por uma classe de polímeros denominada elastômeros.

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Módulo de elasticidade, resistência à tração e ductilidade, em porcentagem de elongação, são determinados para polímeros da mesma maneira que para os metais, como dito anteriormente. A tabela abaixo dá essas propriedades mecânicas para vários materiais poliméricos. Polímeros são, em muitos aspectos, mecanicamente dissimilares aos metais, como por exemplo as ligas metálicas são mais resistentes a tração porem os polímeros podem ser mais alongados, e os polímeros são mais sensíveis à mudanças de temperatura.

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VISCOELASTICIDADE

        Conforme a mudança de temperatura um polímero pode se comportar de maneiras distintas, como, um vidro a baixas temperaturas, um sólido tipo borracha em temperaturas intermediárias e até como um líquido viscoso quando a temperatura é elevada mais ainda.

        A viscoelasticidade é denominada a característica mecânica em temperaturas intermediárias, entre o material a uma temperatura baixa, e o material na mais alta temperatura, ou seja é a característica mecânica da combinação desses dois extremos.

MÓDULO DE RELAXAÇÃO VISCOELÁSTICA

O comportamento viscoelástico de materiais poliméricos depende tanto do tempo quanto da temperatura; várias técnicas experimentais podem ser usadas para medir e quantificar este comportamento. Medições de relaxação de tensão representam uma possibilidade. Com estes testes, uma amostra é incialmente deformada rapidamente em tração até um predeterminado e relativamente baixo nível de deformação. A tensão necessária para manter esta deformação é medida como uma função do tempo, enquanto a temperatura é mantida constante. Verifica-se que a tensão decresce com o tempo devido a processos de relaxação molecular que ocorrem dentro do polímero. Nós podemos definir um módulo de relaxação Er(t), um módulo elástico dependente do tempo para polímeros viscoelásticos, como

Er(t) = s(t) / Eo

Onde s(t) é a medida tensão dependente do tempo e Eo é o nível de deformação (constante).

Além disso, a magnitude do módulo de relaxação é uma função da temperatura; e para caracterizar mais completamente o comportamento viscoelástico de um polímero, medições isotérmicas de relaxação de tensão devem ser conduzidas ao longo de uma faixa de temperaturas.

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FLUÊNCIA VISCOELÁSTICA

        Fluência Viscoelástica é a deformação dependente do tempo quando o nível de tensão é mantido constante, essa deformação pode ser significativa mesmo à temperatura ambiente sob tensões pequenas abaixo do limite de escoamento do material.

POLIMERIZAÇÃO

A síntese dos polímeros de grande massa molecular é denominada polimerização; ela é simplesmente o processo pelo qual unidades monoméricas são juntadas entre si e sobre o produto da junção anterior, a fim de gerar cada uma das constituintes moléculas gigantes. Muito geralmente, as matérias primas para polímeros sintéticos são derivados dos produtos do carvão e do petróleo, que são compostos de moléculas tendo massas moleculares pequenas. As reações pelas quais ocorre a polimerização são agrupadas em duas classificações gerais - adição e condensação – de acordo com o mecanismo de reação, como discutido abaixo. 

POLIMERIZAÇÃO POR ADIÇÃO

É um processo pelo qual unidades monoméricas bifuncionais são anexadas uma de cada vez na forma de uma cadeia para formar uma macromolécula linear; a composição da molécula produto resultante é um exato múltiplo daquela do monômero reagente original.

Três distintos estágios - iniciação, propagação e terminação - estão envolvidos na polimerização de adição. Durante a etapa inicial, um centro ativo capaz de propagação é formado pela reação entre uma espécie iniciadora (ou catalisadora) e a unidade monomérica. Este processo já foi demonstrado para o polietileno.