Envelhecimento De Polímeros

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:

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 Universal dos Gases ( 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:

i) Construa o gráfico de % de Retenção do Alongamento na Ruptura versus tempo de envelhecimento.

ii) 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